CN113964933B - 一种ups电源的优化方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种UPS电源的优化方法及系统，其中，一种UPS电源的优化方法包括，根据三相四线的方式将电源模块接入UPS电源，作为UPS电源的输入电压；通过输入电压触发控制回路，并将低压继电器串入控制回路；若市电掉电，则对低压继电器进行动作闭合，并根据控制回路中线路段的带电情况，对柴油发电机中的切换装置进行自启动，而后确认隔离点，以利用柴油发电机对UPS电源进行供电；本发明通过低压继电器、切换装置和大容量手动开关对控制回路和柴油发电机进行控制，能够快速、安全实现柴油机和市电的高效配合；将安全风险降至最低的情况下，同时最大限度提升UPS电源持续供电能力。

Description

一种UPS电源的优化方法及系统

技术领域

本发明涉及UPS电源的技术领域，尤其涉及一种UPS电源的优化方法及系统。

背景技术

电力UPS系统，即电力系统变电站重要负载不间断供电电源系统，采用双套冗余化配置，每套系统均配置蓄电池或有直流系统逆变接入。当市电正常时，UPS电源系统会将市电的交流电经整流—逆变—整流后供负载使用，同时给蓄电池进行浮充；一旦市电发生异常时，储存于电池中的直流电转换为交流电供给负载，当逆变器故障时，UPS可以切换到静态旁通供电，使负载继续得到电能。

然而蓄电池(12V)使用寿命一般6-8年，蓄电池出现不同程度的失效，其性能已不满足实际生产运行要求。且集控UPS电源系统由于单个模块占比20％，极端情况下存在UPS过载的风险，对于UPS电源系统安全稳定运行存在一定隐患。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括，根据三相四线的方式将电源模块接入UPS电源，作为UPS电源的输入电压；通过所述输入电压触发控制回路，并将低压继电器串入所述控制回路；若市电掉电，则对低压继电器进行动作闭合，并根据控制回路中线路段的带电情况，对柴油发电机中的切换装置进行自启动，而后确认隔离点，以利用柴油发电机对UPS电源进行供电。

作为本发明所述的UPS电源的优化方法的一种优选方案，其中：确认隔离点包括，断开切换装置进线端的线路段进线开关，并合上柴油发电机进线开关，以完成隔离点确认。

作为本发明所述的UPS电源的优化方法的一种优选方案，其中：所述电源模块包括交流电源、直流电源和旁路电源；所述电源模块利用单母线分段式进行运行，交流电源和直流电源间的母线间设置有一个手动操作的带锁联络开关。

作为本发明所述的UPS电源的优化方法的一种优选方案，其中：所述控制回路包括线路段I和线路段II；所述线路段I和线路段II并联连接，所述线路段I包括二极管、电阻、开关和三相电源；所述线路段I包括电压转换器、二极管、电阻、开关和三相电源。

作为本发明所述的UPS电源的优化方法的一种优选方案，其中：所述带电情况包括，若线路段I带电，则将线路段I接入所述切换装置，进而自启动柴油发电机；若线路段I停电且柴油发电机带电，则将线路段II接入所述切换装置，进而自启动柴油发电机。

作为本发明所述的UPS电源的优化方法的一种优选方案，其中：还包括，柴油发电机的配置参数如下：额定功率≥160kW，备用功率：≥180kW；在距离机组7m处噪音≤75dB；额定电压：400/230V；频率/转速：50HZ/1500rmp；接线方式：三相四线；机组操作方式：手动/自动。

作为本发明所述的UPS电源的优化系统的一种优选方案，其中：包括，电源模块，用于对UPS电源进行供电；控制回路，与所述电源模块连接，用于对柴油发电机进行控制；低压继电器，与所述控制回路串联连接，用于对所述控制回路进行控制；柴油发电机，与所述控制回路连接，当市电掉电时，用于对UPS电源进行供电。

作为本发明所述的UPS电源的优化系统的一种优选方案，其中：所述电源模块包括交流电源、直流电源和旁路电源；所述电源模块利用单母线分段式进行运行，交流电源和直流电源间的母线间设置有一个手动操作的带锁联络开关。

作为本发明所述的UPS电源的优化系统的一种优选方案，其中：所述控制回路包括线路段I和线路段II；所述线路段I和线路段II并联连接，所述线路段I包括二极管、电阻、开关和三相电源；所述线路段I包括电压转换器、二极管、电阻、开关和三相电源。

作为本发明所述的UPS电源的优化系统的一种优选方案，其中：还包括，若市电掉电，则对低压继电器进行动作闭合，并根据控制回路中线路段的带电情况，对柴油发电机中的切换装置进行自启动，而后确认隔离点；其中，自启动包括，若线路段I带电，则将线路段I接入所述切换装置，进而自启动柴油发电机；若线路段I停电且柴油发电机带电，则将线路段II接入所述切换装置，进而自启动柴油发电机；确认隔离点包括，断开切换装置进线端的线路段进线开关，并合上柴油发电机进线开关，以完成隔离点确认。

本发明的有益效果：本发明通过低压继电器、切换装置和大容量手动开关对控制回路和柴油发电机进行控制，能够快速、安全实现柴油机和市电的高效配合；将安全风险降至最低的情况下，同时最大限度提升UPS电源持续供电能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明第一个实施例所述的一种UPS电源的优化方法的低压继电器300串入控制回路200示意图；

图2为本发明第二个实施例所述的一种UPS电源的优化系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参照图1，为本发明的第一个实施例，该实施例提供了一种UPS电源的优化方法，包括：

S1：根据三相四线的方式将电源模块100接入UPS电源，作为UPS电源的输入电压。

电源模块100包括交流电源101、直流电源102和旁路电源103；电源模块100利用单母线分段式进行运行，交流电源101和直流电源102间的母线间设置有一个手动操作的带锁联络开关。

交流电源101的额定电压为380V，直流电源102的额定电压为220V，旁路电源103的额定电压为380V。

S2：通过输入电压触发控制回路200，并将低压继电器300串入控制回路200。

控制回路200包括线路段I和线路段II；线路段I和线路段II并联连接，线路段I包括二极管、电阻、开关和三相电源；线路段I包括电压转换器、二极管、电阻、开关和三相电源。

如图1所示，通过三相电源电缆将将低压继电器300串入控制回路200。

S3：若市电掉电，则对低压继电器300进行动作闭合，并根据控制回路200中线路段的带电情况，对柴油发电机400中的切换装置401进行自启动，而后确认隔离点，以利用柴油发电机400对UPS电源进行供电。

其中需要说明的是，当市电掉电时，柴油发电机400可单独为UPS电源提供外部电源，当前UPS电源总负载约65kW，负载预计将增加55kW左右，如选择和负载功率相同容量的柴油发电机，导致发电机组长期满载运行，对缸机、曲轴之类的损伤相当大，降低了发电机组的使用寿命；而选择容量远超实际负载功率的柴油发电机，在增加油耗的同时，长期柴油燃烧不充分将造成发电机组的积碳严重，对发电机组的损害也是相当大的。

综合实际负载功率、冗余容量等因素，按实际负载功率为柴油发电额定容量的0.8倍考虑，故将本实施例的柴油发电机400按如下的参数进行配置：额定功率≥160kW，备用功率：≥180kW；在距离机组7m处噪音≤75dB；额定电压：400/230V；频率/转速：50HZ/1500rmp；接线方式：三相四线；机组操作方式：手动/自动。

控制回路300按柴油发电机400检测到市电丢失后自启动，且于400V市电进线相互闭锁的方式，以满足当市电失电时和专用柴油发电机的安全高效切换配合，具体的切换配合步骤如下：

(1)低压启动：

低压继电器300进行动作闭合，控制回路300接通柴油发电机400。

(2)自启动：

若线路段I带电，则将线路段I接入切换装置401，进而自启动柴油发电机400；

若线路段I停电且柴油发电机400带电，则将线路段II接入切换装置401，进而自启动柴油发电机400。

其中，需要说明的是，本实施例中的切换装置401为ATS切换装置。

(3)确认隔离点：

为进一步保证其供电可靠性和电源切换安全性，在切换装置401的进线端，分别加装线路段进线开关401a和柴油发电机进线开关401b，当出现市电掉电时，操作人员需再次确认掉电，柴油发电机400运行正常后，再手动断开切换装置401进线端的线路段进线开关401a，并合上柴油发电机进线开关401b，以完成隔离点确认。

较佳的是，本实施例通过对柴油发电机400进行配置，将其作为UPS电源中的专用备用电源，当出现市电失电时，结合控制回路200、低压继电器300对柴油发电机400进行控制，以将UPS电源的交流电源从市电输入转变为通过切换装置401输入，从而实现了UPS电源持续供电，蓄电池恢复浮充状态，确保负载安全稳定运行。

为了对本方法中采用的技术效果加以验证说明，本实施例选择传统的技术方案和采用本方法进行对比测试，以科学论证的手段对比试验结果，以验证本方法所具有的真实效果。

为验证本方法相对传统的技术方案具有较高的供电能力，本实施例中将采用传统的技术方案和本方法分别对500W的UPS电源进行优化对比，结果如下表所示。

表1：UPS电源失电后的性能对比。

	优化前的供电时间	优化后的供电时间
			传统的技术方案	1小时	2小时
本方法	1小时	8小时

由上表可见，将本方法优化后的UPS电源的供电时间明显提高。

实施例2

参照图2，为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是，提供了一种UPS电源的优化系统，包括，

电源模块100，用于对UPS电源进行供电；电源模块100包括交流电源101、直流电源102和旁路电源103；电源模块100利用单母线分段式进行运行，交流电源101和直流电源102间的母线间设置有一个手动操作的带锁联络开关；交流电源101的额定电压为380V，直流电源102的额定电压为220V，旁路电源103的额定电压为380V。

控制回路200，与电源模块100连接，用于对柴油发电机400进行控制；控制回路200包括线路段I和线路段II；线路段I和线路段II并联连接，线路段I包括二极管、电阻、开关和三相电源；线路段I包括电压转换器、二极管、电阻、开关和三相电源。

低压继电器300，与控制回路200串联连接，用于对控制回路200进行控制；

柴油发电机400，与控制回路200连接，当市电掉电时，用于对UPS电源进行供电。

若市电掉电，则对低压继电器300进行动作闭合，并根据控制回路300中线路段的带电情况，对柴油发电机400中的切换装置401进行自启动，而后确认隔离点；

其中，自启动包括，若线路段I带电，则将线路段I接入切换装置401，进而自启动柴油发电机400；若线路段I停电且柴油发电机400带电，则将线路段II接入切换装置401，进而自启动柴油发电机400；

确认隔离点包括，断开切换装置401进线端的线路段进线开关401a，并合上柴油发电机进线开关401b，以完成隔离点确认。

应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。

此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。

进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。

如在本申请所使用的，术语“组件”、“模块”、“系统”等等旨在指代计算机相关实体，该计算机相关实体可以是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或者运行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是：在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行文件、执行中的线程、程序和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可以是组件。一个或多个组件可以存在于执行中的过程和/或线程中，并且组件可以位于一个计算机中以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些组件能够从在其上具有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些组件可以通过诸如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或以信号的方式通过诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互)的信号，以本地和/或远程过程的方式进行通信。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种UPS电源的优化方法，其特征在于：包括，

根据三相四线的方式将电源模块(100)接入UPS电源，作为UPS电源的输入电压；

通过所述输入电压触发控制回路(200)，并将低压继电器(300)串入所述控制回路(200)；

所述电源模块(100)包括交流电源(101)、直流电源(102)和旁路电源(103)；

所述电源模块(100)利用单母线分段式进行运行，交流电源(101)和直流电源(102)间的母线间设置有一个手动操作的带锁联络开关；

交流电源(101)的额定电压为380V，直流电源(102)的额定电压为220V，旁路电源(103)的额定电压为380V；

所述控制回路(200)包括线路段I和线路段II；

所述线路段I和线路段II并联连接，所述线路段I包括二极管、电阻、开关和三相电源；所述线路段II包括电压转换器、二极管、电阻、开关和三相电源；

若市电掉电，则对低压继电器(300)进行动作闭合，并根据控制回路(200)中线路段的带电情况，对柴油发电机(400)中的切换装置(401)进行自启动，而后确认隔离点，以利用柴油发电机(400)对UPS电源进行供电；

控制回路(200)按柴油发电机(400)检测到市电丢失后自启动，且于400V市电进线相互闭锁的方式，实现市电失电时和专用柴油发电机的切换配合；

柴油发电机(400)的配置参数如下：额定功率≥160kW，备用功率≥180kW；在距离机组7m处噪音≤75dB；额定电压：400/230V；频率/转速：50HZ/1500rmp；接线方式：三相四线；机组操作方式：手动/自动；

所述确认隔离点包括，断开切换装置(401)进线端的线路段进线开关(401a)，并合上柴油发电机进线开关(401b)，以完成隔离点确认；

所述带电情况包括，若线路段I带电，则将线路段I接入所述切换装置(401)，进而自启动柴油发电机(400)；

若线路段I停电且柴油发电机(400)带电，则将线路段II接入所述切换装置(401)，进而自启动柴油发电机(400)；

还包括，若市电掉电，则对低压继电器(300)进行动作闭合，并根据控制回路(200)中线路段的带电情况，对柴油发电机(400)中的切换装置(401)进行自启动，而后确认隔离点；

其中，自启动包括，若线路段I带电，则将线路段I接入所述切换装置(401)，进而自启动柴油发电机(400)；若线路段I停电且柴油发电机(400)带电，则将线路段II接入所述切换装置(401)，进而自启动柴油发电机(400)；

确认隔离点包括，断开切换装置(401)进线端的线路段进线开关(401a)，并合上柴油发电机进线开关(401b)，以完成隔离点确认。

2.一种UPS电源的优化系统，其特征在于：包括，

电源模块(100)，用于对UPS电源进行供电；

根据三相四线的方式将电源模块(100)接入UPS电源，作为UPS电源的输入电压；通过所述输入电压触发控制回路(200)，并将低压继电器(300)串入所述控制回路(200)；

所述电源模块(100)包括交流电源(101)、直流电源(102)和旁路电源(103)；

所述电源模块(100)利用单母线分段式进行运行，交流电源(101)和直流电源(102)间的母线间设置有一个手动操作的带锁联络开关；

交流电源(101)的额定电压为380V，直流电源(102)的额定电压为220V，旁路电源(103)的额定电压为380V；

所述控制回路(200)包括线路段I和线路段II；

所述线路段I和线路段II并联连接，所述线路段I包括二极管、电阻、开关和三相电源；所述线路段II包括电压转换器、二极管、电阻、开关和三相电源；

若市电掉电，则对低压继电器(300)进行动作闭合，并根据控制回路(200)中线路段的带电情况，对柴油发电机(400)中的切换装置(401)进行自启动，而后确认隔离点，以利用柴油发电机(400)对UPS电源进行供电；

控制回路(200)按柴油发电机(400)检测到市电丢失后自启动，且于400V市电进线相互闭锁的方式，实现市电失电时和专用柴油发电机的切换配合；

柴油发电机(400)的配置参数如下：额定功率≥160kW，备用功率≥180kW；在距离机组7m处噪音≤75dB；额定电压：400/230V；频率/转速：50HZ/1500rmp；接线方式：三相四线；机组操作方式：手动/自动；

所述确认隔离点包括，断开切换装置(401)进线端的线路段进线开关(401a)，并合上柴油发电机进线开关(401b)，以完成隔离点确认；

所述带电情况包括，若线路段I带电，则将线路段I接入所述切换装置(401)，进而自启动柴油发电机(400)；

若线路段I停电且柴油发电机(400)带电，则将线路段II接入所述切换装置(401)，进而自启动柴油发电机(400)；

还包括，若市电掉电，则对低压继电器(300)进行动作闭合，并根据控制回路(200)中线路段的带电情况，对柴油发电机(400)中的切换装置(401)进行自启动，而后确认隔离点；

其中，自启动包括，若线路段I带电，则将线路段I接入所述切换装置(401)，进而自启动柴油发电机(400)；若线路段I停电且柴油发电机(400)带电，则将线路段II接入所述切换装置(401)，进而自启动柴油发电机(400)；

确认隔离点包括，断开切换装置(401)进线端的线路段进线开关(401a)，并合上柴油发电机进线开关(401b)，以完成隔离点确认；

控制回路(200)，与所述电源模块(100)连接，用于对柴油发电机(400)进行控制；

低压继电器(300)，与所述控制回路(200)串联连接，用于对所述控制回路(200)进行控制；

柴油发电机(400)，与所述控制回路(200)连接，当市电掉电时，用于对UPS电源进行供电。