一種簡(jiǎn)單而實(shí)用的UPS智能電源監控系統設計

0 引言

UPS供電系統是電力、通信、銀行等行業(yè)的必備電源，從產(chǎn)生到現在已有幾十年的發(fā)展歷程，在技術(shù)不斷發(fā)展和改進(jìn)的過(guò)程中，其保護功能也在不斷地發(fā)生變化。UPS根據主機內逆變器的工作狀態(tài)可分為：后備式、在線(xiàn)式及在線(xiàn)互動(dòng)式。他們的作用是對市電進(jìn)行濾波、穩壓調整，以便向負載提供更為穩定的電壓，同時(shí)，通過(guò)充電器把電能轉變?yōu)榛瘜W(xué)能儲存在蓄電池內，一旦電力中斷、電網(wǎng)電壓或電網(wǎng)頻率超出UPS的輸入范圍，可在極短的時(shí)間內開(kāi)啟自身的儲備電源，向負載供電。

本文所設計的UPS智能監控系統具備以下環(huán)節和功能：能在各種復雜的電網(wǎng)環(huán)境下運行;在運行中不會(huì )對市電產(chǎn)生附加的干擾;輸出電性能指標應該是全面的、高質(zhì)量的，能滿(mǎn)足負載的各項要求;UPS本身應具有很高的效率，有接近實(shí)際市電的輸出能力;是一臺智能化程度很高的設備，有高度智能化的自檢功能，自動(dòng)顯示、報警、狀態(tài)記憶功能以及通訊功能。

1 總體設計

該設計由主監控單元、交流檢測單元、電池檢測與巡檢單元、饋線(xiàn)檢測及調壓?jiǎn)卧?、絕緣監察及接地選線(xiàn)單元等單元模塊組成。這些模塊之間通過(guò)內部RS485進(jìn)行通信，實(shí)現對電源柜的交流配電、蓄電池充放電過(guò)程、電池狀態(tài)、調壓狀態(tài)、母線(xiàn)對地電阻、饋出線(xiàn)開(kāi)關(guān)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監測、控制和報警處理。整個(gè)系統通過(guò)RS232和上位機進(jìn)行通信以進(jìn)行歷史數據的查詢(xún)和統計。

2 各單元介紹

2.1 主監控單元

主監控單元調度整個(gè)系統的運行。主監控單元由主監控板、320x240點(diǎn)陣液晶顯示屏、鍵盤(pán)及指示燈等組成，完成蓄電池充放電管理，運行及控制參數的設定和顯示，告警記錄的存儲、查詢(xún)，通過(guò)RS232和上位機通信，通過(guò)RS485控制內部各單元。

2.2 交流檢測單元

該單元主要完成三相交流電壓、電流及頻率的采集;同時(shí)具有交流失電、缺相、過(guò)壓、欠壓等告警功能;告警時(shí)繼電器告警接點(diǎn)閉合。通過(guò)調節板上電位器可校正三相交流電壓顯示值。

2.3 電池檢測與巡檢單元

該單元由電池檢測板和電池巡檢板組成(可選)，主要完成電池組電壓(合母電壓)、充/放電電流、環(huán)境溫度及單體電池電壓的采集;電池熔絲狀態(tài)檢測;可通過(guò)輸出模擬電壓、電流給定來(lái)控制其他廠(chǎng)家的模塊或相控電源三相觸發(fā)板的電壓或電流給定(具體情況與廠(chǎng)家協(xié)商)，提高了系統的兼容性;按時(shí)計量;同時(shí)完成合母過(guò)欠壓、電池過(guò)充、電池饋電及單體電池失效告警等功能;通過(guò)調節電池檢測板和電池巡檢板上的電位器可分別校正合母電壓和單體電池電壓顯示值。如圖2中所示。

2.4 饋線(xiàn)檢測及硅鏈調壓?jiǎn)卧?/p>

由饋線(xiàn)檢測CPU板、開(kāi)關(guān)量輸入板組成，實(shí)時(shí)檢測合母和控母的饋線(xiàn)開(kāi)關(guān)狀態(tài)。通過(guò)開(kāi)關(guān)量擴展口，可以檢測24路饋線(xiàn)。當出現開(kāi)關(guān)變位或控母電壓越限時(shí)告警并通過(guò)硅鏈自動(dòng)調節控母電壓(最多7節硅鏈凋壓)。通過(guò)調節饋線(xiàn)檢測板上電位器可校整控母電壓顯示值。

2.5 絕緣監察及接地選線(xiàn)單元

由絕緣監察檢測板和接地選線(xiàn)擴展板組成，主要功能是實(shí)時(shí)監測母線(xiàn)對地電阻，自定位接地支路。當母線(xiàn)對地電阻低于告警設定值時(shí)，告警繼電器閉合;通過(guò)接地選線(xiàn)擴展口連接接地選線(xiàn)，最多支持24路選線(xiàn)。