CN112816866A - 一种基于ups系统的评测方法 - Google Patents

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徐开仁
何理国
吴林恩
张豫鹏
段垿
潘农昊
陆铭骏
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Abstract

本发明公开了一种基于UPS系统的评测方法，所述评测单元采集UPS系统上的电压信号和电流信号；所述评测单元基于所述电压信号和所述电流信号得到性能指标评价体系的性能指标要素；所述评测单元基于性能指标评价体系获取性能指标要素中的每一性能指标的相对权值，并将每一列归一化处理得到每一列归一化矩阵；以行相加的方式对归一化判断矩阵进行处理得到权重矩阵；所述评测单元基于权重矩阵和性能指标评价体系的性能指标要素得到整体评分。本发明实施例基于UPS系统的评测方法，可以辅助工作人员快速评判一个UPS系统的性能。

Description

一种基于UPS系统的评测方法
技术领域
本发明涉及断路器技术领域，尤其涉及一种基于UPS系统的评测方法。
背景技术
近几年来电力行业的变电站都安装有电力专用的电源，这种电源与普通的不间断电源在结构和性能上有较大的区别，特别是对产品自身稳定性和安全性上有更高的要求。由于电力专用电源需要长时间工作，内部的转化元件、逆变元件、功放元件必然会发生性能越来越差，输出功率特性参数发生了变化等问题。电力工作者对其的性能测试都是采用加负载电阻的方法，测量电力专用输出端电压是否正确，测试数据十分局限，测试参数无法调节，测试参数一致性差，随机性十分明显，造成了难以准确判断电源性能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，为了提高电力专用电源设备投运率，准确判定电力专用电源性能，本发明提供了一种基于UPS系统的评测方法，可以辅助工作人员快速评判一个UPS系统的性能。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于UPS系统的评测方法，所述评测装置包括：UPS系统、评测单元和可调电阻负载，
所述UPS系统的输出端连接着所述评测单元，所述评测单元的输出端连接着所述可调电阻负载；所述方法包括：
所述评测单元采集UPS系统上的电压信号和电流信号；
所述评测单元基于所述电压信号和所述电流信号得到性能指标评价体系的性能指标要素，所述性能指标要素包括：功率因数、谐波成分、输出频率、电压瞬变恢复时间、旁路逆变时间、功率；
所述评测单元基于性能指标评价体系获取性能指标要素中的每一性能指标的相对权值，并将每一列归一化处理得到每一列归一化矩阵；以行相加的方式对归一化判断矩阵进行处理得到权重矩阵；
所述评测单元基于权重矩阵和性能指标评价体系的性能指标要素得到整体评分。
所述评测单元包括：电压采集单元、电流采集单元、负载开关、计算单元和显示单元，其中：电压采集单元用于采集UPS系统输出端的电压信号，并与计算单元进行信号连接；电流采集单元用于采集UPS系统输出端的电流压信号，并与计算单元进行信号连接；负载开关位于UPS系统和可调电阻负载的线路上，用于受控于计算单元的控制信号接通线路；所述计算单元与所述电压采集单元、电流采集单元、负载开关、显示单元通过信号线连接。
所述电压采集单元采用霍尔传感器采集得到失真度极小的电压信号；所述电流采集单元采用用霍尔传感器采集得到失真度极小的电流信号。
所述显示单元为液晶显示LCD单元。
所述显示单元为LED显示单元。
所述可调电阻负载为RLC可调负载箱。
本发明实施例通过将UPS的输出接入到所述的评分单元当中，经过评分单元采集信号之后，接入到负载端。所述评分单元可以根据所采集的信号评估所测试的UPS的性能，并给出评分辅助用户判断。通过可调电阻负载的硬件配合，可以模拟不同电力工况及运行可靠性。该评测装置可以根据UPS系统的频率调制达到相应条件下的谐振频率，满足并联RLC电路谐振时，电路消耗的感性无功与容性无功相等，其基于负载开关采用电子电路控制方式实现了负载控制等功能，可以实现自适应保护等功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例中的基于UPS系统的评测装置的结构示意图；
图2是本发明实施例中的评测单元的结构示意图；
图3是本发明实施例中的传感器电路的结构示意图；
图4是本发明实施例中的基于UPS系统的评测方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了本发明实施例中的基于UPS系统的评测装置的结构示意图，所述评测装置包括：UPS系统、评测单元和可调电阻负载，其中：所述UPS系统的输出端连接着所述评测单元，所述评测单元的输出端连接着所述可调电阻负载。
图2示出了本发明实施例中的评测单元结构示意图，该评测单元包括：电压采集单元、电流采集单元、负载开关、计算单元和显示单元，其中：电压采集单元用于采集UPS系统输出端的电压信号，并与计算单元进行信号连接；电流采集单元用于采集UPS系统输出端的电流压信号，并与计算单元进行信号连接；负载开关位于UPS系统和可调电阻负载的线路上，用于受控于计算单元的控制信号接通线路；所述计算单元与所述电压采集单元、电流采集单元、负载开关、显示单元通过信号线连接。
所述显示单元为液晶显示LCD单元。
所述显示单元为LED显示单元。
所述可调电阻负载为RLC可调负载箱。
需要说明的是，RLC可调负载箱内置有精密RLC负载，是由连续可调电阻、电感、电容负载系统、电气参数测试系统、自动控制系统、软件分析编程系统组成。其可以模拟载不平衡、负荷突加突卸、不同功率因素超前、滞后等各种电力工况，其可以检验UPS系统在各种复杂极端工况下的运行可靠性。其预先设置负荷运行的状态及时间，可编程交流负载预先设定的根据负荷曲线自动加载运行，模拟预测的负荷曲线。其可以用于测量微网逆变器或微网并网点的防孤岛效应保护功能。
具体的，图4示出了本发明实施例中的基于UPS系统的评测方法流程图，其基于图1至图3所示的系统架构和硬件，其具体方法步骤包括：
S401、评测单元采集UPS系统上的电压信号和电流信号；
S402、所述评测单元基于所述电压信号和所述电流信号得到性能指标评价体系的性能指标要素；
所述性能指标要素包括：功率因数、谐波成分、输出频率、电压瞬变恢复时间、旁路逆变时间、功率；
S403、所述评测单元基于性能指标评价体系获取性能指标要素中的每一性能指标的相对权值，并将每一列归一化处理得到每一列归一化矩阵；以行相加的方式对归一化判断矩阵进行处理得到权重矩阵；
S404、所述评测单元基于权重矩阵和性能指标评价体系的性能指标要素得到整体评分。
需要说明的是，为了实现所述评分计算，需要事先对各个性能进行相互对比，为了实现评分计算，需要事先对各个性能指标的重要性进行相互对比，各个标度方法如下。本标定为算法的第一步，根据实际需求先定义两两之间的重要程度，为以下算法做铺垫。
表1标度表
标度 含义
1分 两个指标基本一样重要
2～4分 一个指标比另一个指标稍微重要
4～6分 一个指标比另一个指标明显重要
6～8分 一个指标比另一个指标非常重要
8～10分 一个指标比另一个指标极其重要
在本文中，定义A1为输出电压，定义A2为功率因数，定义A3为谐波成分，定义A4为输出频率，定义A5为电压瞬变恢复时间，定义A6为旁路逆变时间，定义A7为功率等级，定义A8为效率。根据上述的表1.标度表进行评判，用户可以根据实际使用需求自定义判断矩阵。以下为某个UPS的判断矩阵，如下所示：
表2判断矩阵
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8
A1 1 1/2 1/4 1 1/2 1/4 1/2 1/4
A2 2 1 1 8 2 2 8 2
A3 4 1 1 8 1 4 8 1
A4 1 1/8 1/8 1 1/8 1/4 1/2 1/4
A5 2 1/2 1 8 1 1 1/2 2
A6 4 1/2 1/4 4 1 1 1 1
A7 2 1/8 1/8 1/2 2 1 1 1
A8 4 1/2 1 1/4 1/2 1 1 1
根据其性能指标评价体系，得出每一个性能指标的相对权值，将每一列进行归一化：
Figure BDA0002740657430000051
其中：上述i，j分别表示第几行第几列，n表示总行列数，bil表示归一化的数值，aij表示表判断矩阵的值。
可以得到每一列归一化矩阵：
表3归一化判断矩阵
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8
A1 0.0500 0.1176 0.0526 0.0325 0.0615 0.0238 0.0244 0.2500
A2 0.1000 0.2353 0.2105 0.2602 0.2462 0.1905 0.3902 0.2353
A3 0.2000 0.2353 0.2105 0.2602 0.1231 0.3810 0.3902 0.1176
A4 0.0500 0.0294 0.0263 0.0325 0.0154 0.0238 0.0244 0.0294
A5 0.1000 0.1176 0.2105 0.2602 0.1231 0.0952 0.0244 0.2353
A6 0.2000 0.1176 0.0526 0.1301 0.1231 0.0952 0.0488 0.1176
A7 0.1000 0.0294 0.0263 0.0163 0.2462 0.0952 0.0488 0.1176
A8 0.2000 0.1176 0.2105 0.0081 0.0615 0.0952 0.0488 0.1176
(2)以行相加的方式对归一化判断矩阵处理
Figure BDA0002740657430000052
上述Mi表示每行相加和，bj表示表3的数据，i，j分别表示第几行第几列。
可得；
M＝[0.6125 1.8682 1.9179 0.2312 1.1663 0.8851 0.6798 0.8595]T
对其归一化处理，Wi表示归一化值。
Figure BDA0002740657430000061
可得权重矩阵；
W＝[0.07 0.23 0.23 0.03 0.14 0.11 0.08 0.10]T
本发明实施中将UPS的输出接入到所述的评分单元当中，经过评分单元采集信号之后，接入到负载端。所述评分单元可以根据所采集的信号评估所测试的UPS的性能，并给出评分辅助用户判断。
图2是本发明实施例中的测评单元所包含的一些模块，包括电压采集单元、电流采集单元、计算单元、显示单元、负载单元。
其中电压单元、电流采集单元电路如下图3所示，但本算法不局限图3所示的电路，其他采集方法同样可以达到同样的目的。根据图3所示，通过LA100P和LV25P两个霍尔传感器可以得到失真度极小的电流电压信号，并经过运放处理送到计算单元。计算单元经过对电压电流信号的分析最终得出功率因数、谐波成分、输出频率、电压瞬变恢复时间、旁路逆变时间、功率等级等要素。
所采集信号分析可得输出电压A1，功率因数A2，谐波成分A3，输出频率A4，电压瞬变恢复时间A5，旁路逆变时间A6，功率等级A7，效率A8。其中，为每一个性能参数指标评估分数，评估标准如下：
表4归一化判断矩阵
Figure BDA0002740657430000062
假设，一台UPS设备经过数据采集得出每一个性能指标的评分如下：
A＝[A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8]＝[60 80 100 60 50 30 40 30]
则整体得分为；
G＝W*A＝63分。
本发明实施例通过将UPS的输出接入到所述的评分单元当中，经过评分单元采集信号之后，接入到负载端。所述评分单元可以根据所采集的信号评估所测试的UPS的性能，并给出评分辅助用户判断。通过可调电阻负载的硬件配合，可以模拟不同电力工况及运行可靠性。该评测装置可以根据UPS系统的频率调制达到相应条件下的谐振频率，满足并联RLC电路谐振时，电路消耗的感性无功与容性无功相等，其基于负载开关采用电子电路控制方式实现了负载控制等功能，可以实现自适应保护等功能。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种基于UPS系统的评测方法，其特征在于，所述评测装置包括：UPS系统、评测单元和可调电阻负载，所述UPS系统的输出端连接着所述评测单元，所述评测单元的输出端连接着所述可调电阻负载；所述方法包括：
所述评测单元采集UPS系统上的电压信号和电流信号；
所述评测单元基于所述电压信号和所述电流信号得到性能指标评价体系的性能指标要素，所述性能指标要素包括：功率因数、谐波成分、输出频率、电压瞬变恢复时间、旁路逆变时间、功率；
所述评测单元基于性能指标评价体系获取性能指标要素中的每一性能指标的相对权值，并将每一列归一化处理得到每一列归一化矩阵；以行相加的方式对归一化判断矩阵进行处理得到权重矩阵；
所述评测单元基于权重矩阵和性能指标评价体系的性能指标要素得到整体评分。
2.如权利要求1所述的基于UPS系统的评测方法，其特征在于，所述评测单元包括：电压采集单元、电流采集单元、负载开关、计算单元和显示单元，其中：电压采集单元用于采集UPS系统输出端的电压信号，并与计算单元进行信号连接；电流采集单元用于采集UPS系统输出端的电流压信号，并与计算单元进行信号连接；负载开关位于UPS系统和可调电阻负载的线路上，用于受控于计算单元的控制信号接通线路；所述计算单元与所述电压采集单元、电流采集单元、负载开关、显示单元通过信号线连接。
3.如权利要求2所述的基于UPS系统的评测方法，其特征在于，所述电压采集单元采用霍尔传感器采集得到失真度极小的电压信号；所述电流采集单元采用用霍尔传感器采集得到失真度极小的电流信号。
4.如权利要求3所述的基于UPS系统的评测方法，其特征在于，所述显示单元为液晶显示LCD单元。
5.如权利要求4所述的基于UPS系统的评测方法，其特征在于，所述显示单元为LED显示单元。
6.如权利要求1至5任一项所述的基于UPS系统的评测方法，其特征在于，所述可调电阻负载为RLC可调负载箱。
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