气象业务UPS电源设备的使用与维护

吴晓　陈学志

摘要：针对气象业务系统中的实际情况，通过分析UPS电源的工作原理与构成。对其日常使用和维护提出了一些建议，以便更好地保障气象业务系统的安全运行。

关键词：气象业务；UPS电源；持续供电；维护

引言

现代气象业务需要持续稳定的供电系统，不稳定的供电会产生断电、电涌、频率振荡、电压波动、脉冲干扰等各种情况，会导致气象业务系统中的办公设备、通信系统、高清会商系统无法正常使用，造成网络不通、数据丢失甚至烧毁设备仪器等情况。这就要需要配备UPS电源（UninterruptedPower Supplv）来提供稳定持续的电能，在气象业务系统的实际应用中，可安装多个UPS来满足多种设备的需要。

1 UPS的构成和工作原理

UPS是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压、恒频的不间断电源。UPS电源系统由4部分组成：整流、储能、变换和开关控制。其系统的稳压功能通常由整流器完成，整流器件采用晶闸管或高频开关整流器，具有随市电变化而控制输出幅度的功能，从而在市电发生波动时输出稳定的整流电压。净化功能由储能电池来完成，整流器对瞬时脉冲干扰不可消除，整流后的电压仍存在干扰脉冲。储能电池除可存储直流电能的功能外，其运行机制对于整个电路来说等同于一个电容器，其等效电容量的大小与储能电池容量大小成正比。频率的稳定由变换器来完成，频率稳定度取决于变换器的振荡频率的稳定程度。UPS的工作原理：当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS相当于一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断时，UPS立即将机内电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。

UPS电源按工作方式可分为后备式和在线式两种。后备式UPS电源在市电正常供电时，市电通过交流旁路通道直接向负载供电，此时主机上的逆变器不工作，只是在市电停电时，才由蓄电池供电，经逆变器驱动负载。因此它对市电品质基本没有改变。而在线式UPS电源却有所不同，在市电正常时，它首先将交流变成直流电，然后进行脉宽调制、滤波，再将直流电重新变成交流电源向负载供电；一旦市电中断，立即改为蓄电池逆变器對负载供电；因此，在线式UPS电源输出的是与市电网完全隔离的纯净的正弦波电源，大大改善了供电的品质，保护了负载安全、有效的工作。

2气象业务系统中UPS的使用现状

在气象台站中，测报用的电脑与市电电源之间都加装有UPS电源，其他如制作天气预报、监控设备以及卫星接收系统等设备均需连接UPS，以备停电时使用。如今，高清视频会商的加入又要求会商系统能够保持畅通以应对突发事件。随着需要UPS电源的设备不断增加，可根据实际负载情况再加装1台UPS。

3 UPS的使用注意事项

（1）正确的开关机程序。开机时应先开启UPS的市电开关，再逐一打开负载。先开冲击电流大的负载，再开冲击电流小的负载，最后开启UPS前面板开关，使UPS处于逆变工作状态。开机时不能将所有负载同时开启，更不能带载开机。关机时应先关闭负载，让UPS空载运行几分钟，待UPS散发出机内的热量后，再关闭UPS。

（2]控制负载类型及大小。不要将无用的设备连接到UPS上，额外加重UPS的运行负担，缩短使用寿命；不要在UPS的输出端接入风扇、空调、打印机及其他通过大功率降压变压器工作的用电设备，这些设备往往会超过额定电流的3～6倍，从而引起UPS瞬时超载。在使用UPS时，有一个普遍存在的误区，认为UPS的负载能力越大，对用电设备的保护以及供电越好，在实际使用中UPS的负载仅仅是额定负载的30%-40%甚至更少，其实这样做会使UPS内部的电池组大部分时候不能正常工作，将会缩短电池组的使用寿命。实际使用表明，50%-80%的负载为最佳

（3）工作温度及供电条件。保持适宜的环境温度是影响蓄电池寿命的重要因素，UPS的电池对温度要求较高，尽量不要超过15-30℃。环境温度的升高，会导致电池内部化学活性增强，从而产生大量的热能，又会反过来促使周围环境温度升高，这样的恶性循环会加速缩短电池的寿命。为了确保UPS使用安全，与UPS相连的配电柜应使用空气开关。

4UPS的日常维护

在使用不问断电源系统的过程中，人们往往片面地认为蓄电池是免维护的，而不加重视。然而，资料显示，因蓄电池故障而引起UPS主机故障或工作不正常的比例约为1/3。由此可见，加强对UPS电池的正确使用与维护，对延长蓄电池的使用寿命，降低UPS系统故障率，有着越来越重要的意义。

（1）定期充电放电。UPS因长期与市电相连，在供电质量高、很少发生市电停电的使用环境中，蓄电池会长期处于浮充电状态，日久就会导致电池化学能与电能相互转化的活性降低，加速老化而缩短使用寿命。因此，一般每隔2-3个月完全放电一次（至少应每年进行一次），放电时间可根据蓄电池的容量和负载大小确定。一次全负荷放电完毕后，按规定再充电8 h以上。

（2）定期检查和更换废电池。在持续运行和使用UPS的过程中，因实际环境的差别，部分电池会出现性能下降、储电容量或者损坏的情况，维护人员应当定期对每只电池进行检查测试，排除损坏的电池。及时更换新的电池，购买时应力求购买同厂家同型号的电池，禁止防酸电池和密封电池、不同规格的电池混合使用。

（3）防尘和定期除尘。气候干燥的地区，空气中的灰粒较多，机内的风机会将灰尘带人机内沉积、当遇空气潮湿时会引起主机控制紊乱，造成主机工作失常，并发生不准确告警，大量灰尘也会造成器件散热不好。一般每季度应彻底清洁一次。在除尘时，应检查各连接件和插接件有无松动和接触不牢的情况。

5UPS电源与柴油发电机的兼容性

在市电长时间停电的情况下，UPS不能供应足够电路，这时需要使用柴油发电机进行发电，但是发电机输出电能不稳定，可以通过UPS稳压处理之后再输送给用电设备。柴油发电机与UPS同时使用组成一个供电系统时，会发生电压或电流振荡、交流频率振荡等问题，可能造成UPS主机损坏、影响电池寿命的问题。可从两个方面解决问题：①正确选择发电机的励磁工作方式和机组功率；②选择更能适合发电机组特性的UPS，如12脉冲整流器UPS比6脉冲整流器uPs更能适合发电机组配合供电，从而确保整个供电系统安全可靠运行

6结语

随着气象现代化的不断加深，各种信息设备将不断增加和升级，对电源的质量要求更高，UPS电源已经成为气象台站的标准配置，UPS的使用将更加广泛。了解其原理，正确地使用、维护、保养会减少故障率，延长使用寿命，使UPS能更好地保障气象业务系统的运行。