ups在线监控系统方案

ups在线监控系统方案（精选8篇）

ups在线监控系统方案 第1篇

UPS监测系统方案

监控对象：对四楼机房的2台130K Powerware 9315 UPS进行实时监测管理。监控实现：UPS自带RS232通信口，经过7520通信转换模块转换成485总线直接连接到监控主机的一个通讯口（每台UPS占用1个通讯口），通过这个连接与监控主机进行通信。监控主机可以查询UPS的各种工作状态、参数和报警信息。每台UPS使用1个通讯转换模块7520，安装在靠近UPS的地板下。

监控性能：实时显示并保存各UPS通讯协议所提供的能远程监测的运行参数和各部件状态。实时判断UPS的部件是否发生报警，当UPS的某部件发生故障或越限时，监控主系统发出报警。监控内容：

实时参数：输入电压、输入频率、输入电流、输出电压、输出频率、输出电流、输出功率、电池电压、电池充电程度（后备时间）等；

工作状态：旁路工作状态、在线状态、电池供电状态、电池充电状态等； 报警信息：输入越限报警、输出过载报警、电池异常报警、整流器故障报警、逆变器故障报警等。

注意：UPS监测的内容需根据UPS所提供的协议而略有变化，上面的内容只作参考。UPS一般不进行远程关机控制，以免发生意外。

在下图中，实时参数以具体数值显示；工作状态以LED图标显示，绿色表示该状态启动，灰色表示该状态没有启动；报警信息以LED图标显示，红色表示报警状态，绿色表示正常状态。

图3.1 UPS监控参数表示意图

图3.2 UPS监控报警参数示意图

ups在线监控系统方案 第2篇

技术方案

一、.技术要求

本工程UPS设备采用三进三出、在线式交流不间断电源系统，数量两台，单机容量30kVA，单机标配手动维修旁路。两台30kVA的UPS须组成冗余互备系统，系统双总线输出，系统电池后备时间单机要求为不小于1小时。

1、基本性能 1.1正常使用条件

环境温度：0℃～40℃

相对湿度≤95%（（40±2）℃，无凝露）1.2储存运输环境及机械条件

环境温度：-5℃～5℃（不含电池）

振动、冲击条件：符合GB/T14715-93中5.3.2的规定。1.3外观与结构

机箱镀层牢固，漆面均匀，无剥落、锈蚀及裂痕等现象。机箱表面平整，所有标牌、标记、文字符号应清晰、正确、整齐。

1.4UPS的逆变器：输出电压：380VAC，稳态精度：±1%。

1.5整流器优选12脉冲整流器方式，其中每台UPS的12脉冲整流器应由12只晶闸管和输入移相隔离变压器组成。

2、电磁兼容

应符合IEC EN 62040-2的判断准则。

3、电气特性 3.1输入特性  额定容量：30kVA  输入电压：主电源输入 380V±25%  全数字控制技术

UPS包含有全功率整流器和逆变器的在线式双变换UPS，市电正常既电池状态时所有负载均由逆变器供电。UPS必须是数字UPS，采用全数字控制技术，整流逆变均采用全数字化控制，可靠性高。UPS内置并机功能，内置LBS,内置D级防雷器。 电流畸变：THDi＜5%  输入频率：50Hz±10%

 频率跟踪范围：50Hz±5%可调  频率跟踪速率：≤1Hz/s 3.2输出特性

 配置内置逆变输出隔离变压器  输出电压：380V±1%,三相四线/五线  输出电压稳压精度：正常状态±1%  输出频率：50Hz  输出频率稳定精度：±0.1%  总电压谐波失真度：

100%线性负载 ≤3% 相/相，≤3%相/中线 100%非线性负载 ≤5% 相/相，≤5%相/中线  动态电压瞬变范围：±5%（空载至满载） 恢复时间：≤20ms  不平衡负载电压相移：≤1°  输出功率因数为0.9  输出电流峰值系数：≥3:1 3.3切换时间

 市电电池切换时间：0ms  旁路逆变切换时间：﹤4ms（逆变器故障切换）3.4工作效率

系统效率：≥93%（包括输出变压器效率）3.5允许100%三相不平衡

由于UPS的逆变器采用三相独立逆变调节电路，可根据负载电流的大小、功率因数及每相电压反馈自动调整，故可承受100%的不平衡负载。3.6适应负载从0至100%或100%至0的跃变

UPS在负载发生100%的跃变时，输出电压的瞬间变化在±5%以内，并且在20毫秒内迅速恢复到±1%.3.7过载能力：

125%额定电流 10min 150%额定电流 60s 单相200%额定电流 30s

4、智能化电池管理

UPS应具有以下电池管理功能，以有效延长电池使用寿命，电池必须保证质量，采用一

线品牌蓄电池，并提供原厂出厂证明。 采用间隙式充电方式

 充电和放电电流的监测与控制  电池过放电的自动保护

5、UPS必须具有并机功能

 采用模块化并机，单机必须具有独立的旁路系统  扩容简便易行，可实现在线扩容（无须转旁路） 采用环形并机通讯电缆，以解决并机控制的故障瓶颈  针对双输出总线系统切换，UPS须配置同步控制器

 并机系统应可以根据实际负载自动调整UPS运行数量，以提高UPS系统运行效率。

6、防雷

UPS应具备防雷装置，能承受模拟雷击电压波形10/700μs，幅值为5kV的冲击5次，模拟雷击电流波形8/20μs，幅值为20kA的冲击5次，每闪冲击间隔时间为1min，设备应能正常工作。

7、安全要求 7.1机壳保护

UPS保护接地装置与金属外壳的接地螺钉间应具有可靠的电气连接，其电阻应不大于0.1Ω。

7.2绝缘电阻

UPS的输入端、输出端对地，施加500V直流电压，绝缘电阻应大于2MΩ。

8、监控

UPS须具备标准的SNMP通讯接口，并提供与通讯接口配套使用的通讯线缆、各种告警信号输出端子。该端口使UPS能够用TCP/IP直接与所有的以太网连接，利用网上任何一台计算机都可以通过网络管理UPS。

须提供监控软件，该管理软件可以实时的监控UPS的运行状态、各项电气参数指标，可根据实际负载的大小测定电池的实际放电时间和容量。

9、可靠性

UPS设备在正常使用环境条件下，平均无故障间隔时间MTBF应不小于20万小时。

10、质保

UPS全系统（含UPS主机、电池组、并机组件等）质保三年。

二、安全文明要求

为确保工程施工安全，在开工之前组织施工人员、专职安全员和电厂安监人员进行项目开工会议给施工方予以安全教育,施工人员经考试合格方能进入现场。

针对施工安全建立现场安全质量管理小组,设安全专责及质量专责各一名，安全专责负责安全文明巡查并负责组织本项目的内部安全相关验收工作，质量专责负责监督工程各阶段施工质量及阶段性验收。工程经过内部验收合格后，由项目部报请电厂组织专项验收。在安全质量管理小组的督导下，进行安全生产。

3.1、所有施工人员必须牢固树立“安全第一，预防为主”的思想，严格执行《电业安全工作规程》，遵守电厂安全管理制度，确保施工中人身和设备安全。

3.2、所有进入现场的工作人员，包括管理人员和施工队伍都必须按要求正确着装，配戴好安全帽。3.3、施工现场严格执行“三齐”、“三净”、“三不乱”、“三不见”的规定： 三齐：设备摆放整齐；工、器具摆放整齐；材料摆放整齐。三净：开工前、施工中、完工后场地干净。三不乱：电线不乱拉；管道不乱放；杂物不乱丢。三不见：地面不见油污；不见垃圾；不见散乱的材料器具。3.4、高空作业必须系好安全带或悬挂安全网。

3.5、脚手架施工严格遵守《电业安全工作规程》要求，搭设完成并经过安全专责验收。如竹夹板必须扎牢，高处平台必须设置1.05m高的栏杆，严禁上下抛递材料或工具等。

3.6、建立持证上岗制度，对特殊工种如电焊、电工等特殊工种的操作人员必须持证上岗。3.7、禁止违章作业。凡是有人作业，每个工作面必须有监护人员巡视。禁止在施工现场单独作业，每天施工完毕离场前由现场施工负责人召集清点人数，所有人员按序离场，不得在人数不全的情况下擅自离场。

3.8凡是危险作业，必须有工作负责人在作业前进行简要的安排教育，工作负责人或监护人站守现场。专职安全员不定期抽查安全文明施工情况。

三、施工进度计划及控制措施

3.1工程计划工期：**年**月**日－**年**月**日，具体根据电厂系统运行方式而定 3.2工期控制措施

3.2.1配备业务精、技术好，事业心强、有工程施工经验的人员，组建一支由骨干成员组成的项目施工作业队。

3.2.2 在施工计划时期内争取早开工，人员、工器具、设备、材料等提前到位，以早开工促进各项工作的进程，加快项目的实施。

3.2.3严格执行施工方案及操作流程，强化施工现场管理，做到文明施工。

3.2.4强化施工安全生产管理，避免因发生安全事故而影响工程进度。

四、现场文明施工措施

4.1建立文明施工责任制，明确管理负责人，做到现场清洁整齐。4.2现场施工设备管理方面的措施：

现场使用的施工设备，要按平面固定点存放，安全装置可靠。4.3现场卫生管理的措施：

ups在线监控系统方案 第3篇

关键词：在线监控式,UPS,数据存储

0 引言

随着现代化广播技术的迅猛发展, 供电系统的负荷越来越重, 影响供电稳定性的因素增多, 特别是大功率用电设备、电力电气设备的应用以及设备电源噪声和波形畸变。另外雷于、高频、供电接地的稳定性等因素均都会影响供电情况。 UPS的保护功能恰恰解决了这个问题, 当外电停电时, 它将不间断的向用电设备供电;在外电不稳定时, 可以避免用电设备遭受欠压、浪涌等危害, 进一步改善用电质量;当供电设施出故障时, 能给用电设备全面的保护, 保障用电设备工作在一个稳定的电力环境下, 提高使用寿命。

1 在线监控式UPS简介

我台中控机房目前所用UPS为山特城堡EX系列CASTLE EX60KS, 主要为卫星节目传输系统、 内外网设备、 电话电视设备、 服务器、安放监控设备、电视墙、控制桌及机房自动化监控系统设备供电。采用WINPOWER监控系统, 可以通过串口通讯方式, 对近距离单台UPS进行监控, 实时了解UPS的市电、负载、电池等信息, 当UPS的运行环境出现异常时, 通过系统广播、电子邮件、手机短信等方式, 及时通知管理人员。 当电池耗尽时, 可以设置自动安全关闭计算机。

该系统具有成本低、技术成熟、安全性高、可扩展性、人性化、智能化的特点, 适用于近距离单台UPS的监控, 支持多种操作系统, 可适应不同的应用环境, 实时了解UPS的市电、负载、电池等信息, 可修改UPS设定参数, 使UPS更符合实际需要, 自动关闭操作系统, 避免计算机非正常关机, UPS电池自测试功能, 了解电池状况, 以便采取预防措施, 当UPS出现异常情况, 通过广播、邮件、短信等方式及时通知到管理人员, 权限等级划分管理, 只有系统管理员才有管理权限, 其他用户只能查看, 避免非法操作。可以通过串口和网络两种通讯方式, 对多台UPS进行集中监控, 在一个界面上实时了解各UPS状况, 远程操作与维护UPS, 当任一UPS的运行环境出现异常时, 可以通过各种方式第一时间通知到相应人员。

2 UPS的安装与配置

1) 硬件设备的安装

产品的安装须由专业人员按照电工法规执行, 工作环境要干净, 要保证设备工作的洁净度、 湿度和温度, UPS正常的工作温度范围一般要求在0-40℃之间, 如果实在达不到, 需要超出范围工作需要按带载量每提高5℃, 减少12%额定值进行装载, 并且最高的环境温度不能超过50℃, 否则会严重影响UPS电池的使用寿命, 增加设备的不稳定性, 电池组建议在15-25℃之间使用。

2) WINPOWERUPS监控系统简介

Winpower是UPS监控系统的常用软件, 它具有很好的兼容性, 可以单机, 也可以联网, 同时接入UPS系统, 保证设备系统不会因外电波动造成影响, 通过该软件, 用户能够利用网络内部任意一台计算机来监控所有UPS设备;通过Winpower软件, 一台UPS电源可以同时对网络内多部设备提供安全可靠的电力保障, 包括在外电停电时时安全关闭系统, 保存各类重要数据, 关闭UPS电源等。

Winpower系统包括主要包括三个部分:Agent是Winpower系统的核心程序, 作为系统的一个主要服务程序在后台运行, Agent程序主要负责与UPS电源系统进行通讯, 记录UPS的工作时间, 及时通知用户异常状态的发生, 根据操作者要求执行某些程序, 在必要的时候能够可关闭计算机及UPS系统。 同时Agent可以由Monitor来设定管理程序;Monitor是Winpower的用户界面程序, 运行时与Agent时刻保持通讯, 通过Monitor操作人员可以查看本地UPS的工作状态, 服务器的相关信息, 并且允许操作人员修改UPS系统的工作参数, Monitor可以在同一网络中任意一台计算机或者单机上运行; 任务栏图标是Winpower系统的管理工具, 能够在系统任务栏的状态区域显示Winpower系统的图标, 当启动Winpower软件后, 在桌面任务栏的右下角会自动弹出一个绿色电源小图标, 图1 为Winpower显示主界面。

该UPS控制系统, 可以对主机运行参数进行设定, 达到保护UPS主机正常运行的目的, 避免造成不必要的破坏, 其中包括面板控制、频率范围、声音报警、旁路电压、相关操作和设置选项等。

该UPS系统为广大操作人员提供了强有力的“事件查询”功能, 在这个功能下, 可以查询倒UPS的各种信息, 包括运行的数据信息、实时操作信息、故障报警信息和异常动作信息等, 并且使用者可以根据不同需要对这些信息进行查询、导出、删除或者清除, 当一般用户进行登录时, 只能够进行一些简单的查询操作, 删除和清除等重要操作只能是由系统管理员登陆后才能进行, 用户可以点击 “前页”、“下页”、“开始”、“结束”和“删除”按钮来查看不同页的内容。

对于UPS系统放电测试的检查, 系统的故障和异态记录, 都可以在数据日志中进行查询。另外可以查看系统在某个时间段的各项数值是否符合用户设定的标准数值。

通过Winpower监控系统软件可以及时的发现UPS出现的异常情况。 通过故障代码所标记对应的故障类型, 能够迅速的确定故障产生的位置, 从而能够快速有效的处置故障, 使系统恢复到最佳工作状态。

该UPS系统可以通过2G、3G和4G网络, 用手机进行实时监控, 应用sony Ericsson W800 程序对其进行设置, 然后添加需要用于监控的手机号码, 将发送方的手机卡插放在GSM MODEM里面, 进行设定, 然后按照软件提示选择需要发送的相应的事件, 进行短信定时和不定时推送, 从而达到监控的目的。

3 结束语

中控机房采用的城堡EX系列UPS系统提供了完美的电源保护解决方案, 解决了突然断电、电压升高、电压过低、电压瞬时闪络、振荡不稳、脉冲畸变、干扰、浪涌、失真、杂波等电源问题。

WINPOWER监控系统对UPS的维护和管理提供了强有力的保障, 也为中控机房供电系统提供了技术支持, 减小了因人为处理不及时所造成的隐患, 为全台安全传输发射工作起到了非常积极的作用。

参考文献

[1]付振旭.大型核电企业核心机房UPS改造方案设计和实施[J].中国电机工程学会2012电力行业信息化年会, 2012.

[2]张震.论机房电源安全[J].科技信息, 2008.

[3]熊云飞.利用First Watch在Sun2000 E上实现高可靠性解决方案[J].煤炭技术, 2001.

ups在线监控系统方案 第4篇

【关键词】UPS；直流电源维护与管理

【中图分类号】TN86　【文献标识码】A　【文章编号】1672－5158(2012)09－0409－02

1、UPS与直流电源的概述

1.1　UPS与直流电源的定义

UPS(Uninterruptible Power System)，即不间断电源，是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源，主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断(事故停电)时，UPS立即将机内电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。

UPS电源系统由五部分组成：主路、旁路、电池等电源输入电路，进行AC／DC变换的整流器(REC)，进行DC／AC变换的逆变器(INV)，逆变和旁路输出切换电路以及蓄能电池。

UPS按工作原理分成后备式、在线式与在线互动式三大类，三者最直接的区别是：

(1)后备式UPS停电后转由UPS供电会有10毫秒左右的转换时间(适用于个人电脑，PC，终端等)。

(2)在线互动式UPS停电后转由UPS供电会有4毫秒左右的转换时间。

(3)在线式UPS停电后转由UPS供电的转换时间为O秒，没有任何转换时间。

直流电源是维持电路中形成稳压电流的装置，如干电池、蓄电池、直流发电机等。

1.2　UPS与直流电源的应用

随着信息化时代的发展，数据库管理模式以其系统便捷的优势得到了企业、银行和事业单位的广泛运用，尤其是随着云计算安全问题的提出，社会各界对信息安全问题进行了全面而深入的研究。目前，信息安全问题涉及诸多方面，而最基本也是最关键的问题就是怎样维持计算机和其他网络设备的电源的持续性与稳定性。这无疑给UPS不间断电源与直流电源的诞生提供了充分条件。UPS不间断电源与直流电源作为信息传输的基础保障。发展至今，已经广泛运用于各行各业，尤其是近年来在制造行业的中小型企业中的应用占有可观的市场份额，其为大型公司、企事业单位中的程控交换机、数据通讯处理系统、计算机通讯基站和安全监控系统等设备的不间断、高质量运行提供了可靠的保障。

另外，UPS不间断电源与直流电源在市电供电时可以保护电脑，市电停电后还可以继续为一些网络设备、服务器供电几个小时，这极大地提高了电脑的持续性与可靠性，方便了我们的日常生活与工作。

2、UPS与直流电源的维护及管理中存在的问题

2.1　传统UPS与直流电源的维护及管理中的不足

UPS与直流电源作为企业重要的供电保障设备，其本身也是电子产品，具有一定的可靠性与使用寿命，所以我们对UPS与直流电源进行运用的同时也要对其进行维护与管理。最初的UPS与直流电源的维护及管理都是采用传统的事后维护与管理方法，该方法主要包含如下几个方面：

(1)日常巡检外观，适时对各主要元件进行检查，并定期更换电池、滤波电路、风机等易损件。当电池故障较严重时，采用电池活化等方法对其进行修理；

(2)改造或采用换代设备，使用先进工具测试电池性能。

这种传统的维护与管理方法的不足之处表现在如下几个方面：首先，企业投入成本高，同时给维护人员带来了极大的工作量；其次，不能实时掌握设備的运行状态和关键数据，事故预防能力低；再次，设备故障维修方法不能系统化，维护费用高。

2.2　电源市场竞争激烈

随着电力电子行业的迅速发展，电源产品种类越来越多，电源市场行业竞争激烈、原材料价格不断变化，成本也在频繁地变更，为适应市场竞争的需求，加强UPS与直流电源的维护及管理工作显得尤为重要，因为有效地维护与管理方式不仅可以提高UPS与直流电源的可靠性，也能降低UPS与直流电源的管理成本，从而提高其产品信誉度与市场竞争力。

3、UPS与直流电源的在线维护及管理措施

UPS与直流电源的在线维护管理能有效解决传统方式的不足之处，目前业内很多企业都采用了UPS与直流电源在线维护与管理系统，该系统主要由总控站、现场设备监控站和通信网络组成。可以实现台账管理、实时分析、报警指示和查询网络化等功能。具体实施过程包括如下几个方面。

3.1　确定企业网络结构

在使用UPS电源与直流电源的在线维护以及管理系统的时候，我们需要认真的查清企业内部的UPS不间断电源和直流电源现状以及企业现有的网络规模，根据设备功能和重要性合理的配置。对不需要建立完整网络系统的采取在现有网络基础上对单个电池组进行完整、独立的在线维护管理。

3.2　合理选择配置功能

不同的UPS电源和直流电源本身具有不同的功能，对于有些本身已经具备状态参数、状态记录和报警等管理功能的UPS电源和直流电源，其建立的在线维护与管理系统中无需再配置这些管理功能，这样不仅可以降低维护与管理成本，还可以避免功能线路过多造成的故障隐患。

3.3　保持良好的UPS与直流电源工作环境

由于UPS与直流电源工作环境直接影响着其寿命与工作质量，所以应定期对周围环境进行检查与检测，根据UPS与直流电源工作环境的特点，应确保将其放置于干燥、通风、清洁的环境中，避免阳光直射。同时，环境温度应在18度至25度之间。此外，为避免环境湿度太大而造成主机局部短路或因环境湿度过低而产生静电等危险现象发生，应将UPS与直流电源工作环境湿度保持在30％-80％的相对湿度水平。只有这样才能延长UPS与直流电源的使用寿命。

3.4　规范UPS与直流电源的使用方法

在UPS与直流电源的使用过程中应注意以下几点：

(1)避免带负载开机和关机

由于UPS电源没有延迟启动的功能，如果带负载开机或关机很容易在启动时瞬间烧毁逆变器的末级驱动元件。此外，严禁频繁的关闭和开启UPS不间断电源和直流电源，一般要求在关闭UPS电源后至少6秒后才能再次开启UPS电源，以免UPS电源进入既无电力供电输出，又无逆变输出的“启动失败”状态。

(2)控制UPS与直流电源负载量

为了防止逆变状态时UPS超载使用而导致逆变管被击穿的现象发生，应将UPS与直流电源负载控制在30％～60％额定输出功率。

(3)电池放电保护

UPS与直流电源电池放电至关机后，必须充电后才能重新开机，否则会造成电池过度放电而影响电池的使用寿命。

3.5　人工测试

以在线管理系统为核心，辅以必要人工测试，可降低管理成本，大站、关键设备直接采用完整的系统，小站、单体的UPS不间断电源等经后台机处理形成整体维护管理系统。

3.6　控制指令

维护管理系统只进行监视，建议控制指令(如故障处理、切换、活化等)的发出由人工实施。

3.7　设监视站

系统建立后，可在有人值守的地方设监视站，由操作人员实现全天候运行状态监视，维修人员要定期查阅管理。

3.8　系统的兼容性要预留接口和协议以便兼容其他系统，系统上层管理也可建在企业已有网站上。

3.9　系统的相互独立性

建议状态管理系统与过程控制或执行系统分开，注意相互间独立性，不要相互干扰。

3.10　建立有效的系统管理机制

系统建立后要有工作制度和管理机制，确保正常使用。

4、总结

ups在线监控系统方案 第5篇

本方案不仅使广电系统的中心机房、转播中心以及整幢大楼的网络系统远离停电困扰，同时，其UPS功率因数高达0.99的绿色特性，消除了高次谐波的干扰，防止了新的电网污染的产生。

在经历了数字化、网络化的建设后，广电系统的中心机房目前已经拥有了数据传输、光纤传输、照明、卫星接收等先进的基础业务信息系统，并在此基础上形成了覆盖全国各省、市（区）县甚至全球的、先进的广播、电视传播网络，收视用户达到千万或亿万户。对于规模庞大、覆盖面广泛的广电系统机房而言，保持供电系统的不间断供电非常重要，供电系统必须能够保证全天候、永不间断、毫无差错地支持广播电视节目的制作、播出，这直接关系到电台、电视台的信誉、形象、收视率及运营状况。

需求分析

实际上，对于广电系统的中心机房而言，不间断供电只是其选择UPS时的一个最基本要求，为了保障中心大楼所有部门和关键业务系统能够7×24小时持续运行，UPS解决方案还应该是一个高可靠性、性能齐全、高度智能化，同时不对其他设备形成干扰的小型供电中心。

比如，鉴于影像、声音传播等独特的行业特点，广电领域除必须保障所传输节目的画面、声音足够清晰、流畅外，还必须最大限度地减少对信号的干扰因素。一般来说，UPS在提供不间断电源的同时，也会产生程度不同的电磁干扰波，从而对数字信号传输造成不同程度的负面影响，这显然是广电中心机房所不允许的。因此，在选择UPS解决方案的时候，电磁兼容特性也是一个关键性的指标参数，具体的电网污染限制等级必须大于0.97的绿色标准。

具体来说，广电系统对UPS电源解决方案有如下要求:

1.配置和操作灵活，支持多种媒体（文字、语音、图像、视频）应用。

2.界面友好，表现力强，使用和维护方便、简单，在保证系统性能和功能的前提下，使系统投资最省。

3.满足国家对政府机关和对新闻媒体的安全可靠性要求。

4.系统必须是可管理的，管理手段丰富。

5.系统必须满足后续信息化按需扩容的要求。

UPS方案设计

考虑到广电系统的高可靠要求，以及要适应不同的网络连接方式，要求UPS的兼容性要好，可适用于多种通信系统与操作系统，此外，具有能够通过服务器和网络设备安全关机等功能也是必不可少的。

科华公司推荐使用FR-UK工频机UPS，该UPS是针对大型数据中心和关键设备设计的区域保护与可扩展的有效解决方案，具有高效节能、兼容性高、投资和运行成本低等特点。

FR-UK UPS采用DSP数字化控制技术，模块化结构可以进行最优的组合配置。它采用工业级元器件，具有超强的带载能力，确保供电系统运行的高度可靠;单个模块功率范围20kVA～400kVA，零切换时间，实现了真正的在线式双变换模式，有效消除电力陷落、掉电、尖峰、浪涌、脉冲等各种电力问题;具有超强的并联能力，可根据业务发展状况任意在线升级或扩容;具有智能故障诊断功能，可根据电源系统的故障情况，采取智能对策，确保负载安全;具有便捷的现场安装和操作的功能，可通过内部智能控制，简化现场调试程序，大大降低安装、运行及服务维护成本。

此外，考虑到广电局域网的节点数量多，而且各节点分散在不同地点，会有位于不同地点的多台电源需要保护。因此，该UPS系统还配备了丰富的电源管理软件，具有灵活的组网监控能力，能十分方便地实现UPS的智能监控，用户可以在任一个地方及时、准确、全面了解各网点电源的运行状况，减少了现场维护的昂贵费用，提高了网络管理人员的工作效率。

方案优势

本方案具有如下特点:

1.高效节能

科华公司FR-UK UPS应用专业的IC、CPU以及DSP等技术实现交流电源的功率因数校正和电流谐波抑制，输入谐波失真低于3％，功率因数可高达0.99，平均无故障运行时间高达22万小时，能够有效减轻电网负荷，实现UPS电源输入的高效节能;整机效率高、发热量小，运行损耗小，能大大提高电能利用率，实现节能省电。

2.绿色屏障

科华公司FR-UK系列UPS符合国家（GB7260.2-2003）和行业的电磁兼容特性测试标准，包括传导干扰、辐射干扰、传导抗扰性、电源跌落、群脉冲、静电放电、浪涌等专项内容，优异的电磁兼容特性不仅可以完全滤除各种电网干扰，同时能够有效降低和消除UPS自身产生的干扰，保证视频设备转播图像的清晰和高质量，尤其适合高频通信、广电声像等系统的专业应用。

值得一提的是，科华公司的UPS产品在具体的电磁兼容指标上甚至超过了欧洲标准（欧洲的现行标准为＞0．97），例如，其产品所采用的IGBT整流器的功率因数校正技术配合输入谐波滤波器及特殊的中线设计使得输入谐波失真低于10％，功率因数达到0．99，既消除了高次谐波的干扰，又防止新的电网污染的产生。

3.高扩展性

科华公司FR-UK并联型UPS电源解决方案是一个为数据中心提供保护，而且是一个可扩充的解决方案，可以帮助用户在对未来发展方向尚不明确的情况下分阶段进行建设投资。

由于FR-UK并联型UPS采用了在目前高端大功率产品中处于领先水平的无主从自适应并联技术，能够将不同型号、不同功率的UPS轻松并联，用户可根据自身业务发展需要随时进行技术升级或扩容。此并联方案还可以任意在线投入或退出并联单元，实现并联系统的在线维护。因此，当用户负载容量增加，需要升级电力保护时，在不停机的状态下，只要根据电力规划将UPS设备并联到原有的电源系统，即可实现对UPS系统持续地并联扩容或冗余备份，满足了后期设备的随需扩展。

4.智能管理

该方案还具有灵活的组网监控能力，可以方便地实现UPS的智能监控，包括近程的点对点通信监控、中距离的独立远程监控器监控、远距离的网络管理监控;实现了UPS的运行状态、运行参数的实时监控、自动寻呼、发送E-mail以及语音、语效功能和UPS的远程开、关机等多项功能。

远程监控面板 远程监控面板通过电缆与UPS的RS-485接口连接，距离可达1000米以上，可连续显示UPS工作状态及运行参数，在UPS非正常状态时（如停电或UPS故障等）发出警报让用户注意。

单机近程监控管理 UPS通过EIA RS-232接口与计算机串口连接，计算机与UPS建立通信联系，即时监控UPS运行状态，执行UPS自我诊断程序，定时发送查询指令。电源异常时，可弹出告警界面或自动终止各种程序的运行，自动存盘，并向有关人员发送E-mail，通报有关信息。

多计算机监控管理 网络中指定的某一台服务器或工作站（称本地机）通过RS-232串口线与UPS通信后，网络上其他服务器或工作站（远端机）可与本地机通信，如果本地机与远端机都运行UPS的电源管理软件，可由本地机控制管理一台或多台远端机的报警关机等功能。

ups在线监控系统方案 第6篇

随着UPS电源技术和IT技术的不断发展，UPS电源朝着智能化、高频化、网络化等方面实现技术创新，UPS电源的应用深入各行各业，分布越来越广，根据当前的实际情况UPS电源该如何管理呢？目前市场上主要有两种方式：一种是通过UPS电源提供的各种通讯接口、网络附件、相关软件来实现。另一种是通过动力环境集中监控，采用协议转换器、工控机等以硬件为主的方式实现。而管理的目的就是要利用计算机网络，对不同区域、不同种类的UPS电源进行监控，随时了解每台UPS电源的工作状况，及时处理UPS电源发生的各种异常情况，确保UPS用电设备的安全运行，同时又可以减少人员维护费用，无人职守机房也将越来越多，针对市场上的需求，我以台达UPS为XX铁路车站集中监控的设计方案做一概要介绍。

二.用户需求

目标﹕将XX铁路XX站设立监控中心，实现集中监控，使能把所有车站的台达UPS电源的运行状况,运行数据,达到反馈信息,处理问题的功效,特别需要解决电池放电状态和旁路运行状态的监控管理问题，能将重要信息发到主要负责人的手机上，以便能随时掌握信息，对一些天气灾害停电而有应急预案.效果﹕（1）监视各车站的UPS电源工作状态。

（2）各车站UPS电源事件故障实时告警。

（3）监控各车站的电池放电和旁路运行状态.（4）实现手机发送短信 三.系统配置

此次监控方案是在现有的UPS电源设备上架设的，台达UPS电源的SNMP卡可在机器上实现热插拔，不影响原有系统的运行。配置的信息如下： 序号 名称 数量 备注

1.SNMP卡+环境监控模块 15块 UPS电源主机有SNMP卡插槽 2.UPSentry manager软件 1套 3.手机 或GSM 1个 带串口通讯线 4.监控主机/显示器 1套 5.网线 若干 四.车站方案

（安装上SNMP卡的效果图）

并通过IE或超级终端设置用户指定IP地址，然后连入各车站的网络中，完成后可通过IE浏览器输入设定好的IP，即可看到如下画面，说明通信正常。

其它车站也同样的方法，采用SNMP卡与现有的网络进行连接,分配固定的IP,最后将设定好的IP地址与各车站名称做对应记录。

五.监控中心方案

监控中心是整个监控方案的重要数据储存区，采用台达高智能容错UPS，给这重要区域提供模块化UPS设备，可以实现快速修复，提供更加可靠稳定的电源给主监控服务器，在主监控器的Manager软件上填加相应的站点名称和IP地址。

并在监控主机配置相应的GSM或手机就可设定短讯告警功能,设定指定维护人员手机，即可收到相应UPS的告警信息，方便处理现场问题。

同时根据车站站点的位置设定相应的地理位置以及楼层信息

六.系统总体方案

各车站通过利用原有的网络将UPS电源状态信息汇总到监控中心，同时有任何的故障信息都将会第一时间转到主要负责人的手机里，同时会发送到我们当地客服工程师的手机上，可以提供对用户最及时的服务，避免故障信息经过多人转达而遗漏信息的情况，并且我们的监控网络具有数据库功能，可记录当地电网环境的曲线，做为其它设备正常工作的参考依据。如果万一监控中心出现故障，我们还可通过各地IE浏览器对UPS电源的状态信息进行观察、控制、备份等工作。

七.站点分布情况

整个铁路线的站点分布广、距离远、各种机型不统一，不容易管理.维护人员要求高，实现集中监控后，可以采用专家小组诊断的方式初步判断后让当地维护人员现场处理，大大提高了现场维护的速度，减少了再次维护的成本，并实现了信息化管理。

八.台达UPS电源监控产品介绍

8.1 SNMP卡

内建 SNMP agent 与 web server 以监控 UPS 支持下列通讯协议: ARP, IP, ICMP, SNMPv1, UDP, TCP, HTTP, TFTP, SMTP, BOOTP, SNTP, DN 与 Telnet

以 MD5 加密方式登入

使用者分级管理

软件升级

UPS 监视与控制

储存 UPS 事件与历史数据于 EEPROM 定时开关机与测试 UPS 传送 Wake On LAN 封包以唤醒 PC 经由电子邮件与 SNMP trap 通知管理人员

提供 InsightPower Clients / Shutdown Agent 软件以保护操作系统

提供 InsightPower Manager 以监控网络上所有 UPS 讯息

提供 InsightPower EzSetting 软件让使用者轻松的设定与升级软件

8.2 InsightPower Manager

集中式 UPS 监控系统

支持 RS232, RS485, SNMP 以及自定义的 TCP/IP 通讯协议

阶层式架构, 无限制监控点数设计

弹性设定保护动作

远程与本机 UPS 及时监控管理

产生例行报告,可转为EXCEL档保存种事件等级管理

8.3 适应的操作系统

台达UPS电源软件可以适应不同的操作系统，兼容性强。

九.总结

ups在线监控系统方案 第7篇

中航太克（厦门）电力技术股份有限公司 总工程师

何春

摘要: 目前轨道交通通信信号电源系统中UPS的故障率高居不下，尤其20KVA以下的小容量段。究其原因是：在UPS的选型及系统方案上存在严重缺陷，不仅没有为用户节省成本，反而在运营中埋下了安全隐患。由于1KVA-20KVA采用了商业型UPS单机系统，这类UPS的静态旁路和整流器的输入没有分开，在实际运行中，常因为UPS自身输入开关KI的跳闸，造成UPS电池放电完成后，没有旁路电源，致使系统负载掉电，严重影响轨道交通运行的安全性和可靠性。另外，还会因为逆变器过载跳旁路后，过载解除也不能自动恢复为逆变器供电，需要人为再次启动逆变器等。本文针对这些实际问题，提出了选型和改进方案。

关键词: 轨道交通工业型UPS电源，它只少应具有：Ⅰ、高等级的抗扰度，应用于严苛的电气环境。Ⅱ、整流器与静态旁路两路市电输入KI和KP，Ⅲ、逆变器因过载跳旁路后，过载解出能自动恢复为逆变器供电。

轨道交通行业UPS用电环境概述

当前轨道交通行业里，UPS电源系统承担了全线范围内控制中心、车站、车辆段等的通信系统与监控系统的供电，以及信息管理系统在控制中心和车辆段的数据机房的供电。也正因为UPS电源主要是给通信系统、综合监控系统、信息管理系统供电，人们大量采用商业型UPS,造成UPS的故障率居高不下，为轨道交通行业安全可靠地运行，带来了极大的安全隐患。就其原因是：对轨道交通行业的电气环境认识不足，只考虑了UPS的输入绿色要求，输出的过载能力。即输入功率因数≥ 0.95，输入电流谐波＜5%，对电网没有污染。过载能力125% 10分钟，150% 1分钟。看似对电网及负载两端都有了要求。而唯独没有考虑到轨道交通行业里工业性的特征，即在轨道交通行业的电气环境中，UPS本身的适应性、可靠性。也可以说是UPS系统鲁棒性不足（鲁棒性就是系统的健壮性）。

如下图在机车进出站时，UPS输入端的电压波形实测图

从波形实测图可看出：在机车进出站时，由于大功率非线性用电设备的运行，向电网注入大量的谐波电流，导致电网电压波形畸变。根据我们的实测观察，在发生严重畸变时，电 压会出现正负半波不对称，三相电压不对称，频率也会发生变化等。

我们知道，商业型UPS的三相PWM整流器控制策略中，一般均假设三相电网电压不平衡度不超过2%，短时不超过4%，即电力系统公共连接点正常电压不平衡度允许值。这样一旦实际电网电压不平衡度太大时，将使三相PWM整流器直流侧电流产生6、12、18等6的整数倍的特征谐波和2、4、8、10等次数的非特征谐波，而直流电流谐波又导致产生三相PWM整流器直流电压谐波，直流电压谐波通过PWM作用反过来又会影响三相PWM整流器交流电流波形，使交流电流波形中含有奇次谐波。其中直流电压2次谐波和由其产生的交流电流3次谐波，因频率低、幅值高严重影响了三相PWM整流器的运行性能，严重时会烧坏整流器。

而工业型UPS为了在严苛的工作电气环境中的可靠性，一般三相PWM整流器控制策略，均假设三相电网电压不平衡度达40%，如电压空间矢量脉宽调制SVPWM的网侧瞬时功率控制策略，和工频三相IGBT整流技术，即全桥整流加有源滤波器，所以又叫混合式整流技术。混合式整流技术，可以在带载小于70%时，缺相工作运行。

在实测图中还可以看出电网电压波形严重畸变，这是轨道交通行业里最严重的问题。我们知道三相PWM整流器的硬件电路主要包括检测电路、锁相环电路、过流保护电路、光耦隔离电路和驱动电路。其中驱动电路，工作时是以输入电网电压正弦波形为调制波的。检测电路、锁相环电路都与电网电压正弦波形有关。检测电路要检测电网电压过零上升，锁相环电路为了实现三相的单位功率因数控制，需要找到和输入电网电压波形同步的基准量，从而获得电网电压的频率和相位。

在这里我们有必要谈谈UPS的输入特性，通常有：输入电压范围: ±20%，输入频率范围: 50Hz±10%的表述。所以，我们大都认为超出输入电压、频率范围时，UPS自身会判定为掉电，而转有电池逆变工作。这在常态的时候是对的，但在一些异常的瞬态畸变却未必，那怕你再调宽输入电压、频率范围，也不能解决问题。因为，我们在判定输入电压、频率超出范围时，通常是采用平均值法，就是说它在一个单位时间里有几个参考点要采集后才判定。举例说：我们不会把50HZ的正弦波形里的过零点，判定为掉电。这样就有个瞬态时间的问题。如果由于UPS的输入电压波形严重畸变，这时UPS的整流器会因为跟踪的正弦波形畸变率较高，IGBT驱动脉冲紊乱，驱动器功率不足或选择错误而导致故障，使整流IGBT元件烧毁。而这些问题，正是工业型UPS的抗扰性要求，已经得到很好的解决，已大量应用于电厂、电站、冶金、钢铁等电网电压波形严重畸变的行业。

一、目前轨道交通通信信号系统介绍及通信信号电源系统构成 A、轨道交通通信系统介绍

轨道交通通信系统的任务是建立一个视听链路网，提高现代化管理水平和传递语音、数据、图像及文字等各种信息。系统主要由传输系统、公务电话系统、专用电话系统、无线通信系统、广播系统、时钟系统、视频监控系统、乘客信息系统、电源及接地系统、通信综合网络管理系统等子系统组成。B、轨道交通信号系统介绍

城市轨道交通信号系统是保证列车运行安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的关键系统设备。

城市轨道交通信号系统通常由列车自动控制系统，简称ATC。ATC系统包括三个子系统：

1、列车自动监控系统，简称ATS，2、列车自动防护子系统，简称ATP，3、列车自动运行系统，简称ATO。

三个子系统通过信息交换网络构成闭环系统，实现地面控制与车上控制结合、现地控制与中央控制结合，构成一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整以及列车驾驶自动化等功能为一体的列车自动控制系统。C、目前轨道交通通信信号电源系统，由于成本的原因，大都采用商业型UPS单机，构成图如下：

图1

目前轨道交通通信电源系统

图2 目前轨道交通信号电源系统

从图1和图2中可以分析出，轨道交通通信信号电源系统中，UPS现实影响轨道交通安全运行，使运营方、厂家常感头疼的故障原因：

1、在系统构成方面，两路市电经过ATS互投给稳压器（稳压器本身有旁路）输入，稳压器输出给UPS电源，UPS再输出给交流配电柜,也就是说，轨道交通通信电源系统的不间断是由UPS来完成的，可见UPS的重要性。不幸的是由于1KVA-20KVA采用了商业型UPS单机系统，这类UPS的静态旁路和整流器的输入没有分开，在实际运行中，常因为UPS自身输入开关KI的跳闸，造成UPS电池放电完成后，没有旁路电源，致使系统负载掉电，严重影响轨道交通运行的安全性和可靠性。

UPS输入开关KI的跳闸，有多方面的原因，大致分为：

1、开关本身存在质量问题。一些质量较差的开关，一旦使用时间长了，其脱口机构就会疲乏，时不时的会跳闸。

2、开关二次侧有短路现象。如：UPS整流器故障，UPS输入端子有短路现象，这种跳闸在实际运行中常出现。

3、过载原因的跳闸。即一切可能引起过流的原因。如谐波、浪涌、电压骤降、启动电流、虚接等等。

2、在系统的UPS选型方面，因为采用了商业型UPS，在实际运行中，不仅会由于UPS本身 设计的抗扰度不高而造成整流器故障频发，还会因为逆变器过载跳旁路后，过载解除也不能自动恢复为逆变器供电，需要人为再次启动逆变器，为轨道交通运行的安全带来了严重缺陷。从图

1、图2中，可以看到： UPS因过载（如通信信号电源，在输出到负载时，常用隔离变压器隔离输出，变压器有启动励磁电流，会造成逆变器过载），在转换到旁路运行时，如果过载解除也不能自动恢复为逆变器供电，那么此时任何一路市电掉电，都会造成负载的掉电。因为ATS的切换时间至少大于50ms。

所以，UPS主机应选用轨道交通专有的工业型UPS,它应具有：Ⅰ、高等级的抗扰度，应用于严苛的电气环境（抗扰度包括：1.辐射敏感度试验、2.工频磁场辐射敏感度试验、3.射频场感应的传导敏感度、4.电快速瞬态脉冲群抗扰度、5.浪涌抗扰度、6.电压跌落与中断抗扰度、7.电力线感应/接触、8.静电放电抗扰度）。Ⅱ、整流器与静态旁路两路市电输入KI和KP，Ⅲ、逆变器因过载跳旁路后，过载解除能自动恢复为逆变器供电。

二、轨道交通通信信号电源系统的工业型UPS选型和改进方案。

图3 改进后轨道交通通信电源系统

图4 改进后轨道交通信号电源系统

从图3和图4中可以看出，在轨道交通通信信号电源工业型UPS系统中，UPS的整流器与静态旁路，有两路市电输入KI和KP，杜绝了只有输入开关KI的风险。稳压器电源只给旁路供电，因为，工业型UPS的主输入，即整流器输入不需要稳压器来保护，且稳压器的响应时间通常在1秒左右，适合长时间的高电压或低电压调整，如果旁路备用电源电压时常不稳时，可用稳压器来调整，毕竟UPS跳旁路时，旁路备用电源是直接供给负载的。

另外，在这里要强调一下工业型UPS的问题，工业型UPS用一句话来总结，其实就是可 靠性比商业型UPS高。

UPS系统在规定的条件下，规定的时间内，完成规定功能的能力称为可靠性,。长期以来，人们只用产品的技术性能指标作为衡量UPS质量好坏的标志，这只反映了UPS产品质量好坏的一个次要方面，还不能反映UPS产品质量的主要方面。因为，如果UPS产品不可靠，即使其技术性能再卓越也得不到发挥。从某种意义上说，可靠性可以综合反映UPS产品的质量。

首先，产品依照标准的原则，顺序为：专用产品类标准→产品类标准→通用标准。也就是说：专用产品类标准为高等级，它的适应性和可靠性最高。就UPS这类电力电子产品而言，我们通常以应用领域来分类。如下图：

工业型UPS就显性而言有三要素即：Ⅰ、高等级的抗扰度，应用于严苛的电气环境（抗扰度包括：1.辐射敏感度试验、2.工频磁场辐射敏感度试验、3.射频场感应的传导敏感度、4.电快速瞬态脉冲群抗扰度、5.浪涌抗扰度、6.电压跌落与中断抗扰度、7.电力线感应/接触、8.静电放电抗扰度）。Ⅱ、可选配的高等级IP防护等级，应用于恶劣的空间环境。Ⅲ、工频变压器的电气隔离，可再生一个TN-S系统或IT系统，即零线灵活更好的服务于用户，也可减少系统风险。在这三要素中，唯有第一条是有标准可寻的。在IEC62040-2-2005，EMC电磁兼容标准中，把UPS分为C1、C2、C3、C4类，即居民区、商业区和轻工业区、工业区、特殊定制区。

在环境方面，商业级UPS通常应用于IDC机房内，对温度、湿度、粉尘、腐蚀性气体有严格的要求，不能用于严酷场合，而工业级UPS则通常应用于高温高湿多粉尘或盐雾的场合；在可靠性方面，商业级UPS设计寿命通常在5年左右，而工业级UPS则通过选用工业级甚至军用级器件、增大冗余度、强化工艺设计和提高安全性配置等技术使产品寿命达到甚至超过20年。另外，在电气环境、负载特性、机械强度、电气隔离、输入输出保护、通讯接口、旁路要求、附件选择、IP防护等级和钣金要求等方面，市场对工业级UPS的要求均远高于商业级UPS。以上所述，工业型UPS最大的特点就是安全可靠，安全可靠是工业型UPS压到一切的前提。

要铸就高可靠性的UPS，以下两点尤为重要：

1、成熟的产品设计开发。可靠性的精髓在于可靠性设计，只有做好可靠性设计才能提升产品质量。可靠性的提升主要集中在研发阶段、定型之前。就工业级UPS而言，要大量的工业电气环境资料及负载情况，来验证各种主电路的适应性、PCB板的布局合理性及样品、成品的EMC电磁兼容性。任何电磁兼容性问题都包含三个要素，即干扰源、敏感源和耦合路径，这三个要素中缺少一个，电磁兼容问题就不会存在。因此，在解决电磁兼容问题时，也要从这三个要素入手进行分析，查清这三个要素是什么，然后根据具体情况，采取适当的 措施消除其中的一个。这样产品的电磁干扰 EMI、电磁抗扰性EMS才能符合标准要求，在相应的电气环境中运行可靠。其次，UPS产品的使用环境日益严酷。从热带到寒带，从陆地到蓝海，从高空到宇宙空间，经受着不同的环境条件，除温度、湿度影响外，盐雾、冲击、振动等对UPS的影响，导致产品失效的可能性也会增大。因此，不仅是EMC抗扰度，单就外观上就可以看出工业型UPS的结构坚固性，从这个层面来说每一个行业都应该有相应行业的专用UPS。

2、成熟的产品制作工艺。我们知道同样的产品图纸，不同的生产厂出来的产品质量，即便是高度标准化生产的今天也显然会参差不齐。这就是成熟的制作工艺基础的问题，它需要长期经验的积累，就是说要有时间长度的工厂才具有此类特质。

任何一个元器件、任何一个焊点发生故障都将导致UPS系统发生故障。UPS系统属于典型的电力电子产品，一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年第一个晶闸管为标志的，电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管和晶闸管变流技术的发展而确立的。此前就已经有用于电力变换的电子技术，所以晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前或黎明时期。70年代后期以门极可关断晶闸管(GTO)，电力双极型晶体管(BJT)，电力场效应管(Power-MOSFET)为代表的全控型器件全速发展(全控型器件的特点是通过对门极既栅极或基极的控制既可以使其开通又可以使其关断)。使电力电子技术的面貌焕然一新进入了新的发展阶段。80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管(IGBT 可看作MOSFET和BJT的复合)为代表的复合型器件集驱动功率小，开关速度快，通态压降小，载流能力大于一身，性能优越使之成为现代电力电子技术的主导器件。

ups在线监控系统方案 第8篇

目前, 国内高等院校电子信息类专业实验室配备了各种精密的电子设备, 这类型的电子设备采用了大量的集成电路, 像A/D、CMOS、TTL等。在有诸多优势的同时也存在耐低压能力低、抗干扰能力差等弱点。电压电流的不稳定, 或者强电磁场的干扰往往容导致各种故障, 给科研和教学造成巨大的损失[1]。采用UPS供电是避免这类损失行之有效的方法。本文提出一种基于STM32F103RBT6 在线式UPS系统设计。除能够正常供电外还实现了监测控制、故障告警、参数自动测试分析等功能, 使维护人员更为轻松、安全、高效地通过互联网进行数据查询、控制等维护工作。

1 系统的整体设计

本系统设计是以STM32 微控制器为主控制器, 由电池模块、整流模块、变压器、逆变模块、电压检测模块、电流检测模块、语音报警模块、SD数据存储模块、人机界面模块等组成。其工作原理如图1 所示, 将市电经过系统中整流模块转化成直流电源, 然后再进过逆变模块将直流电源转变成供电质量较高的交流电源。当市电断电时, 快速切换至由蓄电电池向逆变模块提供直流电源, 完后由逆变模块将直流电源转变成直流电源使系统能够正常正常工作[2]。

2 硬件设计

2.1 微控制器STM32 简介

控制系统主控芯片采用基于ARM Cortex2 M3 内核的STM32[2]系列的32 位闪存微控制器, 具有内置资源丰富, 超低功耗的特点, 可以选择睡眠模式、待机模式, 相对于ARM系列其他芯片, STM32 运行速度更快, 7 个时钟周期最多可以产生28 个精准的信号。同时, 其自带12 位A/D和12 位D/A, 在一定程度上提高设计精度并使外围电路更为简洁[3]。

2.2 交流电压的检

交流电压检测如图2 所示, 交流信号经离降压、整流变成直流信号。将直流信号进行分压、滤波后, 送至由LM358 构成的射级跟随器, 使输出的电压电压值最大不超过3.3 V, 至此将采样得到的值送至STM32 内置的AD进行采样[2]。同时引出一路降压过后的交流信号经LM193A构成的频率采样电路, 将输出信号经光电耦合器PC817b送至STM32 捕获交流信号频率[4]。

2.3 直流电压检测电路设计

直流电经过限流电阻接到霍尔电压传感器输入端, 经过霍尔传感器的处理, 将输出结果输入到STM32[4]。

2.4 PWM驱动电路[5]

STM32F103RBT6输出的PWM波形幅值只有3.3 V, 所以要对单片机输出的PWM信号进行隔离放大。PWM驱动电路如图3 所示。 其中, PWM信号由STM32F103RBT6 定时器TIM1 输出的四路PWM波叠加, 从PB0 输出PWM信号经过隔离后进入基于集成芯片HCPL3120 的MOSFET驱动电路。

2.5 人机界面模块

人机界面部分主要包括LCD显示、键盘、报警和通信接口。本设计中人机界面LCD主要显示交流电压、直流电压和温度。通过按键部分能够调整温度和交流电压的最大值。报警系统指示异常和超限, 由一个蜂鸣器和三个红绿颜色不同的发光二极管实现。通信接口采用RS 232 标准接口用于和电脑连接。

2.6 SD存储模块[5]

为了能够将时间信息及温度、电压数据进行长时间存储, 系统加入SD卡存储模块。可以用于对UPS性能和故障的分析。STM32 芯片自带有SD卡接口, 因此只需将SD卡座与STM32 的SD卡接口直接相连即可实现数据读写[5]。

3 软件设计

3.1 SPWM计算程序[6]

本文是利用STM32 内部产生的四路PWM输出来产生SPWM信号。这种方法可以直接利用软件编程产生SPWM 。算法可采用较为简单的规则采样法。规则采样法的出发点是设法在三角载波的特定时刻处确定正弦调制波的采样电压值, 使脉冲的起始和终止时刻对称, 这样就容易计算出对应于每一个SPWM波的采样时刻, 并且只要载波比足够大, 不同的阶梯波都很逼近正弦波, 所造成的误差较小, 可以忽略不计[7]。根据上述规则采样法, 本设计采用查表法, 利用STM32 的高级定时器TIM1产生四通道输出SPWM信号。计算程序如图4所示。

3.2 整体软件设计思想[7]

系统软件流程如图5 所示:系统上电后, 首先进行初始化, 然后把各个标志位和数据清零。清零后检测故障标志位:过压标志位 (NBOUT_HI) ;过流标志 (OVERLOAD) ;过温标志位 (OVERTEMP) 。如检测到这些标志位则停止PWM波的输出, 并跳转到WAIT状态, 等待检测到故障信号消除, 系统重新进行软启动。如果没有检测到故障标志位, 则检查市电是否掉电, 如市电压正常, 则开始进行市电正常逆变工作, 并开始进行故障检测, 如果输出电压、温度过高则报警并停止逆变器工作切换至由市电直接供电。如果检测市电异常, 则报警并由蓄电池提供直流电源使系统正常工作。

经测试, 智能化数字UPS电压波形如图6 所示。

4 结论

基于STM32 的智能化数字化在线式UPS实现了输入市电, 输出电压范围为200~240 V的50 Hz的正弦波, 而且切换时间在5 s以内。基本满足了实验室精密仪器用电的要求。文中完整地讨论了以STM32 单片机为主控芯片的在线式UPS电源的设计, 对软件和硬件设计进行了详细的介绍。本设计简化了硬件设计、提高了输出电压的稳定性。从而可以向精密仪器供更加稳定、精确、高质量的电压波形。

摘要：针对高校电子类专业实验室对电能质量日益增高的要求, 提出了基于以ARM Cortex2 M3为内核的STM32F103RBT6控制的数字化、智能化在线式UPS电源, 给出了各模块的硬件设计方案和软件处理流程。相比较于其他控制方式的UPS, 其具备稳定性较高, 结构简单, 效率高, 保护功能齐全, 智能化程度较高等系列优势。

关键词：STM32,UPS,智能,PWM

参考文献

[1]刘凤君.现代逆变技术及应用[M].北京:电子工业出版社, 2006.

[2]童诗白, 成华英.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社, 2001.

[3]STMicroelectronics.STM32F103x8/B增强型系列中容量产品数据手册[EB/OL].[2012-09-01].http://www.stmicroelectronics.com.cn/stonline/mcu/MCU_Pages.htm.

[4]王兆安, 黄俊.电力电子技术[M].4版.北京:机械工业出版社, 1980.

[5]STMicroelectronics.STM32F10xxx硬件开发使用入门[EB/OL].[2012-09-01].http://www.stmicroelectronics.com.cn/stonline/mcu/STM32_AN.

[6]K.N.King.C语言程序设计:现代方法[M].2版.北京:人民邮电出版社, 2010.