一種簡單而實用的UPS智能電源監(jiān)控系統(tǒng)設計

0 引言

UPS供電系統(tǒng)是電力、通信、銀行等行業(yè)的必備電源，從產(chǎn)生到現(xiàn)在已有幾十年的發(fā)展歷程，在技術不斷發(fā)展和改進的過程中，其保護功能也在不斷地發(fā)生變化。UPS根據(jù)主機內逆變器的工作狀態(tài)可分為：后備式、在線式及在線互動式。他們的作用是對市電進行濾波、穩(wěn)壓調整，以便向負載提供更為穩(wěn)定的電壓，同時，通過充電器把電能轉變?yōu)榛瘜W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，可在極短的時間內開啟自身的儲備電源，向負載供電。

本文所設計的UPS智能監(jiān)控系統(tǒng)具備以下環(huán)節(jié)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、高質量的，能滿足負載的各項要求;UPS本身應具有很高的效率，有接近實際市電的輸出能力;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(jiān)控單元、交流檢測單元、電池檢測與巡檢單元、饋線檢測及調壓單元、絕緣監(jiān)察及接地選線單元等單元模塊組成。這些模塊之間通過內部RS485進行通信，實現(xiàn)對電源柜的交流配電、蓄電池充放電過程、電池狀態(tài)、調壓狀態(tài)、母線對地電阻、饋出線開關狀態(tài)的實時監(jiān)測、控制和報警處理。整個系統(tǒng)通過RS232和上位機進行通信以進行歷史數(shù)據(jù)的查詢和統(tǒng)計。

2 各單元介紹

2.1 主監(jiān)控單元

主監(jiān)控單元調度整個系統(tǒng)的運行。主監(jiān)控單元由主監(jiān)控板、320x240點陣液晶顯示屏、鍵盤及指示燈等組成，完成蓄電池充放電管理，運行及控制參數(shù)的設定和顯示，告警記錄的存儲、查詢，通過RS232和上位機通信，通過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;同時具有交流失電、缺相、過壓、欠壓等告警功能;告警時繼電器告警接點閉合。通過調節(jié)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;可通過輸出模擬電壓、電流給定來控制其他廠家的模塊或相控電源三相觸發(fā)板的電壓或電流給定(具體情況與廠家協(xié)商)，提高了系統(tǒng)的兼容性;按時計量;同時完成合母過欠壓、電池過充、電池饋電及單體電池失效告警等功能;通過調節(jié)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 饋線檢測及硅鏈調壓單元

由饋線檢測CPU板、開關量輸入板組成，實時檢測合母和控母的饋線開關狀態(tài)。通過開關量擴展口，可以檢測24路饋線。當出現(xiàn)開關變位或控母電壓越限時告警并通過硅鏈自動調節(jié)控母電壓(最多7節(jié)硅鏈凋壓)。通過調節(jié)饋線檢測板上電位器可校整控母電壓顯示值。

2.5 絕緣監(jiān)察及接地選線單元

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