CN103840543A - 不间断供电冗余系统ups后备电池组的供电方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及不间断电源配电领域，尤其涉及一种不间断供电冗余系统UPS后备电池组的供电方法及装置，以解决并联系统中某一台UPS发生故障时，UPS备用蓄电池可用容量下降和蓄电池供电路由单路供电的风险而引起的供电不可靠的问题。本发明实施例的装置包括至少两个UPS和至少一个联络开关；每个UPS含有至少一个蓄电池组，一个逆变器和一个蓄电池开关，蓄电池开关用于连接或断开蓄电池组与逆变器；每个联络开关两端与两个UPS备用蓄电池组输出端连接，用于在连接的两个UPS中的任意一个UPS的蓄电池开关断开后并联两个UPS的蓄电池组；避免了UPS供电系统后备时间的下降和失去蓄电池组冗余供电的风险，提高了供电可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及不间断电源配电领域，尤其涉及一种不间断电源冗余供电系统UPS后备电池组的供电方法及装置。
背景技术
目前，UPS（Uninterruptible Power System，不间断电源冗余供电系统）普遍采用N+1并联供电模式，以1+1并联供电模式为例，如图1所示，系统由2台UPS并联为负载供电，每台UPS自带一个蓄电池组。在正常工作条件下，UPS1的蓄电池开关Q1和UPS2的蓄电池开关Q2为闭合状态，供电系统通过UPS1和UPS2共同向负载供电，且UPS1的蓄电池组BAT1和UPS2的蓄电池组BAT2分别进行电量存储。当发生意外断电时，UPS1的蓄电池组BAT1和UPS2的蓄电池组BAT2作为后备电源共同向负载供电，以保障系统正常运作。但当并联工作的UPS冗余供电系统中有一台UPS因发生故障而导致退服时，此时若发生意外断电，并联系统的后备电源总容量减少了50%，但剩余的一个蓄电池组的放电速率却提高1倍以上，致使系统后备电源支持系统正常运转的时间下降70%以上。同时UPS冗余供电系统就失去了一条冗余的后备电池供电路由，如图2所示，存在明显的单路供电风险，导致供电不可靠的问题
因此，当UPS冗余供电系统部分UPS发生故障时，存在UPS供电后备时间严重不足和蓄电池供电路由处于悬空的风险，导致了供电不可靠的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种不间断电源冗余供电系统UPS后备电池组的供电方法及装置，以解决当UPS冗余供电系统部分UPS发生故障时，存在UPS供电后备时间严重不足和蓄电池供电路由处于悬空的风险，引起供电不可靠的问题。
本发明实施例提供了一种不间断电源冗余供电系统UPS后备电池组的供电装置，包括：
至少两个不间断电源冗余供电系统UPS和至少一个联络开关；
每个UPS含有至少一个蓄电池组，一个逆变器DC/AC和一个蓄电池开关，所述蓄电池开关用于连接或断开蓄电池组与逆变器；
每个联络开关两端中的每一端分别与一个UPS中的蓄电池组的输出端连接，用于在连接的两个UPS中的任意一个蓄电池开关断开后闭合，以及在接收到断开UPS中的蓄电池组并联连接的信号后断开。
本发明实施例提供了一种不间断电源冗余供电系统UPS后备电池组的供电方法，包括：
联络开关在连接的两个不间断电源冗余供电系统UPS中的任意一个UPS的蓄电池开关断开后闭合；
所述联络开关接收到断开UPS中的蓄电池组并联连接的信号时断开。
本发明实施例采用的装置包括至少两个不间断电源冗余供电系统UPS和至少一个联络开关；每个UPS含有至少一个蓄电池组，一个逆变器DC/AC和一个蓄电池开关，蓄电池开关用于连接或断开蓄电池组与逆变器；每个联络开关两端中的每一端分别与一个UPS中的蓄电池组的输出端连接，用于在连接的两个UPS中的任意一个UPS的蓄电池开关断开后闭合，以及在接收到断开UPS中的蓄电池组并联连接的信号后断开；该装置当UPS冗余供电系统部分UPS发生故障时，将正常工作的UPS和发生故障的UPS的蓄电池组进行并联，避免了UPS供电系统后备时间的严重下降和失去蓄电池组冗余供电的风险，提高了供电的可靠性。
附图说明
图1为背景技术中2台不间断冗余供电系统UPS的供电装置的示意图；
图2为背景技术中2台不间断冗余供电系统UPS的供电装置出现故障后的示意图；
图3为本发明实施例中一种不间断电源冗余供电系统UPS后备电池组的供电装置的示意图；
图4为本发明实施例中含有两个UPS和一个联络开关的供电装置示意图；
图5为本发明实施例中一个UPS停止工作后蓄电池开关的逻辑控制图；
图6为本发明实施例中另一个UPS停止工作后蓄电池开关的逻辑控制图；
图7为本发明实施例中联络开关的逻辑控制图；
图8为本发明实施例中一个UPS恢复工作时蓄电池开关的逻辑控制图；
图9为本发明实施例中另一个UPS恢复工作时蓄电池开关的逻辑控制图；
图10为本发明实施例中一种不间断电源冗余供电系统UPS后备电池组的供电方法的流程示意图；
图11为本发明实施例中一种UPS后备电池组的具体供电方法的流程示意图；
图12为本发明实施例中停止工作的UPS恢复工作的具体方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明实施例采用的装置包括至少两个不间断电源冗余供电系统UPS和至少一个联络开关；每个UPS含有至少一个蓄电池组，一个逆变器DC/AC和一个蓄电池开关，蓄电池开关用于连接或断开蓄电池组与逆变器；每个联络开关与两个UPS备用蓄电池组输出端连接，用于在连接的两个UPS中的任意一个UPS的蓄电池开关断开后，并联两个UPS的蓄电池组，在接收到断开UPS并联连接的信号后，断开两个UPS的蓄电池组；该装置当UPS冗余供电系统部分UPS发生故障时，将正常工作的UPS和发生故障的UPS的蓄电池组进行并联，使不间断电源冗余供电系统UPS后备电池组的总容量不变，蓄电池供电路由冗余不变。避免了UPS供电系统后备时间的严重下降和失去蓄电池组冗余供电的风险，提高了供电的可靠性。
下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。
如图3所示，为本发明实施例中一种不间断电源冗余供电系统UPS后备电池组的供电装置，该装置包括：
至少两个不间断电源冗余供电系统UPS和至少一个联络开关320；
每个UPS含有至少一个蓄电池组311，一个逆变器DC/AC312和一个蓄电池开关313，蓄电池开关313用于连接或断开蓄电池组311与逆变器312；
每个联络开关320两端中的每一端分别与一个UPS中的蓄电池组311的输出端连接，用于在连接的两个UPS中的任意一个UPS的蓄电池开关313断开后，并联两个UPS的蓄电池组311，在接收到断开UPS中的蓄电池组并联连接的信号后，断开两个UPS的蓄电池组311。
其中，每个UPS中还含有一个整流器314，用于将输入的交流电转换为直流电，整流器314将直流电输出，此时有两个支路，一个支路是对蓄电池组311进行充电处理，另一个支路将直流电通过逆变器312转换为交流电，对负载进行供电。
当UPS后备电池组的供电装置中的部分UPS的蓄电池开关313断开后，蓄电池开关313中的辅助常闭触点闭合，与联络开关320中的合闸线圈形成回路，此时联络开关320中的合闸线圈有电流通过，产生电磁，联络开关320感应到合闸线圈电磁时，从断开状态转换到闭合状态，用于并联联络开关连接的两个UPS中的蓄电池组311。
其中，UPS后备电池组的供电装置中的部分UPS的蓄电池开关313断开具体用于，部分UPS停止工作，停止工作的UPS的逆变器312发出UPS停止工作的告警信号，根据告警信号，逆变器312中的告警信号干接点输出端子输出接点闭合，使与蓄电池开关313配合的时间继电器中有电流通过，产生电磁；蓄电池开关313中的控制时延开关感应到时间继电器512的电磁后，从断开状态转换成闭合状态，此时蓄电池开关313中的分闸线圈中有电流通过，则产生电磁，蓄电池开关313感应到分闸线圈的电磁后，则从闭合状态转换为断开状态，断开蓄电池组311与逆变器312的连接。
联络开关320接收到断开UPS并联连接的信号时，联络开关320从闭合状态转换成断开状态，联络开关的常闭触点从断开状态转换成闭合状态，蓄电池开关的合闸线圈中有电流通过，产生电磁，蓄电池开关感应到蓄电池开关的合闸线圈产生的电磁时，从断开状态转换成连接状态，连接逆变器和蓄电池组。
其中，如图3所示，联络开关跨接两个UPS的蓄电池组，且每个UPS的跨接节点在蓄电池组与蓄电池开关之间。跨接在本发明是指等电位连接，是通过一个开关和相应线路根据一组确定的逻辑控制将两组蓄电池组等电位并联在一起。
如图4所示，以含有两个UPS和一个联络开关的供电装置为例，对本发明实施例进行进一步阐述，含有两个以上UPS的供电装置，其原理与含有两个UPS的供电装置基本类似，在此不再赘述。
当UPS1停止工作后，逆变器410中就没有电流通过，此时逆变器410发出停机告警信号，蓄电池开关420接收到停机告警信号后，断开蓄电池组430与逆变器410的连接（具体过程参见图5，图6），此时联络开关400接收到蓄电池开关420断开的信号，从断开状态转换为连接状态，将两个UPS的蓄电池组430和460并联连接（具体过程参见图7）。此时，若发生断电，并联的两个UPS的蓄电池组共同通过逆变器440对负载进行供电，由于后备电池组的总容量基本没有发生变化，因此供电装置后备电源支持负载正常运转的时间基本没有发生变化。逆变器410发出的停机告警信号还用于上报监控系统，以便于维护人员及时对停止工作的UPS进行相应处理。
当UPS1需要恢复工作时，输入一个断开联络开关400的信号，联络开关400接收到断开信号后，从连接状态转换成断开状态，断开两个UPS的蓄电池组430和460，蓄电池开关420接收到联络开关400的断开信号后，从断开状态转换为连接状态，连接蓄电池组430与逆变器410。
同理，若UPS2停止工作后，逆变器440中就没有电流通过，此时逆变器440发出停机告警信号，蓄电池开关450接收到停机告警信号后，断开蓄电池组460与逆变器440的连接，此时联络开关400接收到蓄电池开关450断开的信号，从断开状态转换为连接状态，将两个UPS的蓄电池组430和460并联连接。
当UPS2需要恢复工作时，输入一个断开联络开关的信号，联络开关400接收到断开信号后，从连接状态转换成断开状态，断开两个UPS的蓄电池组430和460，蓄电池开关450接收到联络开关400的断开信号后，从断开状态转换为连接状态，连接蓄电池组460与逆变器440。
如图5所示，当UPS1停止工作后，逆变器410中就没有电流通过，此时逆变器410发出停机告警信号，蓄电池开关420接收到停机告警信号后，断开蓄电池组430与逆变器410的连接具体包括：当UPS1停止工作后，逆变器410发出停机告警信号；根据告警信号，逆变器410中的告警信号干接点输出端子输出接点511闭合，使蓄电池开关420中的时间继电器512中有电流通过，产生电磁；蓄电池开关420中的控制时延开关521感应到时间继电器512的电磁后，从断开状态转换成闭合状态，此时蓄电池开关420中的分闸线圈522中有电流通过，则产生电磁，蓄电池开关420感应到分闸线圈522的电磁后，则从闭合状态转换为断开状态。如图6所示，UPS2停止工作后，逆变器440中就没有电流通过，逆变器440发出停机告警信号，蓄电池开关450接收到停机告警信号后，断开蓄电池组460与逆变器440的连接的结构与UPS1类似，在此不再赘述，其中，611为逆变器440的告警信号干接点输出端子输出接点，612为蓄电池开关450中的时间继电器，621为蓄电池开关450中的控制时延开关，622为蓄电池开关450中的分闸线圈。
如图7所示，联络开关400接收到蓄电池开关420断开的信号，从断开状态转换为连接状态，将两个UPS的蓄电池组430和460并联连接具体包括：蓄电池开关420断开后，蓄电池开关的辅助常闭触点721从断开状态转换为闭合状态，联络开关的合闸线圈701中有电流通过，产生电磁，联络开关400感应到联络开关的合闸线圈701的电磁时，从断开状态转换到闭合状态，使两个UPS中的蓄电池组430和460并联连接。
联络开关400接收到蓄电池开关450断开的信号，从断开状态转换为连接状态，将两个UPS的蓄电池组430和460并联连接的结构与UPS1的结构类似，在此不再赘述，其中751为蓄电池开关450的辅助常闭触点。
如图8所示，为UPS1恢复工作时，输入一个断开联络开关400的信号，联络开关400从闭合状态转换成断开状态，联络开关的常闭触点802从断开状态转换成闭合状态，蓄电池开关的合闸线圈824中有电流通过，产生电磁，蓄电池开关420感应到蓄电池开关的合闸线圈824产生的电磁时，从断开状态转换成连接状态，连接逆变器410和蓄电池组430，从而使停止工作的UPS恢复正常工作。图如9所示，为UPS2恢复工作时，联络开关400对蓄电池开关450的控制结构，其控制方法与图8类似，在此不再赘述，其中，954为蓄电池开关450的合闸线圈。
UPS1的蓄电池开关420，UPS2的蓄电池开关450以及联络开关400为连锁关系，即当UPS1的蓄电池开关420和UPS2的蓄电池开关450为连接状态，则联络开关400为断开状态；当UPS1的蓄电池开关420为断开状态，则UPS2的蓄电池开关450和联络开关400为连接状态；当UPS2的蓄电池开关450为断开状态，则UPS1的蓄电池开关420和联络开关400为连接状态。当两个UPS中的任意一个UPS停止工作，且停止工作的UPS的蓄电池开关断开后，联络开关才从断开状态转换成连接状态；当停止工作的UPS要恢复工作时，联络开关从连接状态转变成断开状态，联络开关断开后，停止工作的UPS的蓄电池开关从断开状态转换成闭合状态。
基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种不间断电源冗余供电系统UPS后备电池组的供电方法，由于该方法解决问题的原理与本发明实施例一种不间断电源冗余供电系统UPS后备电池组的供电装置相似，因此该方法的实施可以参见装置的实施，重复之处不再赘述。
如图10所示，本发明实施例中一种不间断电源冗余供电系统UPS后备电池组的供电方法，包括：
步骤1001：联络开关在连接的两个不间断电源冗余供电系统UPS中的任意一个UPS的蓄电池开关断开后闭合；
步骤1002：联络开关接收到断开UPS中的蓄电池组并联连接的信号时断开。
步骤1001中，当联络开关连接的两个UPS中的任意一个UPS停止工作后，该UPS的逆变器则发出告警信号，该UPS的蓄电池开关接收到告警信号后，断开该UPS的逆变器与与电池组之间的连接，联络开关收到该蓄电池开关断开的信号后，并联连接两个UPS中的蓄电池组。
其中，停止工作的UPS的蓄电池开关接收到告警信号后，断开该UPS的逆变器与与电池组之间的连接具体包括：当UPS停止工作后，逆变器发出停机告警信号；根据告警信号，逆变器中的告警信号干接点输出端子输出一个闭合接点，使蓄电池开关中的时间继电器中有电流通过，产生电磁；蓄电池开关中的控制时延开关感应到时间继电器的电磁后，从断开状态转换成闭合状态，此时蓄电池开关中的分闸线圈中有电流通过，则产生电磁，蓄电池开关感应到分闸线圈的电磁后，则从闭合状态转换为断开状态。
联络开关收到该蓄电池开关断开的信号后，并联连接两个UPS中的蓄电池组，包括：蓄电池开关断开后，蓄电池开关的辅助常闭触点从断开状态转换为闭合状态，联络开关的合闸线圈中有电流通过，产生电磁，联络开关感应到联络开关的合闸线圈的电磁时，从断开状态转换到连接状态，使两个UPS中的蓄电池组并联连接。
步骤1002中，当停止工作的UPS需要恢复工作时，输入一个断开联络开关的信号，联络开关接收到断开信号后，从连接状态转换成断开状态，断开两个UPS的蓄电池组并联，停止工作的UPS的蓄电池开关接收到联络开关的断开信号后，从断开状态转换为连接状态，连接蓄电池组与对应逆变器。
停止工作的UPS恢复工作时，输入一个断开联络开关的信号，联络开关从闭合状态转换成断开状态，联络开关的常闭触点从断开状态转换成闭合状态，蓄电池开关的合闸线圈中有电流通过，产生电磁，蓄电池开关感应到蓄电池开关的合闸线圈产生的电磁时，从断开状态转换成连接状态，连接逆变器和蓄电池组，从而使停止工作的UPS恢复正常工作。
联络开关连接的两个UPS中的蓄电池开关与联络开关为联锁关系，当两个蓄电池开关均为连接状态时，联络开关处于断开状态；当两个UPS中的任意一个UPS的蓄电池开关处于断开状态时，另一个UPS的蓄电池开关和联络开关为连接状态。
当两个UPS中的任意一个UPS停止工作，且停止工作的UPS的蓄电池开关断开后，联络开关才从断开状态转换成闭合状态；当停止工作的UPS要恢复工作时，联络开关从连接状态转变成断开状态，联络开关断开后，停止工作的UPS的蓄电池开关从断开状态转换成闭合状态。
如图11所示，为本发明实施例中一种UPS后备电池组的具体供电方法。
步骤1101：两个UPS中的一个UPS停止工作，停止工作的UPS的逆变器输出告警信号；
步骤1102：停止工作的UPS的逆变器中的告警信号干接点输出端子输出一个闭合接点；
步骤1103：停止工作的UPS的蓄电池开关中的时间继电器有电流通过，产生电磁；
步骤1104：停止工作的UPS的蓄电池开关中的控制时延开关感应到时间继电器的电磁后，控制时延开关闭合；
步骤1105：蓄电池开关中的分闸线圈中有电流通过，蓄电池开关感应到分闸线圈的电磁，蓄电池开关断开；
步骤1106：蓄电池开关的辅助常闭触点闭合；
步骤1107：联络开关的合闸线圈中有电流通过，产生电磁；
步骤1108：联络开关感应到联络开关的合闸线圈的电磁后，联络开关并联连接两个UPS蓄电池组。
如图12所示，为本发明实施例中停止工作的UPS恢复工作的具体方法。
步骤1201：接收到断开联络开关的信号后，联络开关断开，联络开关的常闭触点闭合；
步骤1202：蓄电池开关的合闸线圈中产生电流，生成电磁；
步骤1203：蓄电池开关感应到合闸线圈产生的电磁后，蓄电池开关连接逆变器和蓄电池组。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种不间供电源冗余系统UPS后备电池组的供电装置，其特征在于，该装置包括：至少两个不间断电源冗余供电系统UPS和至少一个联络开关；
每个UPS含有至少一个蓄电池组，一个逆变器DC/AC，和一个蓄电池开关，所述蓄电池开关用于连接或断开蓄电池组与逆变器；
每个联络开关两端中的每一端分别与一个UPS中的蓄电池组的输出端连接，用于在连接的两个UPS中的任意一个蓄电池开关断开后闭合，以及在接收到断开UPS中的蓄电池组并联连接的信号后断开。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述联络开关包括合闸线圈，用于在联络开关连接的两个UPS中的任意一个蓄电池开关断开时产生电磁；
所述联络开关，具体用于感应到合闸线圈的电磁时，从断开状态转换到闭合状态。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述蓄电池开关具体用于：
感应到蓄电池开关装置中的时间继电器产生电磁后，从闭合状态转换到断开状态以断开蓄电池组与逆变器的连接；
其中，所述逆变器中的时间继电器在逆变器中没有电流通过时产生电磁。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述蓄电池开关中包含合闸线圈，在所述联络开关断开时产生电磁；
所述蓄电池开关，具体用于感应到蓄电池开关中包含的合闸线圈产生的电磁时，从断开状态转换到闭合状态。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，联络开关两端中的每一端分别与一个UPS中的蓄电池组的输出端连接的连接点，处于UPS中的蓄电池组和蓄电池开关之间。
6.一种不间断供电冗余系统UPS后备电池组的供电方法，其特征在于，该方法包括：
联络开关在连接的两个不间断电源冗余供电系统UPS中的任意一个UPS的蓄电池开关断开后闭合；
所述联络开关接收到断开UPS中的蓄电池组并联连接的信号时断开。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，联络开关在连接的两个不间断电源并联冗余供电系统UPS中的任意一个UPS的蓄电池开关断开后闭合，包括：
联络开关中包含的合闸线圈在联络开关连接的两个UPS中的任意一个UPS的蓄电池开关断开时产生电磁；
所述联络开关感应到联络开关中包含的合闸线圈的电磁时，从断开状态转换到闭合状态。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述UPS中的蓄电池开关在感应到UPS中包含的逆变器中的时间继电器产生电磁后，从闭合状态转换到断开状态。
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