UPS蓄电池在线监测管理系统
UPS分类
UPS分类一般来讲，UPS可以分为四种类型：后备式(off-line)，在线式(on-line)和在线互动式(line-interactive)。
1：后备式(off-line)是适于保护微机使用的一种最常用的类型，交流输入电源正常时，UPS只是将输入电源过滤后输出，同时通过充电器为电池充电；交流输入电源中断后，UPS切换为电池和逆变器电路供电。
逆变器只有在交流输入电源中断后才开始工作，所以称之为后备式。
后备式结构框图后备式是静止式UPS的最初形式，因为应用得早，用得广泛，因而技术和产品都是很成熟的，图中电路各环节的功能为：·充电器：市电存在时，对蓄电池充电并浮充，如果是长延时UPS，就要求它有较强的充电能力，或者外加相应容量的附加充电器。
·DC-AC逆变器：市电存在时，逆变器不工作；市电掉电时，由它将直流电压（电池供给）变成符合负载要求的交流电压，电压波形有方波、准方波、正弦波三种形式。
·输出转换开关：市电存在时，接通输入电源向负载供电；市电掉电时，断开电网，接通逆变器，继续向负载供电。
UPS分类后备式UPS的性能特点是：◇当市电存在时，效率高，可达98%以上；◇当市电存在时，输入功率因数和输入电流谐波取决于负载电流，UPS本身不产生附加输入功率因数和谐波电流失真；◇当市电存在时，输出能力强，对负载电流波峰系数、浪涌电流系数、输出功率因数、过载等没有严格地限制；◇市电掉电时，输出有转换时间,一般可做到4ms左右,足以满足负载要求；◇当市电存在时，输出电压稳定精度差，但能满足负载要求；◇当市电存在时，整机要靠附加滤波电路提高UPS双向抗干扰功能；◇电路简单，成本低，可靠性高；由于输出有转换开关，受切换电流能力和动作时间的限制，UPS输出功率做大有一定困难，当前市面的后备式UPS多在2KVA以下。
2：在线式一般有两种：双变换在线式、Delta变换在线式双变换在线式(double conversion on-line)除了基本供电电路为电池逆变器电路外，基本原理图与后备式相同。
简述离线式UPS系统与在线式UPS系统区别
116摘 要：本文通过分析离线式UPS 系统与当今在市场上主流的在线式UPS 系统工作原理和系统设计准则，阐述了离线式UPS 系统和传统在线式UPS 系统之间的优缺点。
关键词：离线式 在线式在线式UPS 系统在线式UPS 系统的结构和工作模式如下：系统不断将市电交流电整流为直流电，然后将直流电再转化为交流电供给负载。
其中蓄电池位于逆变器与整流器之间的直流母排上，由于此类UPS 系统不间断地向负载供电，因此也被称为“在线式”UPS 系统，也可称为“传统型”或“双变换型”系统。
图1所示为一个简化的单机传统UPS 系统示意图。
简述离线式UPS 系统与在线式UPS 系统区别中国移动通信集团上海公司 倪昀炜 黄 贇图1单机传统UPS系统示意图在电力系统突然中断供电的情况下，蓄电池将向逆变器提供能量，这些能量将转化成交流电，负载将不会受到任何中断影响。
蓄电池可提供五分钟至数小时不等的不间断供电。
通常选配的蓄电池可提供10至30分钟的不间断时间。
单台在线式UPS 一般能为最高达1000KVA 的负载供电。
此类系统可以进行并联以获取更大的输出容量，可提供并联的或者独立的冗余保障两种设计方案。
设计方案1：在线式UPS 并联冗余并联冗余系统是最常见的多模块系统之一。
图2所示是一典型并联冗余系统。
冗余系统大多为“N+1”系统，如果其中一台设备出现故障，冗余系统仍能正常为负载供电，此时无需旁路系统。
在并联冗余系统中，单台UPS 均并联在一起为大负载供电，这类大负载均无法由单台UPS 完成。
并联冗余系统实用上限为480V 电压下3000KVA 功率或是4000A 电流。
例如利用N+1冗余系统向2000KVA 的负载供117图2典型并联冗余系统电，我们需要三台1000KV A 容量共计3000KV A 容量的传统UPS 来组成该系统。
设计方案2：在线式UPS 独立冗余独立冗余系统可提供更高级别的可用性和可维护性。
图3所示是一典型独立冗余系统。
蓄电池检测系统设计
蓄电池检测系统设计蓄电池作为一种供电方便、平安可靠的直流电源广泛应用于电力、石化、通讯等领域，为获得较高的电压，常用多节蓄电池串联工作方式。
由于单体蓄电池特性的差异，在运行一段时间后，电池组中个别电池性能变差，进而失效，造成电池组整体性能下降，导致整个系统的可靠性降低，且蓄电池是一种化学反映装置，内部的化学反映不易及时发现，因此有必要对蓄电池的运行状态进行实时在线监测。
1.1 本课题研究的意义蓄电池作为一种化学电源，1860年普兰特首次创造了实用的蓄电池以来，蓄电池以其价格低廉、易于浮充使用、电能效率高、电源独立性好、可移动等优点被广泛应用于发电厂、变电站、邮电通讯系统、汽车、船舶、铁路客车等各个领域。
随着经济的迅速开展，电力系统和通信系统发挥着越来越重要的作用，由蓄电池组、充电浮充电装置以及馈电支路开关和熔断器等组成的直流系统是发电厂、变电站和通信基站中的一个重要组成局部，其工作状况的好坏直接影响到电力系统和通信系统的平安、可靠和高效运行。
而蓄电池组作为直流系统向外供电的唯一设备，为电力系统和通信系统中的信号装置、继电保护装置和控制装置等重要负载提供工作电源，其性能的好坏直接关系到电力系统和通信系统的平安可靠性。
因此为了确保用电设备即使在交流电源全部中断的情况下也能正常平安连续运行，必须保证蓄电池组的运行状态性能良好，在发生火电中断时能够有足够的放电容量，所以重视和加强对蓄电池的维护工作，特别是对蓄电池实施实时在线监测意义重大。
1.2 国内外开展状况随着科学技术的开展，特别是单片机和计算机在智能化控制方面的应用，以及在变电站综合自动化系统等方面研究的深入，关于蓄电池的自动化监测问题也提到日程上来。
近几年以来，很多人开始研究蓄电池的自动化监测。
蓄电池监测系统中，主要内容是对单电池电压的监测。
其中，关于温度和电流的测量都属常规测量，而且在这些方而的测量技术都己成熟。
在电压的测量方法上，对单个电压量的测量方法非常简单。
蓄电池在线管理系统在轨道交通信号系统中的应用
- 27 -高 新 技 术０ 引言随着经济的快速发展，轨道交通作为一种安全、高效、环保、舒适的城市交通运输方式，引起了越来越多城市的重视。
信号系统作为保证行车安全、提高行车效率的系统设备，需要可靠性、可维护性很高的电源，以此来保证供电质量和供电连续性。
信号系统蓄电池作为信号备用电源UPS 的供电电源，对保障系统的安全、稳定有重要作用。
但近年来因轨道交通信号系统电源维护不到位，导致国内外的城市地铁先后发生一些不同程度的事故。
为避免由于信号电源维护不到位，造成蓄电池容量不足或蓄电池损坏而发生事故，急需一套安全、经济的信号电源维护管理方案，以此来保证电源设备的长效运行[1]。
１ 系统简介城市轨道交通信号系统蓄电池采用阀控式密封胶体铅酸电池作为信号系统的后备电源供电，正常状态下处于备用状态，当系统正常电源故障时，通过UPS 给系统供电。
蓄电池结构是个全密封的相对“黑箱”，外界不能直观判断其内部变化情况，且内部反应遵从复杂的电化学规律，而不完全是电路原理。
传统的蓄电池组充电曲线是定期的强充电，即用充电机对一组串联的蓄电池组进行在线充电，目的是对蓄电池组中性能落后的蓄电池进行补偿性充电，恢复它的容量，但这种充电方式无法保证蓄电池组中每节蓄电池均衡充电，往往由于蓄电池组中某节蓄电池的端电压变化（变高或变低），而导致其他蓄电池处于过充电或欠充电状态，长时间处于这种状态势必会大大降低蓄电池组的使用寿命，增加系统的安全隐患[2]。
现在市场上出现了很多蓄电池的维护设备，它们只能在线检测单体电池的端电压，无法对单体电池的容量及内阻进行在线监测，也无法对蓄电池组进行在线调整、在线激活[3-4]。
蓄电池维护工作量巨大，需要实时、准确地监控单体蓄电池电压、电池组电流和温度，且需要定期测试及跟踪蓄电池内阻变化趋势及周期性充放电等情况。
为了减少蓄电池维护工作量，降低维护过程中存在的风险，避免维护间隔出现问题，城市轨道交通信号系统引入了蓄电池在线管理系统。
UPS在线监测监控系统
UPS在线监测监控系统UPS监测监控系统一、UPS监控系统种类 (3)1、远程监控面板 (3)2、单机点对点监控管理 (3)3、多台计算机监控管理 (3)4、UPS网络监控管理 (3)二、标准版UPS网络集中监控管理软件 (4)一、UPS监控系统种类1、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100米以上。
设备管理员在远端位置，通过该监控面板可以对UPS进行监控，监控面板可连续显示UPS工作状态及运行参数，在UPS非正常状态时（如市电停电或UPS 故障等）可发出报警让用户注意。
远程监控面板的功能等于是把UPS的面板和声音搬到用户面前。
其优点是安装方便，不需通过计算机监控。
2、单机点对点监控管理UPS通过RS-232接口与计算机串口连接，并在计算机上运行相关平台的UPS监控软件，计算机与UPS建立通信联系，定时发送查询指令，UPS在规定的时间内返回信息。
当电源出现异常时，UPS将异常信息发给计算机并在计算机上弹出告警界面，提醒操作人员及时处理。
如果有关人员不在现场，监控软件就会在UPS供电时间结束前自动终止各种程序的运行，自动存盘，并通过MODEM向有关人员发送e-mails、或打BP机，通报有关信息。
同时监控软件还能以数字和图形方式显示记录UPS的参数，供使用者对UPS作分析、诊断，并可设置对电脑和UPS执行定时开关机功能。
特点：安装及操作简单，监控距离在10米内，需占用计算机一个串行口。
3、多台计算机监控管理要求所有的PC或服务器在同一网络中，并且为相同操作系统，不能为混合网络。
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通讯，网络上其它服务器或工作站（远端机）与本地机通讯，本地机与远端机都运行UPS的电源管理软件，本地机可管理UPS，远端机透过本地机可了解UPS信息。
4、UPS网络监控管理智能化UPS支持SNMP网络管理协议，通过SNMP网络适配器，UPS系统作为一个独立节点接入网络，即可实现网管功能。
UPS不间断电源设置及管理要求全解析
求比较高的设备可能会有些影响。
工作流程： 在市电正常时直接由市电向负载供电，当市电偏低或偏高时，通过内部稳压线路稳压后输出，同时 逆变器处于反向工作，给电池组充电；在市电异常时逆变器立刻转为逆变工作状态，将电池组电能转换 为交流电输出，向负载供电。
UPS/不间断电源
UPS（Uninterruptible Power System），即不间断电源，是将蓄电 池与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系 统设备。UPS设备通常对电压过高或电压过低都能提供保护。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如电磁阀、压力变 送器等提供稳定、不间断的电力供应。
特点： 同后备式UPS相比，保护功能较强，最大的优点是具有较强的软件功能，可以方便地上网，进行 UPS的远程控制和智能化管理。集中了后备式UPS效率高和在线式UPS供电质量高的优点，但稳频特性 能不是十分理想，不适合做常延时的UPS电源，同时也存在转换时间。
工作流程： 市电经过整流器整流后变成直流电，一部分给蓄电池充电，另一部分则是直接送到了逆变器进行 逆变，把直流电转换为交流电输出，当市电出现问题时，蓄电池会向逆变器提供电力，逆变器始终处 于工作状态，保证无间断输出。
禁止频繁地关闭和开启UPS电源，一般要求在关闭UPS电源后，至少等待6秒钟 后才能开启UPS电源，否则，UPS电源可能进入"启动失败"的状态，即UPS电源 进入既无市电输出，又无逆变输出的状态。
禁止超负载使用，UPS电源的最大启动负载最好控制在80%之内，如果超载使用， 在逆变状态下，时常会击穿逆变三极管。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。
UPS蓄电池在线监测系统的设计
UPS蓄电池在线监测系统的设计王宽;贺昱曜;郑普;陈金平【摘要】The battery is the main component in the Uninterrupted Power Supply (UPS) system. It is a great significance to monitor the battery on-line and know the state of health (SOH) of battery in time, which could improve the reliability of UPS systems. Thus, an on-line monitoring system based on ARM is designed. The system can monitor the battery voltage, current and transfer the values to PC by CAN bus real-time. In this paper, the 2nd order RC equivalent battery model has been employed, the least square algorithm has been adopted to identify the parameters of battery model, the relationship between open voltage and SOC has been appliedto estimate the SOC. The SOH could display by PC software intuitively, which could point out the failure battery timely, prolong the service life of the battery and guarantee the safe operation of UPS system.%蓄电池是UPS系统的重要组成部分，对蓄电池进行在线监测，及时掌握蓄电池的健康状态，对提高UPS系统的可靠性具有重要意义。
UPS蓄电池监测系统原理及应用
１ ． １ 蓄 电池
１ ． ２ 蓄 电池运 行过 程 中存在 的问题
目 前Ｕ Ｐ Ｓ电源 中蓄 电池 运行 中存 在 的 问题 主
要有 ：
（ １ ） 蓄电池寿命无法达到设计要求 。标称可用 １ ０ 年以上的蓄电池通常使用寿命在 ５ 到６ 年之间。 （ ２ ） 单体 电池之间不均衡 。Ｕ Ｐ Ｓ蓄电池组往往数 量众多， 在实际运行 中存在单体 电池之 间充 电电压或 内阻等差异较大的情况 ， 而任何 一个 电池组所能发挥
奚少华（ １ ９ ８ ３ 一 ） ， 男， 主要从事数字电视安全播 出管理与数 字电视 系 统 维护工作 。
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文章编号 ： １ ０ ０ ７— ７ ０ ２ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４— ０ ５ ０ ７— ０ ３
・ 摄 录 编 播 ・
中图分类号 ： Ｔ Ｎ ９ ４ ８
文献标识码 ： Ｂ
池是 Ｕ Ｐ Ｓ的 重 要 组 成 部 分 ， 作为 Ｕ Ｓ 电源 的 最 后 保 Ｐ
定值时 ， 安全阀会 自动打开 ， 排出气体 ， 然后 自动关 闭， 常规状态下 ， 安全 阀是密闭的 ］ ， 电池的结构如 图
１所示 。
障， 蓄电池无疑是整个供 电系统的最后一道保障 ， 其状 态的好坏直接关系到 Ｕ Ｓ 能否正常工作 ， Ｐ 因此 了解蓄 电池的健康状况显得尤为重要。
利用电池监测系统采集蓄 电池运行信息， 了解 Ｕ Ｐ Ｓ蓄电池健康状 况， 通过对采集信 息的分析 ， 作为判断
更换 劣 Ｉ 】 生电池 的重要依 据 ， 确保 Ｕ Ｐ Ｓ稳 定 运行 。
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UPS蓄电池可实现不间断地供电主要取决于蓄电池。
当市电出现异常时，逆变器可直接把蓄电池的化学能转为交流电能输送出去，使用电设备持续地运作。
UPS蓄电池在线监测管理系统
1.兼容性:UPS蓄电池在线监测管理系统，在电路设计与结构设计有电磁兼容的考量。
运用金属外壳，具备较好的屏蔽作用，系统对外界无任何电磁的干扰。
2.阻燃性:UPS蓄电池在线监测管理体系运用阻燃性的元器件以及体系的短路过流等原因所致的故障将不会造成明火的燃烧。
3.容错性:各检测通道运用高阻抗的输入方式，检测回路的电流小于微安级，对蓄电池不会造成影响。
运用小功率元器件的设计，系统运作的功耗较低，对用户供电系统的要求也不高。
4.防爆性:UPS蓄电池在线监测管理系统运用电子式继电器，可进行无通道切换火花，无产生明火接触连接器材，还可运用在有高防爆需求的石油化工等运作中。
5.干扰性:UPS蓄电池在线监测管理系统运用电源变换技术，运作电压范围较宽泛，防过流过压能力较强。
系统还设计有防浪涌电路，可在高频强磁场环境下正常运作。
6.可维护性:UPS蓄电池在线监测管理系统运用模块化设计，在线维护性较强，在线维护也不会影响用户系统的正常运作。
UPS蓄电池应具备在启动放电瞬间可输出大电流这一特性，还可达到一定的容量需求，来确保逆变供电的时间。
对于UPS蓄电池好坏的判断业内有专用的蓄电池测量仪,但是一般的用户很少有这种仪器,而只是采用万用表。
下面几点维修中可简单判断蓄电池好坏的几点总结,以供参考。
1.从外观判断
观察外观有无变形、凸出、漏液、破裂炸开、烧焦、螺丝连接处有无氧化物渗出等。
2.带载测量
若外观无异常，UPS工作于电池模式下，带一定量的负载，若放电时间明显短于正常放电时间，充电8小时以后，仍不能恢复正常的备用时间，判定电池老化。
3.用万用表测量1电池放电模式下测量
测量电池组中各个电池端电压，若其中一个或多个电池端电压显明高于或低于标称电压(标称电压12V/节)，判断电池老化。
4.市电模式下测量
电池组中各个电池端的充电电压，若其中一个或多个电池的充电电压显明高于或低于其他电压，判定电池老化。
5.测电池组的总电压
电池组总电压明显低于标称值，充电8小时后乃不能恢复到正常值，即使恢复到正常值，放电时间达不到正常放电时间，判定电池老化。
6.电池开机测量
UPS不开机，也不要接市电，先用万用表测量电池组总电压，表笔不要离开，一直盯住万用表的指示，然后接开机键，若此时电池总电压马上降至30V以下乃至十几伏，UPS马上自动关机，关机后电压立即恢复到原有值。
判定电池老化。