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摘要：UPS能够提供安全．优质．净化的电源。通过对智能建筑UPS供电系统的应用作較全面的分析，在合理配置、认真选择设备、正确操作、及时维护的措施下．保障智能化设备的供电。
关键词：智能建筑 UPS供电系统
1、前言
随着社会经济的发展，我国的建筑智能化领域有了很大的发展，从大型的商业建筑、写字楼，到小型的门店，乃至于很多居民小区中，包括建筑基本设备及其控制特性、建筑设备自动化技术、智能建筑的安防技术和消防及联动控制技术等等随处可见。
这些智能系统，包括安防监控系统、闭路电视、网络通讯、楼宇自控、智能停车系统等等的系统，随着信息化建设进程不断加快，数据的重要性已被企业提到了前所未有的高度，在建设、使用过程中，复杂的数据中心构架更易出现安全隐患，而一次宕机就可能带来难以弥补的损失，面对这些问题，合理部署UPS是最好的解决之道。
在智能建筑中，UPS供电系统的可靠性对确保信息网络及智能化设备的安全运行显得尤为重要。。一方面，UPS能够稳定输出电压，能有效保护设备；UPS电源可以解决电源电压下陷、电源浪涌、减幅振荡、电源干扰、电源突波、电源波动、交换瞬变及谐波失真等由市电电源质量差对前端设备造成的危害。另一方面，UPS能在市电断电的同时自动切换为蓄电池供电。可以说，UPS在智能建筑中起着不可或缺的作用。
2、UPS工作原理及选择：
UPS实际是一个整合了整流器(AC／DC换流器)，蓄电池以及逆变器(DC／AC换流器)的电力转换系统，其基本原理是用蓄电池存储市电电网输入电能，当供电中断时，换流器将蓄电池的输入的直流电压转换为交流电压输出，并且将输出电压与电流净化为比较标准的正弦波形，从而使得负载在不受断电影响的同时也享有比较好的电源品质。
UPS通常按照工作状态划分为：后备式，互动式，在线式三种。
后备式：应用于0.1～1KVa，成本低，输出一般为方波，非正弦波。市电/电池切换有中断（一般为<10ms）在正常工作时，逆变器不工作。供电质量较差，不能解决电网频率漂移，杂波，噪声，干扰，尖峰等问题：
互动式：应用于1～6KVa，成本中等，市电/电池切换有中断（一般<10ms）在正常工作时，逆变器不工作。供电方面不能解决以下问题：杂波，噪声，干扰，尖峰等
在线式：应用于1-800KVa UPS，成本相对较高，市电/电池切换时间为零，供电质量高，提供不间断的纯净的正弦波，解决所有电网问题。
根据JGJ 16---2008《民用建筑电气设计规范》规定：UPS装置宜用于电容性和电阻性负荷。对于大容量的负载，尽量选用三相进三相出的UPS，以保证三相负荷的平衡；为避免零点的漂移，宜选用带隔离变压器的工频机。为了使UPS可靠、有效地工作，UPS的选择、供配电、机房的设计和布置，以及设备本身所要求的维护和管理
在选择UPS的容量时，还要考虑一定的裕量。对电子计算机供电时，其额定输出功率应大于计算机各设备额定功率总和的1．2倍；对其他用电设备供电时，其额定输出功率应为最大计算负荷的1．3倍。另外，还需考虑功率因数问题，UPS的功率分为视在功率和有功功率，首先计算前端的负载功率，为确保UPS的系统高效率和尽可能地延长UPS的使用寿命，一般负载功率应满足UPS额定功率的60％～70％。例如我们前端，需要不问断供电的设备有安防设备、门禁系统、网络交换机，有线电视系统等，统计总功率为
4800VA，因此我们选择4800÷75％=6400VA，所以就选择了6500W的在线式主机。
在实践过程中，我们总结出下面的公式，可以计算出蓄电池的工作时间：
蓄电池组容量×电压／主机额定功率×0．75(功率因数)=满载时蓄电池工作时间
例如我们的UPS系统，主机额定工作功率6500W，3个电池柜共30块铅酸蓄电池，
每块电压12V，容量100AH。所以电池组电压=12V×10=120V电池组容量=100AH×3=300AH 该系统满载时蓄电池工作时间为300AH X 120V/6500W×0．75=7．4h
说明该系统在断电时蓄电池至少可以工作7．4h。
以实际负载功率计算：300AH×120V／4800w=7．5h
我们的前端UPS系统在断电时，最多坚持7．5h。
上述公式如果反推，根据当地实际情况，确定蓄电池所需要的工作时间，就
可以决定所需的蓄电池容量和电压。
3、UPS的供配电：
除了对负载进行分析，根据其要求的高低和经济的许可选择合适的UPS外，要使UPS可靠地工作，正确的供配电也是不可缺少的一环。对于单相进单相出的UPS，其供配电线路根据计算电流选定。如某3 kVA的UPS供配电系统图如图所示。
企业对业务的重要性和可用性要求逐渐提高，过去对供电系统采用的方案为单机UPS工作，或串联UPS工作，显然不能达到当前现代企业的要求。为了提高数据中心的可用性，必须提升UPS供电的可靠性，彻底提高UPS供电系统的可用性。可采用1+l并机双母线冗余方案，当任何一台ups出现故障或者其中一套母线发生故障时，均不影响使用。也可采用两台独立的UPS为双电源负载提供两路电源，同时为另一路UPS提供旁路备份。无论哪种方案，在设计时需要考虑到未来的业务发展，尽量采用可热插拔的模块化UPs系统，便于升级。
4、UPS安装与运行维护注意事项：
(1) UPS电源的场所摆放应避免阳光直射，并留有足够的通风空间，同时，禁止在UPS输出端口接带有感性的负载。
（2）初次使用前，最好先不接负载，让UPS对蓄电池充电8 h以上，使各蓄电池电压均衡后再投人使用。这是因为UPS从生产到使用大约要延误数月的时间，蓄电池具有自放电效应。
(3)严禁频繁地关闭和开启UPS。一般要求在关闭后，至少等待6 s后才能重新开启UPS，否则，UPS可能进入“启动失败”的状态。开机、关机严格按正确的顺序进行操作，避免因突然加载或减载时，UPS输出电压的波动过大而无法正常工作。
(4)禁止超负载使用。UPS电源的最大启动负载最好控制在80％额定输出功率之内。实践证明，对于绝大多数UPS电源而言，将其负载控制在30％～60％额定输出功率范围内是最佳工作方式。
(5) UPS蓄电池的正确使用与保养：
为了延长UPS蓄电池组使用寿命的，要保证工作环境在20---25℃之间；
当蓄电池电压过低而自动关机时不能再开机继续使用，以免蓄电池组过度放电而损坏，严禁对UPS电源的蓄电池组过电压、过电流充电。
对于长期只充电不逆变的UPS，要对蓄电池进行每三个月一次大容量放电，并在放电后24小时之内充电。
对铅酸蓄电池的监控尤为重要．因为其故障往往造成电网故障。
不能把不同容量、不同厂家、不同性能的电池联在一起，否则会影响整组蓄电池的性能。同时，要定期对电池进行检查、测量，并做好记录。检查项目包括：整组电池的浮充电压，单体电池浮充电压等。
（6）、防止过电压。
在机房配电屏低压空气断路器后，安装适当容量的并联式低压电源避雷器。在UPS电源端安装适当容量的串联式低压电源避雷器(或SPD)，以保证UPS的安全可靠运行，为防止雷电波从现场引人，可以在UPS输出侧处加装相应的避雷器。
（ 7）定期对UPS电源进行维护工作：清除机内的积尘，测量蓄电池组的电压，更换不合格的电池，检查风扇运转情况及检测调节UPS的系统参数等。
5、结语
多年的工程实践证明，采用UPS后，电源的可靠性得到很大的提高，电源的品质也得到改善，智能系统宕机的损失也减到最低。随着计算机、通信以及网络等技术的发展，UPS产品不断升级换代，现已实现了电路结构的模块化、集成化、全数字控制、环境集中监控及远程智能化管理等，其应用范围也越来越广。只有合理地选配，正确地使用与维护，才能充分发挥UPS的优点，保证现代建筑信息系统的安全。
注：文章中所涉及的公式和图表请用PDF格式打开
关键词：智能建筑 UPS供电系统
1、前言
随着社会经济的发展，我国的建筑智能化领域有了很大的发展，从大型的商业建筑、写字楼，到小型的门店，乃至于很多居民小区中，包括建筑基本设备及其控制特性、建筑设备自动化技术、智能建筑的安防技术和消防及联动控制技术等等随处可见。
这些智能系统，包括安防监控系统、闭路电视、网络通讯、楼宇自控、智能停车系统等等的系统，随着信息化建设进程不断加快，数据的重要性已被企业提到了前所未有的高度，在建设、使用过程中，复杂的数据中心构架更易出现安全隐患，而一次宕机就可能带来难以弥补的损失，面对这些问题，合理部署UPS是最好的解决之道。
在智能建筑中，UPS供电系统的可靠性对确保信息网络及智能化设备的安全运行显得尤为重要。。一方面，UPS能够稳定输出电压，能有效保护设备；UPS电源可以解决电源电压下陷、电源浪涌、减幅振荡、电源干扰、电源突波、电源波动、交换瞬变及谐波失真等由市电电源质量差对前端设备造成的危害。另一方面，UPS能在市电断电的同时自动切换为蓄电池供电。可以说，UPS在智能建筑中起着不可或缺的作用。
2、UPS工作原理及选择：
UPS实际是一个整合了整流器(AC／DC换流器)，蓄电池以及逆变器(DC／AC换流器)的电力转换系统，其基本原理是用蓄电池存储市电电网输入电能，当供电中断时，换流器将蓄电池的输入的直流电压转换为交流电压输出，并且将输出电压与电流净化为比较标准的正弦波形，从而使得负载在不受断电影响的同时也享有比较好的电源品质。
UPS通常按照工作状态划分为：后备式，互动式，在线式三种。
后备式：应用于0.1～1KVa，成本低，输出一般为方波，非正弦波。市电/电池切换有中断（一般为<10ms）在正常工作时，逆变器不工作。供电质量较差，不能解决电网频率漂移，杂波，噪声，干扰，尖峰等问题：
互动式：应用于1～6KVa，成本中等，市电/电池切换有中断（一般<10ms）在正常工作时，逆变器不工作。供电方面不能解决以下问题：杂波，噪声，干扰，尖峰等
在线式：应用于1-800KVa UPS，成本相对较高，市电/电池切换时间为零，供电质量高，提供不间断的纯净的正弦波，解决所有电网问题。
根据JGJ 16---2008《民用建筑电气设计规范》规定：UPS装置宜用于电容性和电阻性负荷。对于大容量的负载，尽量选用三相进三相出的UPS，以保证三相负荷的平衡；为避免零点的漂移，宜选用带隔离变压器的工频机。为了使UPS可靠、有效地工作，UPS的选择、供配电、机房的设计和布置，以及设备本身所要求的维护和管理
在选择UPS的容量时，还要考虑一定的裕量。对电子计算机供电时，其额定输出功率应大于计算机各设备额定功率总和的1．2倍；对其他用电设备供电时，其额定输出功率应为最大计算负荷的1．3倍。另外，还需考虑功率因数问题，UPS的功率分为视在功率和有功功率，首先计算前端的负载功率，为确保UPS的系统高效率和尽可能地延长UPS的使用寿命，一般负载功率应满足UPS额定功率的60％～70％。例如我们前端，需要不问断供电的设备有安防设备、门禁系统、网络交换机，有线电视系统等，统计总功率为
4800VA，因此我们选择4800÷75％=6400VA，所以就选择了6500W的在线式主机。
在实践过程中，我们总结出下面的公式，可以计算出蓄电池的工作时间：
蓄电池组容量×电压／主机额定功率×0．75(功率因数)=满载时蓄电池工作时间
例如我们的UPS系统，主机额定工作功率6500W，3个电池柜共30块铅酸蓄电池，
每块电压12V，容量100AH。所以电池组电压=12V×10=120V电池组容量=100AH×3=300AH 该系统满载时蓄电池工作时间为300AH X 120V/6500W×0．75=7．4h
说明该系统在断电时蓄电池至少可以工作7．4h。
以实际负载功率计算：300AH×120V／4800w=7．5h
我们的前端UPS系统在断电时，最多坚持7．5h。
上述公式如果反推，根据当地实际情况，确定蓄电池所需要的工作时间，就
可以决定所需的蓄电池容量和电压。
3、UPS的供配电：
除了对负载进行分析，根据其要求的高低和经济的许可选择合适的UPS外，要使UPS可靠地工作，正确的供配电也是不可缺少的一环。对于单相进单相出的UPS，其供配电线路根据计算电流选定。如某3 kVA的UPS供配电系统图如图所示。
企业对业务的重要性和可用性要求逐渐提高，过去对供电系统采用的方案为单机UPS工作，或串联UPS工作，显然不能达到当前现代企业的要求。为了提高数据中心的可用性，必须提升UPS供电的可靠性，彻底提高UPS供电系统的可用性。可采用1+l并机双母线冗余方案，当任何一台ups出现故障或者其中一套母线发生故障时，均不影响使用。也可采用两台独立的UPS为双电源负载提供两路电源，同时为另一路UPS提供旁路备份。无论哪种方案，在设计时需要考虑到未来的业务发展，尽量采用可热插拔的模块化UPs系统，便于升级。
4、UPS安装与运行维护注意事项：
(1) UPS电源的场所摆放应避免阳光直射，并留有足够的通风空间，同时，禁止在UPS输出端口接带有感性的负载。
（2）初次使用前，最好先不接负载，让UPS对蓄电池充电8 h以上，使各蓄电池电压均衡后再投人使用。这是因为UPS从生产到使用大约要延误数月的时间，蓄电池具有自放电效应。
(3)严禁频繁地关闭和开启UPS。一般要求在关闭后，至少等待6 s后才能重新开启UPS，否则，UPS可能进入“启动失败”的状态。开机、关机严格按正确的顺序进行操作，避免因突然加载或减载时，UPS输出电压的波动过大而无法正常工作。
(4)禁止超负载使用。UPS电源的最大启动负载最好控制在80％额定输出功率之内。实践证明，对于绝大多数UPS电源而言，将其负载控制在30％～60％额定输出功率范围内是最佳工作方式。
(5) UPS蓄电池的正确使用与保养：
为了延长UPS蓄电池组使用寿命的，要保证工作环境在20---25℃之间；
当蓄电池电压过低而自动关机时不能再开机继续使用，以免蓄电池组过度放电而损坏，严禁对UPS电源的蓄电池组过电压、过电流充电。
对于长期只充电不逆变的UPS，要对蓄电池进行每三个月一次大容量放电，并在放电后24小时之内充电。
对铅酸蓄电池的监控尤为重要．因为其故障往往造成电网故障。
不能把不同容量、不同厂家、不同性能的电池联在一起，否则会影响整组蓄电池的性能。同时，要定期对电池进行检查、测量，并做好记录。检查项目包括：整组电池的浮充电压，单体电池浮充电压等。
（6）、防止过电压。
在机房配电屏低压空气断路器后，安装适当容量的并联式低压电源避雷器。在UPS电源端安装适当容量的串联式低压电源避雷器(或SPD)，以保证UPS的安全可靠运行，为防止雷电波从现场引人，可以在UPS输出侧处加装相应的避雷器。
（ 7）定期对UPS电源进行维护工作：清除机内的积尘，测量蓄电池组的电压，更换不合格的电池，检查风扇运转情况及检测调节UPS的系统参数等。
5、结语
多年的工程实践证明，采用UPS后，电源的可靠性得到很大的提高，电源的品质也得到改善，智能系统宕机的损失也减到最低。随着计算机、通信以及网络等技术的发展，UPS产品不断升级换代，现已实现了电路结构的模块化、集成化、全数字控制、环境集中监控及远程智能化管理等，其应用范围也越来越广。只有合理地选配，正确地使用与维护，才能充分发挥UPS的优点，保证现代建筑信息系统的安全。
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