中文名 | 電力用直流和交流一體化不間斷電源 | 實施日期 | 2019-10-01 |
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發布日期 | 2019-06-04 | 標準號 | DL/T 1074-2019 |
制修訂 | 修訂 | 代替標準 | DL/T 1074-2007 |
中國標準分類號 | K81 | 國際標準分類號 | 29.240 |
批準發布部門 | 國家能源局 | 行業分類 | 電力、熱力、燃氣及水生產和供應業 |
標準類別 | 產品標準 |
備案信息
備案號:74308-2020
備案月報: 2020年第8號(總第244號)
不間斷電源的輸入電源是蓄電池,是直流電,但是它的輸出是經過變換了的交流電。不間斷電源只是一個轉換器。
UPS(Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power &nb...
一臺UPS是一個系統
格式:pdf
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頁數: 2頁
評分: 4.8
介紹電力用直流和交流一體化不間斷電源設備的原理及應用。
交流(AC)和直流(DC)是二種不同的電氣訊號型式,AC是變動電流(alternating current)的簡稱,原意是指周期性正負變化的電流,DC是直接電流(direct current)的簡稱,原意是指方向固定不變的電流,不過除了形容電流外,也常用交流和直流來形容電壓。
直流
直流(DC)原來的英文名稱是galvanic current,也稱原義是指電荷的單向流動,一般是由像電池、太陽能電池等設備產生。直流電流可以在導體(例如電線)中流動,也可以在半導體、絕緣體中流動,甚至在真空也可以以離子束的方式流動。在直流電中,電子以固定的方向流動,和交流電不同 。
交流電
交流(AC)原義是指電荷的運動會周期性的變換方向,和直流不同,直流電流的電荷只會單方向流動。一般商業、家用及工業用電多半是交流電,例如一般插座提供的電就是交流電。最常見的交流電波形是正弦波,但在特殊應用中也會出現其他的波形,像三角波或方波。像調幅廣播及調頻廣播的訊號也是交流的例子之一,其目的是在利用調變技術,在交流訊號中加入要傳遞的訊號后傳遞,而接收端可以再還原為原始的訊號。
交流訊號有周期性的變化,其周期的倒數即為頻率,常見的電源頻率為50或60Hz。有些交流訊號的頻率為定值,也有些不是定值,像調頻廣播的頻率就不是固定值 。
國際的電網供電以交流的方式代替直流。回到19世紀,愛迪生鼓吹直流的簡單方便,而威汀豪斯和特斯拉支持交流電。交流電傳送方便,使用更細更便宜的線纜,行業最終選擇了交流電。但是交流電并非一定是最高效的供電方式,數據中心機架和系統使用直流電也有一定的擁護者,他們之前都在為能源預算頭疼。
現在我們就來看一下直流電的一些關鍵問題。目前數據中心直流供電的現狀交流電的問題是損失,交流電在高壓下會留下一個發電機。這些高壓被送往城市、鄉鎮、建筑等等,而且中途會多次使用變壓器。每次直流電壓鍵入一個建筑,大概在600VAC或者480VAC,會用240VAC或者120VAC,來提供機架服務器能源,要把AC轉換成幾個DC電壓來給服務器部件供電,比如處理器、內存、硬盤等等。交流向直流轉換并不完美,每次轉換都會有損失,但是無論損失與否你都得支付電費,所以轉換過程中的損失會帶來成本。直流供電的支持者建議單獨的交流轉直流將會帶來損失,使得供電低效。所以轉換出的直流電應該分配給數據中心的機架和系統,代替傳統交流電線和子系統。
直流和交流,哪個好處值得關注?主要的好處是能效和成本節省。概念很直接,你取消了損失能源的步驟,于是省了錢。LawrenceBerkeleyNationalLaboratory在2006年做過一次調查,數據中心使用直流供電能省20%的能源成本。另外,在單獨的服務器或者其他系統供電最終也會被淘汰,由給機架供電取而代之,這只需要規定更低的所需電壓即可。這還將減少冗余功能和他們的吵雜的供能制冷風扇。 通過直流供電直接省下來的成本也是爭議紛紛,后來綠色網格這樣的組織也開始測試了,并探尋直流和交流的最終性能區別,綠色網格的報告中總結兩種供電方式沒有特別大的區別,主要因為沒有單獨的直流或者交流配置在每個可能的狀況下看起來更加高效,而且因為服務器和配電裝置在每一代都會更加高效。不過成本的節省還是可以被感受到的。現在,像是Google和Swiss這樣的IT巨人開始配置直流供電的數據中心了。
數據中心需要什么設備(或者作何改變)來支持直流供電呢?采用直流供電最大的障礙是如今已經高度分化的技術。這不僅僅是轉換直流交流的問題。一個直流數據中心需要完全不同的配電系統。配電將需要整合站內發電機,使得后備發電機能源能夠轉成直流。同時服務器和系統也得革新?,F有的服務器和其他硬件系統無法翻新來適應直流供電,所以需要一個完全不同的硬件套件。UPS系統依靠交流到直流的轉換來掌握內部的電池,而電壓逆變電流以前是把直流轉回交流,也需要換成純直流設備。企業如果要配置直流供電,得重新建個數據中心?,F在能源成本不斷提升,決定該采用直流還是交流顯得十分重要。采用直流供電架構來代替傳統的交流供電可以減少轉換步驟,降低能耗。如果配置合理,的確可以達到高效節能的效果。
UPS不間斷電源是針對中國電網環境和網絡監控及網絡系統、醫療系統等對電源的可靠性要求,克服中、大型計算機網絡系統集中供電所造成的供電電網環境日益惡劣的問題,以全新的數字技術研制出的第三代工頻純在線式智能型UPS。直流電源,是維持電路中形成穩恒電流的裝置。如干電池、蓄電池、直流發電機等。 UPS和直流電源是企業重要的供電保障設備,傳統的維護管理包括:①日常巡檢外觀,定期更換電池、濾波電容、風機等易損件,大修時做電池活化等;②改造或采用換代設備,使用高級工具測試電池性能。這種管理方式企業投入成本高,維護人員工作量大,不易實時掌握設備運行狀態和關鍵數據,設備事故預防能力低。實施在線維護管理可避免傳統方式的不足之處,獲得良好效益。 UPS的中文意思為"不間斷電源",是英語"Uninterruptible Power Supply"的縮寫,它可以保障計算機系統在停電之后繼續工作一段時間以使用戶能夠緊急存盤,使用戶不致因停電而影響工作或丟失數據。
1、總控站(后臺) 由監控站、工程維護站、系統接口等構成,運用管理分析軟件處理接收的數據并通過Web發布。工程維護人員登錄服務器可查看全廠所有在線設備的運行狀態以及完善的歷史、實時數據分析統計。 2、現場設備控制站(ES) 根據現場設備需要,可選擇監控功能儀或設備運行狀態信息采集儀(EII)。EII通過RS-232/485端口與電能表、電池采集模塊、直流屏、UPS等智能設備通信,將監測數據轉換為符合通信協議的數據包,接入局域網,傳送至主控室服務器。獨立完整的ES包括以下部分。 2.1、系統主機。由下行串口通道、數據處理器、顯示器、上行串口通道組成。下行串口通道通過RS-485總線訪問電池電壓采集模塊,采集數據,管理電壓采集模塊,數據處理器完成數據解壓、數據計算、存儲管理,將處理后的數據一部分送往顯示器,另一部分由上行串口通道發送至協議處理器,或傳給上一層管理系統。 2.2、數據采集模塊組。可根據用戶需要確定采集數據要求及配置相應采集儀器,一般由電池電壓采集模塊、電流、溫度、功率等組成,模塊間隔離良好、絕緣性強,可靠性、安全性高。數據采集可分組,每個模塊可對一定數量電池進行電壓采集,可配備電流、溫度傳感器,模塊間與系統主機一般采用RS-485連接。 2.3、協議處理器。具有協議處理程序的接口板,處理各種通信協議??蓪崿F:①將主機發送的電池電壓、電流、溫度等信息按約定協議編碼、打包、發送至遠程服務器;②將遠程服務器發出的遙控、遙調指令經過解碼發給主機,實時控制。 2.4、放電模塊。可快速測出電池直流內阻,瞬間測試電池性能,大功率放電模塊可提供瞬間大電流沖擊負荷。 2.5、遠程服務器。實現局域網內計算機數據通信,通過局域崗遠程訪問現場的蓄電池監測系統,接收、分析數據,通過Web服務器發布數據。 3、通信網絡 聯網現場設備各分站(采集監控站),采用光纖作為數據通信主干線,組成全廠UPS和直流電源在線監控的局域網。
組成
UPS電源系統由五部分組成:主路、旁路、電池等電源輸入電路,進行AC/DC變換的整流器(REC),進行DC/AC變換的逆變器(INV),逆變和旁路輸出切換電路以及蓄能電池。其系統的穩壓功能通常是由整流器完成的,整流器件采用可控硅或高頻開關整流器,本身具有可根據外電的變化控制輸出幅度的功能,從而當外電發生變化時(該變化應滿足系統要求),輸出幅度基本不變的整流電壓。凈化功能由儲能電池來完成,由于整流器對瞬時脈沖干擾不能消除,整流后的電壓仍存在干擾脈沖。儲能電池除可存儲直流直能的功能外,對整流器來說就象接了一只大容器電容器,其等效電容量的大小,與儲能電池容量大小成正比。由于電容兩端的電壓是不能突變的,即利用了電容器對脈沖的平滑特性消除了脈沖干擾,起到了凈化功能,也稱對干擾的屏蔽。頻率的穩定則由變換器來完成,頻率穩定度取決于變換器的振蕩頻率的穩定程度。為方便UPS電源系統的日常操作與維護,設計了系統工作開關,主機自檢 故障后的自動旁路開關,檢修旁路開關等開關控制。 在電網電壓工作正常時,給負載供電如圖所示,而且,同時給儲能電池充電;當突發停電時,UPS電源開始工作,由儲能電池供給負載所需電源,維持正常的生產(如粗黑→所示);當由于生產需要,負載嚴重過載時,由電網電壓經整流直接給負載供電(如虛線所示)。