山特 APPAY MP在线式 N+X UPS系统应用

山特 APPAY MP在线式 N+X UPS系统应用

杨武才

山东新查庄矿业有限公司 271612

摘要：信息技术日益在矿业中普及,不间断电源 (UPS )也得到了广泛的运用 ,大多数UPS基本上都是长期在线工作 ,因此故障率较高。本文主要从交流供电问题、系统结构、系统功能系统特点等方面介绍了山特APPAY MP在线式N+X UPS系统在新查庄公司的应用和UPS系统维护。

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1. 矿井机房供电情况

最近几年，矿井装备了大量的具有信息化、自动化和网络化的安全监测监控、人员定位、通信联络、办公自动化、远程控制、视频以及语音广播等各类系统，对矿井的安全、生产、经营和人员培训等方面起到了巨大的作用，为进一步推进矿山物联网与云计算技术打下了坚实的基础。随之而来各个系统装备大量的服务器、计算机、交换机、路由器、编码器、光端机和硬盘录像机等设备被安装在煤矿企业的程控机房、监控机房、信息中心和调度中心等各个机房里。

由于各系统一般采用“双机热备”24小时不停机的工作方式，对供电电源的质量要求很高，不仅在供电时间上要保证，而且对电源的电压波动范围以及频率都有很高的要求，但是矿井一般装备的诸如排水泵、刮板输送机、采煤机组、提升机等大型设备较多，频繁的启动对电网的冲击较大；尽管各系统在安装时均配备了满足各自系统使用的小容量的UPS不间断电源，但是仅能满足在遭遇停电时能提供有限的电量，而且备用电源系统容量小、寿命短、维护难、安装分散、成本高、不环保的缺点突出。因此机房供电在采取双回路供电的同时，采用在线式、大容量、自动化、免维护的UPS不间断电源系统是一种经济、安全、环保、可靠的手段。

2. 山特APPAY MP在线式N+X UPS系统简介

1、交流供电问题的种类

1. 会导致负载设备临时停止运行的断电或电压过低情况；

2. 会导致负载设备临时中止或故障的瞬变电压；

3. 会损坏负载设备的瞬变电压，即断电或电压过低造成的影响。

N+X UPS系统就是表示一个带有冗余备份的UPS电源系统，其中X表示是冗余的UPS或者模块的数量， N 代表额定UPS或模块的数量 。在线式UPS结构较复杂，但性能完善，能解决所有电源问题，其显著特点是能够持续零中断地输出纯净正弦波交流电，能够解决尖峰、浪涌、频率漂移等全部的电源问题。

2. 系统的结构

UPS主机控制模块采用工业总线控制结构，可以由多个冗余热插拔控制模块完成对系统的控制和管理。包括控制主机（备用机）、整流器，逆变器，充电器，控制电路、控制模块、免维护蓄电池组、输入/输出电池断路器等。它具有输入功率因数补偿功能，所有的模块可以在线热插拔，增强了可用性和可维护性。

3、系统功能

山特模块化UPS采用标准的结构设计，每套系统由电源模块，监控模块和静态开关。它的电源模块可以平行平等地分担负载。一个电源模块出现故障后可以自动退出并联系统，不会使整个系统损害。并联模块的输出电压的精度为±1％，并联运行的环流<1％。主机采用windows2003系统操作平台，通过控制主机，可以了解操作情况、主电源状态、电池状态、旁路状态、逆变器状态、自我测试状态、启动状态、输入电压、输出电压、负载的百分比、输入频率、电池电压、电池容量、电池放电时UPS的内部温度、周围环境温度等。可以根据要求进行自动的冲、放电操作，在旁路停电、双路停电、输入电压或者频率异常时报警并自动切断输入电源。

4. 系统特点

智能电池管理：按照电池最佳充电曲线优化的智能充电方式，完成电池的快速充电，有效强化了电池的性能，延长电池使用寿命；电池过放电保护，电池连续长时间小电流过放电时，会报警并自动关机（可通过LCD设置报警时间）；定期自动进行电池自检（时间可通过LCD设置）；并机时可共用电池，降低成本。输入电压范围宽（176~276V）：减少电池充放电次数，延长使用寿命。输入功率因数大于0.99，整机效率大于92%。

所有模块都支持热插拨：UPS模块、通讯模块、电池模块都支持热插拨，负载在不断电的情况下，可以对出现异常的模块进行更换，

不影响系统的正常运行，让设备永远处于UPS的保护之下，并大大简化了模块的升级与更换的操作步骤。

通过宽带连接可以与生产厂家总部联网，实现在线远程监控和维护，并有手机短信报警功能。

3. 山特APPAY MP在线式N+X UPS系统在新查庄公司的应用

新查庄公司调度室监控中心机房目前安装有安全监控系统、人员定位系统、调度通讯系统、语音广播系统、视频系统、安全闭环管控系统、泵房远程控制系统、调度联网系统和与肥矿集团联网系统等装备，包括程控交换机2台、LED显示器1套、监视器6台、服务器4台、工控机15台、网络交换机4台、硬盘录像机3台、光端机5台、摄像机40台、编码器2台以及室内照明等设备，额定总功率8KW。

机房供电采取35KV变电所和6KV配电室低压双回路供电，2012年投资25万元建立了标准机房，配备空调、防静电地板、避雷防雷设备和接地系统，采用山特APPAY MP在线式2+2 UPS电源系统，在线式主机（备用机）控制，4块5KW控制模块，最大容量20KW，负荷占总容量的40%左右，保证了备用容量；安装12V奈尔信蓄电池80块，保证在遭遇停电时能保证机房内所有系统正常工作16小时，保证了矿井的安全。

系统安装后运行正常，在夏季极端雷雨天气时，人工切断双回路供电，采用蓄电池供电，有效的保证了设备的安全。

四、UPS系统维护

1、智能型UPS系统对环境温度要求不高，但要求室内清洁卫生，否则灰尘遇潮湿会引起主机工作紊乱；主机中的参数在使用中不能随意改变；在重新启动时，应避免带负载启动UPS电源，应先关掉负载，等UPS启动后再开启负载，否则会有负载的冲击电流和供电电流造成UPS电源瞬间过载，严重时会损坏变换器；不能让UPS电源经常处于满载或过载。

2、采用的免维护蓄电池，对环境温度要求较高，工作环境一般要求在20℃-25℃之间，低于15℃时，其放电容量下降，温度每降低1℃，其容量下降1%，而温度过高（大于30℃）其寿命就会缩短；要防止电池短路或深度放电； 要避免大电流充放电，否则会造成电池极板膨胀变形，使得极板活性物质脱落，内阻增大，容量下降，寿命缩短；由于组合电池电压很高，存在电击危险，因此装卸导电联接条、输出线时应有安全保障；每隔一个月对UPS进行一次人为或者系统自动的断电，让UPS电源在逆变状态下工作一段时间，防止电解液沉淀，以便让蓄电池维持良好的充放电特性，延长使用寿命；搬运电池时不要触动极柱和安全排气阀；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，测单体电池电压时，应在电池放电状态下进行，否则测得的结果会是假电压，经验作法是在测量时，万用表两端并联一个1-3欧母的电阻丝；检查电池是否损坏，壳、盖间有无泄漏，表面是否有灰尘等杂物，电池架、连接线、端子是否有松动或锈蚀等。单体电池电压不能低于标称值的70%，判断是漏液还是酸雾的标志是观察极柱是否有晶体淅出，有晶体淅出证明是漏液现象，否则是酸雾，漏液主要集中在蓄电池正、负极接线端子处，酸雾溢出主要是排气阀附近。一旦当发现电池电压异常、物理损伤、电解液泄漏、温度异常等现象，应找出原因并及时更换有故障的蓄电池。

3、及时升级UPS控制系统软件，联网的主机系统设置防火墙，定期升级杀毒软件，防治病毒软件入侵。

4、机房内必须保持经常通风，防止蓄电池在冲放电过程中产生的氢气集聚。

五、结语

山特APPAY MP在线式N+X UPS系统作为一种可靠的备用电源，输出的高质量的电源能保证矿井各个系统的正常工作。

参考文献：