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摘要：不间断供电电源是调度运行可靠性的重要保证。本文从结构原理、使用维护、容量配置、冗余备份四个方面阐述了不间断供电电源的运行与维护，指出调度自动化从业人员在不间断供电电源方面应当具备的技能。
关键词：不间断供电电源；容量配置；冗余备份
作者简介：张鲲（1976-），男，山东泰安人，山东省电力学校，讲师；鹿优（1984-），男，山东济宁人，山东省电力学校，技师。（山东 泰安
271000）
中图分类号：TM734 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）24-0102-03
能量管理系统装配在电网调度自动化主站机房中，是调度运行的硬件中枢，是汇总并处理各个远动终端上行数据的核心，为调度运行提供数据采集与视频监控、高级软件分析、自动发电控制、调度员仿真培训等重要功能。调度主站机房通常设置在各地市供电公司或省供电公司的行政大楼上，其供电方式不同于变电站站用设备。变电站内设有站用直流屏，正常供电时，变电站通过站用直流屏将交流电整流后为蓄电池充电，一旦站内停电，则直流屏将蓄电池的直流电逆变成交流，也可直接提供直流电，供站内综合自动化设备正常工作，从而保证了变电站远动系统的供电可靠性。调度主站机房没有变电站的站用直流屏系统，一旦调度主站机房停电，假如没有可靠的供电支撑，电网就会因为失去调度的监控出现险情，发生的故障得不到及时处理，甚至发生电网解列的重大事故。调度主站机房是通过不间断供电电源保证能量管理系统的供电可靠性的，所以不间断供电电源的运行与维护对于自动化人员而言是非常重要的技能。
一、不间断供电电源的作用
UPS是英文Uninterruptable Power Supply的缩写，中文译为“不间断电源”。它是能够实现两路电源之间不间断地相互切换的电气装置。从严格意义上讲，UPS不是一种电源，它不是依靠能量形式的转换来提供电能，它只是提供一种两路电源之间无间断切换的机会，这才是UPS的主要设计思想。UPS的价格之所以昂贵，就是贵在这种不间断切换的特点上。UPS是电力电子技术的产品，以电力为对象、以电子技术为手段实现控制的技术称为电力电子技术。它的主要任务是利用电力和电子器件实现对电能的控制和转换。
UPS的作用是使电网和用电器进行隔离，既避免负载对电网产生干扰，又避免电网中的骚扰进入和影响负载。
两路电源之间的无间断相互切换；
隔离作用：将瞬间间断、谐波、电压波动、频率波动以及电压噪声等电网骚扰阻挡在负载之前，即使负载对电网不产生骚扰，又使电网中的骚扰不影响负载；
电压变换作用：输入电压等于或不等于输出电压，如380V/380V，380V/220V，包括稳压作用；
频率变换作用：输入频率等于或不等于输出频率，如50Hz/50Hz，50Hz/60Hz，包括稳频作用；
提供一定的后备时间：UPS的电池贮存一定的能量，在电网停电或间断时继续供电一段时间来保护负载；后备时间为10分钟、30分钟、60分钟或更长。
UPS的电路结构形式多种多样，各种结构形式UPS的出现与当时的电路技术水平、半导体器件（主要指功率半导体器件和控制组件）的发展水平以及实际应用的需要等因素有密切的关系。技术不断进步、电路结构不断更新和完善以及多种电路结构形式并存等，始终是UPS技术发展进程中的基本特点。
按不停电供电方式分类，UPS可分为在线式、后备式和在线互动式。其中，后备式和在线互动式UPS由于结构和技术上的局限，一般应用在一些非关键性的小功率设备上。在线式UPS由于结构方面的优势成为中大功率UPS的主要配置（10kVA以上）。调度主站机房内所使用的UPS正是这种在线式UPS，所以了解和掌握在线式UPS的结构和工作原理首当其冲。
二、在线式UPS的结构与工作原理
在线式UPS的结构如图1所示，主要由整流器/充电器、逆变器、静态开关、电池电路、各种隔离保护装置组成。
整流器/充电器由晶闸管三相全控整流桥功率电路和相应的控制电路组成。它将主交流输入的交流电变换成直流电，供给电池组充电及逆变器的输入。其性能的优劣直接影响UPS的输入指标。另外，它的整流电路部分一般采用晶闸管整流器或二极管与绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）组合型整流器。
逆变器由IGBT逆变功率电路和相应的控制电路组成。它将整流—充电器输入的直流电变换为正弦交流电供给负载。其性能的优劣直接影响UPS的输出性能指标。[1]
静态开关是为提高UPS系统工作的可靠性而设置的，能承受负荷的瞬时过负荷或短路，由反并联的晶闸管功率电路和相应的控制电路组成。它实现负荷在逆变器与旁路电源两者之间的不间断切换。静态开关为智能型大功率无触点开关，可以将转换时间缩短到毫秒级以下，甚至100μS以内。[2]
电池电路由可充电的电池组组成。将直流能量贮存在电池组中，当主交流输入停电或超限时，向逆变器电路释放能量，以对负载进行后备式的供电。
各种隔离保护装置包括：整流器输入开关（Q1）、电池电路保护断路器（QF1）、电源2或静态旁路输入开关（Q4S）、逆变器输出开关（Q5N）、逆变器输出保护接触器（K5N）、手动维修旁路开关（Q3BP）。这些置于UPS内的装置主要用于隔离各种组件。
在线式是指不管电网电压是否正常，负载所用的交流电压都要经过逆变电路，即逆变电路始终处于工作状态。在线式UPS—般为双变换结构。所谓双变换是指UPS正常工作时，电能经过了AC/DC、DC/AC两次变换后再供给负荷。
正常运行方式：当在线式UPS在电网供电正常时，提供给负载的所有电力都经过整流器/充电器和逆变器的双重转换（AC-DC-AC），双转换模式因此而得名。在为负载供电的同时，整流器/充电器对蓄电池进行浮充以保持电池处于满充状态。
蓄电池后备运行方式：当交流输入电压超出UPS允许的容限范围或市电中断时，逆变器和蓄电池无间断地投入，继续为负载供电。UPS将持续运行直到蓄电池放电时间终止，或在市电恢复正常时回到正常运行方式。
恢复充电运行方式：当市电恢复正常（充电）工作方式时，提供给负载的电力都经过整流器/充电器和逆变器的双重转换，同时整流器/充电器开始给电池进行恢复性充电。
旁路运行方式：当停止逆变器时，负载可以无间断地切换到旁路交流输入（根据安装方式的不同由市电或后备电源供电），引起旁路运行的原因可能是：UPS内部故障；负载电流瞬变电流尖峰（冲击电流或故障电流）；人为停止逆变器。
维修运行方式：UPS维修时，通过手动的方式将负载无间断地切换到维修旁路，这样可以将UPS的内部进行隔离，在不中断负载的运行的情况下对UPS进行维护和维修。整流器/充电器、逆变器和静态开关被关闭并从主电源隔离出来。蓄电池被其保护性断路器隔离。
在线式UPS的配置中，由于使用了静态开关，将负载切换到逆变器所需的时间可以忽略不计；而且，输出的电压和频率完全独立于输入电压和频率。这意味着这种类型的UPS可以被设计作为频率转换器使用。实际上，这种类型是中大功率的主要配置（10KVA以上）。这种类型的UPS常常被称作“在线式”，这表示负载由逆变器连续供电而不管交流输入电源的状态如何。在线式UPS的优点是稳压稳频、切换无间断；缺点是价格昂贵。
三、不间断供电电源的运行与维护
为保证UPS及所带负载正常运行和人身安全，正确使用UPS很重要。
第一，UPS电源在初次使用或久放一段时间后再用时，必须先接入市电利用UPS自身的充电电路，对UPS蓄电池进行补充充电。对小功率UPS来说，一般充电时间在10h左右。待蓄电池容量达到饱和后，方可投入正常使用。其次，要确定市电电压的波动范围与所选UPS输入电压变化范围相符合。在连接UPS时也要注意，UPS输入必须有接地，且接地电阻不超过4Ω。
第二，UPS开、关机步骤必须正确。UPS内部的功率元件都有一定的额定工作电流，冲击电流过大，会使功率元件寿命缩短甚至烧毁。因此，开机时，应先开启UPS的市电开关，再逐一打开负载开关。开负载时也是从冲击电流大的负载向冲击电流小的负载逐一开启。决不能将所有负载同时开启，更不能带载开机。关机时，先逐个关闭负载。再关闭UPS开关，最后关闭UPS市电开关。同样，也不能带载关机。
第三，UPS不可过载。为保证UPS正常工作，很重要的一点就是UPS不能过载运行。小功率UPS 产品不同于大型UPS带有冗余设计，它只能在其标称的输出功率范围内正常运行。因此，如果UPS过载运行，在蓄电池供电过程中由于逆变器的过载保护功能，UPS会因过载而中断输出，从而造成不必要的损失，在这里还需要指出，小功率UPS适合接容性负载，如个人PC、喷墨打印机、扫描仪等，但却不适合接感性负载。因为感性负载的启动电流往往会超过额定电流的3~4倍，这样就会引起UPS的瞬时超载，影响UPS的寿命。
第四，UPS不宜满载。虽然每台UPS标有额定功率，但一般情况下，建议后备式UPS选取额定功率的60%~70%的负载量；在线式UPS选取额定功率的70%～80%的负载量。因此，最好不要按照UPS标称的额定功率使用它。长期处于满载状态的话，会造成UPS逆变器及整流滤波器的过热，影响UPS的使用寿命。
第五，UPS要远离热源。环境温度对UPS的影响很重要，研究发现，UPS内的蓄电池在10～25℃环境下工作为益。当环境温度升高时，电池本身固有的“存储寿命”会逐渐缩短。所以，UPS应避免靠近暖气等热源，同时也要避免阳光直射。
环境温度也不能过低，如果温度过低比如低于51℃时会导致电池释放的电量大幅度减少。此外，保持UPS工作环境的清洁也很重要。当UPS在浑浊的环境下工作时，空气中漂浮的有害灰尘一旦进入UPS，会对其内部器件造成腐蚀或短路，从而影响UPS的正常工作甚至损坏UPS。
第六，UPS需定期保养。通常情况下，每1～3个月需要对UPS进行一次检查，测量其电池的端电压和内阻。如果单个电池的端电压低于其最低临界电压或电池内阻大于80mΩ时，应进行均衡充电或更换电池。如果市电长期不停电，需要定期人为断电一次，让UPS带负载放电。这样就可以使UPS电源在逆变状态下工作一段时间，以激活蓄电池的充放电能力，延长其使用寿命。
四、不间断供电电源的容量配置
机房设备分计算机和计算机辅助设备，这两种设备对供电电源有不同的要求，所以采用两种不同的电源供电：一种为普通电源，另一种为不间断电源。普通电源给计算机辅助设备供电，如空调、照明、维修插座、辅助插座等；不间断电源给计算机设备供电，如监控设备、服务器、主机、终端、打印机等。
在实际选用时有一种误区，就是认为UPS的负载能力越大，对设备的保护效果越好，于是在购买时选用了高价格、高负载能力的产品。而在实际应用时，负载只是UPS额定功率的30%甚至更少，其实这样也会影响到UPS的使用寿命，毕竟其内部的电池组很多时候都不能完全正常地进行工作。同时，假如UPS带100%负载则出现任何小问题都会造成很大的损坏。
选用UPS的负载时，应先计算该UPS将带的负荷大小。UPS电源以视在功率标注其额定容量，单位为VA（伏安）。而机房设备的电功率以有功功率标注，单位为W（瓦）。因此，应将UPS电源的视在功率转换为有功功率。否则UPS电源所带的负载太重会影响UPS本身的使用寿命和可靠性，所带的负载太轻不仅造成设备投资浪费，而且会使电池长期小电流放电造成过度放电，使电池受到不可修复的损害。因此，UPS电源负载应当是其额定有功功率的60%~80%最为恰当。
负载总耗电量（VA值与W值）不得大于UPS输出端功率（VA值与W值），否则就是超载。一旦市电异常或中断，UPS无法正常运作，也会造成负载面临断电危机，这是一般用户最容易疏忽的问题。另外还要考虑负载系统的扩容问题，其预增加带载量为20%左右。
以图2中的系统构架为例，应用UPS配置的原则选取UPS电源的容量。从图中可以看出，UPS电源供四组负载，由于负载的功率因数不一致，所以不能笼统地将负载的容量相加。应运用功率因数λ、视在功率S、有功功率P、无功功率Q之间的关系。
其中，具体运算过程如下：
负载1：功率因数为1，视在功率为1kVA，有功功率为1kW。
负载2：功率因数为1，视在功率为2kVA，有功功率为2kW。
负载3：功率因数为0.6，视在功率为3kVA，有功功率为1.8kW，无功功率为2.4kvar。
负载4：功率因数为0.8，视在功率为4kVA，有功功率为3.2kW，无功功率为2.4kvar。
负载的总有功功率为：1+2+1.8+3.2=8kW。总无功功率为：2.4+2.4=4.8kvar。所以根据这两个量计算出的视在功率就是实际负载量，实际负载量约为9.33kVA。功率因数约为0.86。设UPS负载是额定容量的60%，则UPS的最小选择容量为：9.33kVA/60%=15.55kVA，考虑到负载扩容，则UPS最小选择容量为：9.33kVA×（1+20%）/60%=18.66kVA。
五、调度主站不间断供电电源的冗余备份
不间断供电电源作为调度自动化主站能量管理系统的供电可靠性保障，其自身需要具有“容错”功能，可靠性是通过冗余备份实现的。在调度主站机房中配置UPS通常采用“1+1”型直接并联冗余系统，[3]通过将两台具有相同功率的UPS的输出置于同幅度、同相位和同频率的状态而直接并联起来。正常工作时，由两台UPS各承担50%负载电流，万一其中一台UPS出现故障时，由剩下的一台UPS来承担全部负载。“1+1”型直接并联冗余系统如图3所示。
并联UPS系统由两台单机型UPS直接并联组成，UPS内部除增加了负载电流均分的连接线和两台UPS静态旁路的互锁电路，防止其中一台UPS逆变器停止时，其静态旁路误导通的情况。此外，其他电路与单机UPS完全相同。
正常运行状态：负载由UPS1和UPS2的整流器/逆变器向负载供电，同时向各自的电池组充电，每台UPS的逆变器各带50%的负载运行。
一台UPS故障的运行状态：当其中一台UPS故障时（例如：UPS1），会自动退出运行，由剩下的一台UPS带100%负载运行。对故障的UPS可通过断开其Q1、QF1、Q4S、Q3BP和Q5N等隔离开关进行安全地维修，维修之后再投入运行。即使在UPS没有发生故障时，也可利用这种状态对其内部进行维护保养，例如：清扫灰尘、紧固联接件、检测或更换电池等。
UPS过载状态：当负载端发生较小过载时，由于UPS逆变器过载能力较强，两台冗余的UPS已具有两倍的过载能力，因此不会出现转静态旁路的现象。这里所说的过载状态应是负载端发生了大于两倍的过载，这时两台UPS的控制电路会自动将负载从逆变器上切换到静态旁路上，当过载消失后会自动转回到逆变器上工作。如果过载长时间不消失，则静态开关经过一定的过载延时后会自动关闭。
维修状态：当两台UPS不幸同时故障时，可利用其手动维修旁路向负载供电，同时断开内部的隔离开关对UPS进行安全检修。
蓄电池运行状态：当市电包括发电机不能正常供电时，UPS的电池组会自动放电，以维持负载的正常运行。
六、结束语
不间断供电电源是调度自动化主站机房的供电可靠性保障。作为调度自动化运行维护人员需要了解并掌握不间断供电电源的运行维护技能，使不间断供电电源和蓄电池正常运行，在市电中断时，不间断电源能够可靠地切换到直流蓄电池供电，从而保证调度运行的正常工作。所以，从UPS的结构原理、使用维护、容量配置、冗余备份四个方面着眼，进而对UPS运行维护技能全面掌握是十分必要的。
参考文献：
[1]钟伟强.现代逆变技术的广泛应用[J].东方电气评论,2004,18(4):219-220.
[2]李爱文,张承慧.现代逆变技术及应用[M].北京:科学出版社,2000:8-9.
[3]赵亮.UPS不间断电源“1+1”并机冗余技术应用[J].中国交通信息化,2010,(8).
（责任编辑：麻剑飞）
关键词：不间断供电电源；容量配置；冗余备份
作者简介：张鲲（1976-），男，山东泰安人，山东省电力学校，讲师；鹿优（1984-），男，山东济宁人，山东省电力学校，技师。（山东 泰安
271000）
中图分类号：TM734 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）24-0102-03
能量管理系统装配在电网调度自动化主站机房中，是调度运行的硬件中枢，是汇总并处理各个远动终端上行数据的核心，为调度运行提供数据采集与视频监控、高级软件分析、自动发电控制、调度员仿真培训等重要功能。调度主站机房通常设置在各地市供电公司或省供电公司的行政大楼上，其供电方式不同于变电站站用设备。变电站内设有站用直流屏，正常供电时，变电站通过站用直流屏将交流电整流后为蓄电池充电，一旦站内停电，则直流屏将蓄电池的直流电逆变成交流，也可直接提供直流电，供站内综合自动化设备正常工作，从而保证了变电站远动系统的供电可靠性。调度主站机房没有变电站的站用直流屏系统，一旦调度主站机房停电，假如没有可靠的供电支撑，电网就会因为失去调度的监控出现险情，发生的故障得不到及时处理，甚至发生电网解列的重大事故。调度主站机房是通过不间断供电电源保证能量管理系统的供电可靠性的，所以不间断供电电源的运行与维护对于自动化人员而言是非常重要的技能。
一、不间断供电电源的作用
UPS是英文Uninterruptable Power Supply的缩写，中文译为“不间断电源”。它是能够实现两路电源之间不间断地相互切换的电气装置。从严格意义上讲，UPS不是一种电源，它不是依靠能量形式的转换来提供电能，它只是提供一种两路电源之间无间断切换的机会，这才是UPS的主要设计思想。UPS的价格之所以昂贵，就是贵在这种不间断切换的特点上。UPS是电力电子技术的产品，以电力为对象、以电子技术为手段实现控制的技术称为电力电子技术。它的主要任务是利用电力和电子器件实现对电能的控制和转换。
UPS的作用是使电网和用电器进行隔离，既避免负载对电网产生干扰，又避免电网中的骚扰进入和影响负载。
两路电源之间的无间断相互切换；
隔离作用：将瞬间间断、谐波、电压波动、频率波动以及电压噪声等电网骚扰阻挡在负载之前，即使负载对电网不产生骚扰，又使电网中的骚扰不影响负载；
电压变换作用：输入电压等于或不等于输出电压，如380V/380V，380V/220V，包括稳压作用；
频率变换作用：输入频率等于或不等于输出频率，如50Hz/50Hz，50Hz/60Hz，包括稳频作用；
提供一定的后备时间：UPS的电池贮存一定的能量，在电网停电或间断时继续供电一段时间来保护负载；后备时间为10分钟、30分钟、60分钟或更长。
UPS的电路结构形式多种多样，各种结构形式UPS的出现与当时的电路技术水平、半导体器件（主要指功率半导体器件和控制组件）的发展水平以及实际应用的需要等因素有密切的关系。技术不断进步、电路结构不断更新和完善以及多种电路结构形式并存等，始终是UPS技术发展进程中的基本特点。
按不停电供电方式分类，UPS可分为在线式、后备式和在线互动式。其中，后备式和在线互动式UPS由于结构和技术上的局限，一般应用在一些非关键性的小功率设备上。在线式UPS由于结构方面的优势成为中大功率UPS的主要配置（10kVA以上）。调度主站机房内所使用的UPS正是这种在线式UPS，所以了解和掌握在线式UPS的结构和工作原理首当其冲。
二、在线式UPS的结构与工作原理
在线式UPS的结构如图1所示，主要由整流器/充电器、逆变器、静态开关、电池电路、各种隔离保护装置组成。
整流器/充电器由晶闸管三相全控整流桥功率电路和相应的控制电路组成。它将主交流输入的交流电变换成直流电，供给电池组充电及逆变器的输入。其性能的优劣直接影响UPS的输入指标。另外，它的整流电路部分一般采用晶闸管整流器或二极管与绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）组合型整流器。
逆变器由IGBT逆变功率电路和相应的控制电路组成。它将整流—充电器输入的直流电变换为正弦交流电供给负载。其性能的优劣直接影响UPS的输出性能指标。[1]
静态开关是为提高UPS系统工作的可靠性而设置的，能承受负荷的瞬时过负荷或短路，由反并联的晶闸管功率电路和相应的控制电路组成。它实现负荷在逆变器与旁路电源两者之间的不间断切换。静态开关为智能型大功率无触点开关，可以将转换时间缩短到毫秒级以下，甚至100μS以内。[2]
电池电路由可充电的电池组组成。将直流能量贮存在电池组中，当主交流输入停电或超限时，向逆变器电路释放能量，以对负载进行后备式的供电。
各种隔离保护装置包括：整流器输入开关（Q1）、电池电路保护断路器（QF1）、电源2或静态旁路输入开关（Q4S）、逆变器输出开关（Q5N）、逆变器输出保护接触器（K5N）、手动维修旁路开关（Q3BP）。这些置于UPS内的装置主要用于隔离各种组件。
在线式是指不管电网电压是否正常，负载所用的交流电压都要经过逆变电路，即逆变电路始终处于工作状态。在线式UPS—般为双变换结构。所谓双变换是指UPS正常工作时，电能经过了AC/DC、DC/AC两次变换后再供给负荷。
正常运行方式：当在线式UPS在电网供电正常时，提供给负载的所有电力都经过整流器/充电器和逆变器的双重转换（AC-DC-AC），双转换模式因此而得名。在为负载供电的同时，整流器/充电器对蓄电池进行浮充以保持电池处于满充状态。
蓄电池后备运行方式：当交流输入电压超出UPS允许的容限范围或市电中断时，逆变器和蓄电池无间断地投入，继续为负载供电。UPS将持续运行直到蓄电池放电时间终止，或在市电恢复正常时回到正常运行方式。
恢复充电运行方式：当市电恢复正常（充电）工作方式时，提供给负载的电力都经过整流器/充电器和逆变器的双重转换，同时整流器/充电器开始给电池进行恢复性充电。
旁路运行方式：当停止逆变器时，负载可以无间断地切换到旁路交流输入（根据安装方式的不同由市电或后备电源供电），引起旁路运行的原因可能是：UPS内部故障；负载电流瞬变电流尖峰（冲击电流或故障电流）；人为停止逆变器。
维修运行方式：UPS维修时，通过手动的方式将负载无间断地切换到维修旁路，这样可以将UPS的内部进行隔离，在不中断负载的运行的情况下对UPS进行维护和维修。整流器/充电器、逆变器和静态开关被关闭并从主电源隔离出来。蓄电池被其保护性断路器隔离。
在线式UPS的配置中，由于使用了静态开关，将负载切换到逆变器所需的时间可以忽略不计；而且，输出的电压和频率完全独立于输入电压和频率。这意味着这种类型的UPS可以被设计作为频率转换器使用。实际上，这种类型是中大功率的主要配置（10KVA以上）。这种类型的UPS常常被称作“在线式”，这表示负载由逆变器连续供电而不管交流输入电源的状态如何。在线式UPS的优点是稳压稳频、切换无间断；缺点是价格昂贵。
三、不间断供电电源的运行与维护
为保证UPS及所带负载正常运行和人身安全，正确使用UPS很重要。
第一，UPS电源在初次使用或久放一段时间后再用时，必须先接入市电利用UPS自身的充电电路，对UPS蓄电池进行补充充电。对小功率UPS来说，一般充电时间在10h左右。待蓄电池容量达到饱和后，方可投入正常使用。其次，要确定市电电压的波动范围与所选UPS输入电压变化范围相符合。在连接UPS时也要注意，UPS输入必须有接地，且接地电阻不超过4Ω。
第二，UPS开、关机步骤必须正确。UPS内部的功率元件都有一定的额定工作电流，冲击电流过大，会使功率元件寿命缩短甚至烧毁。因此，开机时，应先开启UPS的市电开关，再逐一打开负载开关。开负载时也是从冲击电流大的负载向冲击电流小的负载逐一开启。决不能将所有负载同时开启，更不能带载开机。关机时，先逐个关闭负载。再关闭UPS开关，最后关闭UPS市电开关。同样，也不能带载关机。
第三，UPS不可过载。为保证UPS正常工作，很重要的一点就是UPS不能过载运行。小功率UPS 产品不同于大型UPS带有冗余设计，它只能在其标称的输出功率范围内正常运行。因此，如果UPS过载运行，在蓄电池供电过程中由于逆变器的过载保护功能，UPS会因过载而中断输出，从而造成不必要的损失，在这里还需要指出，小功率UPS适合接容性负载，如个人PC、喷墨打印机、扫描仪等，但却不适合接感性负载。因为感性负载的启动电流往往会超过额定电流的3~4倍，这样就会引起UPS的瞬时超载，影响UPS的寿命。
第四，UPS不宜满载。虽然每台UPS标有额定功率，但一般情况下，建议后备式UPS选取额定功率的60%~70%的负载量；在线式UPS选取额定功率的70%～80%的负载量。因此，最好不要按照UPS标称的额定功率使用它。长期处于满载状态的话，会造成UPS逆变器及整流滤波器的过热，影响UPS的使用寿命。
第五，UPS要远离热源。环境温度对UPS的影响很重要，研究发现，UPS内的蓄电池在10～25℃环境下工作为益。当环境温度升高时，电池本身固有的“存储寿命”会逐渐缩短。所以，UPS应避免靠近暖气等热源，同时也要避免阳光直射。
环境温度也不能过低，如果温度过低比如低于51℃时会导致电池释放的电量大幅度减少。此外，保持UPS工作环境的清洁也很重要。当UPS在浑浊的环境下工作时，空气中漂浮的有害灰尘一旦进入UPS，会对其内部器件造成腐蚀或短路，从而影响UPS的正常工作甚至损坏UPS。
第六，UPS需定期保养。通常情况下，每1～3个月需要对UPS进行一次检查，测量其电池的端电压和内阻。如果单个电池的端电压低于其最低临界电压或电池内阻大于80mΩ时，应进行均衡充电或更换电池。如果市电长期不停电，需要定期人为断电一次，让UPS带负载放电。这样就可以使UPS电源在逆变状态下工作一段时间，以激活蓄电池的充放电能力，延长其使用寿命。
四、不间断供电电源的容量配置
机房设备分计算机和计算机辅助设备，这两种设备对供电电源有不同的要求，所以采用两种不同的电源供电：一种为普通电源，另一种为不间断电源。普通电源给计算机辅助设备供电，如空调、照明、维修插座、辅助插座等；不间断电源给计算机设备供电，如监控设备、服务器、主机、终端、打印机等。
在实际选用时有一种误区，就是认为UPS的负载能力越大，对设备的保护效果越好，于是在购买时选用了高价格、高负载能力的产品。而在实际应用时，负载只是UPS额定功率的30%甚至更少，其实这样也会影响到UPS的使用寿命，毕竟其内部的电池组很多时候都不能完全正常地进行工作。同时，假如UPS带100%负载则出现任何小问题都会造成很大的损坏。
选用UPS的负载时，应先计算该UPS将带的负荷大小。UPS电源以视在功率标注其额定容量，单位为VA（伏安）。而机房设备的电功率以有功功率标注，单位为W（瓦）。因此，应将UPS电源的视在功率转换为有功功率。否则UPS电源所带的负载太重会影响UPS本身的使用寿命和可靠性，所带的负载太轻不仅造成设备投资浪费，而且会使电池长期小电流放电造成过度放电，使电池受到不可修复的损害。因此，UPS电源负载应当是其额定有功功率的60%~80%最为恰当。
负载总耗电量（VA值与W值）不得大于UPS输出端功率（VA值与W值），否则就是超载。一旦市电异常或中断，UPS无法正常运作，也会造成负载面临断电危机，这是一般用户最容易疏忽的问题。另外还要考虑负载系统的扩容问题，其预增加带载量为20%左右。
以图2中的系统构架为例，应用UPS配置的原则选取UPS电源的容量。从图中可以看出，UPS电源供四组负载，由于负载的功率因数不一致，所以不能笼统地将负载的容量相加。应运用功率因数λ、视在功率S、有功功率P、无功功率Q之间的关系。
其中，具体运算过程如下：
负载1：功率因数为1，视在功率为1kVA，有功功率为1kW。
负载2：功率因数为1，视在功率为2kVA，有功功率为2kW。
负载3：功率因数为0.6，视在功率为3kVA，有功功率为1.8kW，无功功率为2.4kvar。
负载4：功率因数为0.8，视在功率为4kVA，有功功率为3.2kW，无功功率为2.4kvar。
负载的总有功功率为：1+2+1.8+3.2=8kW。总无功功率为：2.4+2.4=4.8kvar。所以根据这两个量计算出的视在功率就是实际负载量，实际负载量约为9.33kVA。功率因数约为0.86。设UPS负载是额定容量的60%，则UPS的最小选择容量为：9.33kVA/60%=15.55kVA，考虑到负载扩容，则UPS最小选择容量为：9.33kVA×（1+20%）/60%=18.66kVA。
五、调度主站不间断供电电源的冗余备份
不间断供电电源作为调度自动化主站能量管理系统的供电可靠性保障，其自身需要具有“容错”功能，可靠性是通过冗余备份实现的。在调度主站机房中配置UPS通常采用“1+1”型直接并联冗余系统，[3]通过将两台具有相同功率的UPS的输出置于同幅度、同相位和同频率的状态而直接并联起来。正常工作时，由两台UPS各承担50%负载电流，万一其中一台UPS出现故障时，由剩下的一台UPS来承担全部负载。“1+1”型直接并联冗余系统如图3所示。
并联UPS系统由两台单机型UPS直接并联组成，UPS内部除增加了负载电流均分的连接线和两台UPS静态旁路的互锁电路，防止其中一台UPS逆变器停止时，其静态旁路误导通的情况。此外，其他电路与单机UPS完全相同。
正常运行状态：负载由UPS1和UPS2的整流器/逆变器向负载供电，同时向各自的电池组充电，每台UPS的逆变器各带50%的负载运行。
一台UPS故障的运行状态：当其中一台UPS故障时（例如：UPS1），会自动退出运行，由剩下的一台UPS带100%负载运行。对故障的UPS可通过断开其Q1、QF1、Q4S、Q3BP和Q5N等隔离开关进行安全地维修，维修之后再投入运行。即使在UPS没有发生故障时，也可利用这种状态对其内部进行维护保养，例如：清扫灰尘、紧固联接件、检测或更换电池等。
UPS过载状态：当负载端发生较小过载时，由于UPS逆变器过载能力较强，两台冗余的UPS已具有两倍的过载能力，因此不会出现转静态旁路的现象。这里所说的过载状态应是负载端发生了大于两倍的过载，这时两台UPS的控制电路会自动将负载从逆变器上切换到静态旁路上，当过载消失后会自动转回到逆变器上工作。如果过载长时间不消失，则静态开关经过一定的过载延时后会自动关闭。
维修状态：当两台UPS不幸同时故障时，可利用其手动维修旁路向负载供电，同时断开内部的隔离开关对UPS进行安全检修。
蓄电池运行状态：当市电包括发电机不能正常供电时，UPS的电池组会自动放电，以维持负载的正常运行。
六、结束语
不间断供电电源是调度自动化主站机房的供电可靠性保障。作为调度自动化运行维护人员需要了解并掌握不间断供电电源的运行维护技能，使不间断供电电源和蓄电池正常运行，在市电中断时，不间断电源能够可靠地切换到直流蓄电池供电，从而保证调度运行的正常工作。所以，从UPS的结构原理、使用维护、容量配置、冗余备份四个方面着眼，进而对UPS运行维护技能全面掌握是十分必要的。
参考文献：
[1]钟伟强.现代逆变技术的广泛应用[J].东方电气评论,2004,18(4):219-220.
[2]李爱文,张承慧.现代逆变技术及应用[M].北京:科学出版社,2000:8-9.
[3]赵亮.UPS不间断电源“1+1”并机冗余技术应用[J].中国交通信息化,2010,(8).
（责任编辑：麻剑飞）