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梅兰日兰UPS电源网络能源：如何才能实现UPS和发电机组之间的良好匹配
随着技术的发展，各行各业的信息业务基本都离不开可靠电力的保障，往往采用“市电+发电机组+大功率UPS”架构的供电
系统。但在实际使用过程中，由于种种原因，却会经常出现在市电异常的关键时刻，发电机组或UPS无法正常工作的情况，
严重影响关键业务的安全运营。
导致问题的多个因素
机房中的负载既有线性负载，也有大量的非线性负载，其中较典型的非线性负载就是UPS。要在紧急情况下确保UPS对业务
设备的持续可靠供电，发电机组就必须适应其非线性的特性。
梅兰日兰 网络能源表示，当发电机组与后端负载不匹配时，通常在发电机组的输出电能质量、检测和控制等多个方面会出
现严重问题，影响设备的正常工作。如果在设备运行过程中发现存在异常状况，就需要在对发电机组进行检查的同时，仔
细考虑一下它和后端负载之间是否匹配良好。
针对造成这种问题的原因，梅兰日兰 网络能源分析指出，对于大功率UPS和发电机组之间的匹配效果，主要是由这样几个
因素决定。首先是设备容量。计算发电机组容量，不仅要考虑UPS的额定功率、蓄电池充电增加的功率、整机效率、功率因
数等因素，还要考虑机房精密空调、照明、消防电梯等负载在启动或运行所产生的冲击电流对发电机组造成的影响。其次
是突加载。在发电机组突加载之后，其输出电压和频率都会存在一个不断调节、波动振荡的过程，而此时发电机组的瞬态
响应能力，则取决于发动机类型、缸内压力、调速器特性、机组转动惯量，以及发电机类型、励磁系统特性、AVR特性等因
素。再次是无功功率。发电机组通常是按照感性0.8功率因数的负载特性来设计的，对于带容性负载的能力没有相应的测试
标准和规范要求，故其带容性负载特别是突加容性载的能力通常较弱。同时，UPS设备随着整流器的启停以及负载率的变化
，对发电机组的影响是不断变化的，而且UPS系统采用的架构不同带来的影响也不同。最后是电流谐波。发电机组易受到非
线性负载的影响，即在负载谐波电流的影响下，其电压波形的失真会明显大于变压器，内部损耗会明显增大，导致绕组发
热，发电机AVR的检测准确度和控制效果会明显变差。同时电压和电流谐波还会对UPS的检测和同步电路造成影响，并可能
触发某些保护动作。
画出用导线连接的各种电器及电机实物的图形，看起来直观、易懂，但画起来非常困难、麻烦，容 易造成混乱，故此，常
常用国家规定的图形符号和文字代号代表各种电器、电机及元件，根据生产机械 对控制的要求和各种电器的动作原理，用
线条代表导线连接起来，这样的线路图称为电气控制线路 图，由于绘制容易、简单，层次清楚、分明，适用于研究、分析
控制电路原理，所以无论在设计部门，还是 生产现场，都得到了广泛应用。初学者绘制及阅读电气控制线路图时应明确以
下几个特点：
1. 电气控制线路图中一般分为主电路和辅助电路两大部分画出，主电路是电源到电动机这部分，通大电流。辅 助电路包
括控制电路、照明电路、信号指示电路及保护电路部分，一般流过较小电流。控制电路的主要 作用是控制主电路的接通与
断开；照明电路作用是实现设备或生产机械的局部照明；信号电路作用是 显示电路的工作状态；保护电路作用是保证整个
线路不受短路、过载或突然断路等事故的损害。
2. 一般习惯规定主电路画在左侧或上侧，辅助电路画在右侧或下侧。
3. 图中各电器的触头都按没有通电或不受外力作用时的正常状态画出。
4. 图中电机及各电器元件不画实际的外形图，而采用统一规定的国际图形符号和文字符号画 出。
5. 图中属于同一电器的不同部件可以不画在一起，而按其在电路中的作用画在不同的电路部位上，但是，为了识别这些
同一个电路的各个部件，要标以相同的文字符号。
6. 图中无论是主电路还是辅助电路，各电气元件一般应按动作顺序从上到下，从左到右地依次排列。
7. 图中有直接电联系的交叉导线连接点，要用小圆圈或黑圆点表示，无直接电联系的交又导线连接点不画小圆圈或黑圆
梅兰日兰UPS电源的使用及维护
一、保持适宜的环境温度。影响蓄电池寿命的重要因素是环境温度，一般电池生产厂家要求的最佳环境温度是在20－25℃
之间。虽然温度的升高对电池放电能力有所提高，但付出的代价却是电池的寿命大大缩短。据试验测定，环境温度一旦超
过25℃，每升高10℃，电池的寿命就要缩短一半。目前UPS所用的蓄电池一般都是免维护的密封铅酸蓄电池，设计寿命普遍
是5年，这在电池生产厂家要求的环境下才能达到。达不到规定的环境要求，其寿命的长短就有很大的差异。另外，环境温
度的提高，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，这种恶性循环，会
加速缩短电池的寿命。
二、定期充电放电。UPS电源中的浮充电压和放电电压，在出厂时均已调试到额定值，而放电电流的大小是随着负载的
增大而增加的，使用中应合理调节负载，比如控制微机等电子设备的使用台数。一般情况下，负载不宜超过UPS额定负载的
60%。在这个范围内，电池的放电电流就不会出现过度放电。
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个月应完全放电一次，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小时以上。
三、利用通讯功能。目前，绝大多数大、中型UPS都具备与微机通讯和程序控制等可操作性能。在微机上安装相应的软
件，通过串/并口连接UPS，运行该程序，就可以利用微机与UPS进行通讯。一般具有信息查询、参数设置、定时设定、自动
关机和报警等功能。通过信息查询，可以获取市电输入电压、UPS输出电压、负载利用率、电池容量利用率、机内温度和市
电频率等信息；通过参数设置，可以设定UPS基本特性、电池可维持时间和电池用完告警等。通过这些智能化的操作，大大
方便了UPS电源及其蓄电池的使用管理。
四、及时更换废/坏电池。目前大中型UPS电源配备的蓄电池数量，从3只到80只不等，甚至更多。这些单个的电池通过
电路连接构成电池组，以满足UPS直流供电的需要。在UPS连续不断的运行使用中，因性能和质量上的差别，个别电池性能
下降、储电容量达不到要求而损坏是难免的。当电池组中某个/些电池出现损坏时，维护人员应当对每只电池进行检查测试
，排除损坏的电池。更换新的电池时，应该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。
日常维护
在使用不间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。然而有资料显示，因蓄电池故
障而引起UPS主机故障或工作不正常的比例大约为1/3。由此可见，加强对66UPS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。除了选配正规品牌蓄电池以外，应从以下几个方面入手正确地使用
与维护蓄电池：
(1)UPS电源在正常使用情况下，主机的维护工作很少，主要是防尘和定期除尘。特别是气候干燥的地区，空气中的灰
粒较多，机内的风机会将灰尘带入机内沉积、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。其次就是在除尘时，检查各连接件和插接件有无松动和
接触不牢的情况。
(2）虽说储能电池组目前都采用了免维护电池，但这只是免除了以往的测比、配比、定时添加蒸馏水的工作。但外因
工作状态对电池的影响并没有改变，不正常工作状态对电池造成的影响没有变，这部分的维护检修工作仍是非常重要的，
UPS电源系统的大量维修检修工作主要在电池部分。
a.储能电池的工作全部是在浮充状态，在这种情况下至少应每年进行一次放电。放电前应先对电池组进行均衡充电，
以达全组电池的均衡。要清楚放电前电池组已存在的落后电池。放电过程中如有一只达到放电终止电压时，应停止放电，
继续放电先消除落后电池后再放。
b.核对性放电，不是首先追求放出容量的百分之多少，而是要关注发现和处理落后电池，经对落后电池处理后再作核
对性放电实验。这样可防止事故，以免放电中落后电池恶化为反极电池。
c.平时每组电池至少应有8只电池作标示电池，作为了解全电池组工作情况的参考，对标示电池应定期测量并做好记录
。
d.日常维护中需经常检查的项目有：清洁并检测电池两端电压、温度；连接处有无松动，腐蚀现象、检测连接条压降
；电池外观是否完好，有无壳变形和渗漏；极柱、安全阀周围是否有酸雾逸出；主机设备是否正常。
e.免维护电池要维护，不是什么无稽之谈，应从广义的维护立场出发，做到运行、日常管理的周到、细致和规范性，
保证设备（包括主机设备）保持良好的运行状况，从而延长使用年限；保证直流母线经常保持合格的电压和电池的放电容
量；保证电池运行和人员的安全可靠。这就是电池维护的目的，也是电池运行规程中包括的内容和进行规则。
(3）当UPS电池系统出现故障时，应先查明原因，分清是负载还是UPS电源系统；是主机还是电池组。虽说UPS主机有故
障自检功能，但它对面而不对点，对更换配件很方便，但要维修故障点，仍需做大量的分析、检测工作。另外如自检部分
发生故障，显示的故障内容则可能有误。
(4）对主机出现击穿，断保险或烧毁器件的故障，一定要查明原因并排除故障后才能重新启动，否则会接连发生相同
的故障。
(5）当电池组中发现电压反极、压降大、压差大和酸雾泄漏现象的电池时，应及时采用相应的方法恢复和修复，对不
能恢复和修复的要更换，但不能把不同容量、不同性能、不同厂家的电池联在一起，否则可能会对整组电池带来不利影响
。对寿命已过期的电池组要及时更换，以免影响到主机。
决定因素
UPS作为保护性的电源设备，它的性能参数具有重要意义，应是我们选购时的考虑重点。市电电压输入范围宽，则表明
对市电的利用能力强（减少电池放电）。输出电压、频率范围小，则表明对市电调整能力强，输出稳定。波形畸变率用以
衡量输出电压波形的稳定性，而电压稳定度则说明当UPS突然由零负载加到满负载时，输出电压的稳定性。
还有UPS效率、功率因数、转换时间等都是表征UPS性能的重要参数，决定了对负载的保护能力和对市电的利用率。性
能越好，保护能力也越强，总的来说，离线式UPS对负载的保护最差，在线互动式略优之，在线式则几乎可以解决所有的常
见电力问题。当然成本也随着性能的增强而上升。因此用户在选购UPS时，应根据负载对电力的要求程度及负载的重要性不
同，而选取不同类型的UPS。
对症下药”的解决方案
基于对大功率UPS和发电机组的相关特性进行全面了解后，梅兰日兰 网络能源据此给出了针对性的解决方案，从多个方面
着手实现二者之间的合理匹配。
首先，需要尽可能详细的了解负载信息，并据此对发电机组输出功率进行适当的放大选型，在此前提下若能尽量达到
60%~80%的负载率则对发电机组较为有利;尽可能选择输出阻抗小、瞬态响应能力好的发电机;发电机的稳压励磁调节，建议
采用受谐波影响小的类型，如PMG永磁式发电机;发电机AVR的电压检测建议采用三相检测取平均值的方式，而不是单相检测
，以提高电压检测的稳定度，降低电压波动对发电机的影响;不同工作方式的发电机组，对非线性负载的带载能力也会有所
不同，如两冲程柴油发电机组要优于四冲程柴油发电机组;需要注意如果发电机组的控制器参数设置不当，也会造成与UPS
不匹配;在投入UPS时，若发现发电机组电压和频率表的数值摇摆不稳，适当调低AVR的灵敏度旋钮可能会解决问题;为避免
交流干扰信号影响发动机电子调速器的性能，需将调速器的外壳良好接地，并对其转速传感信号采取良好的屏蔽措施;建议
对发电机组采取分步的方式加载，加载顺序原则上大负载先启动，小负载后启动。
其次，发电机组输出的有功功率取决于发动机的出力，视在功率则主要取决于发电机的容量。所以发电机组在带UPS等非线
性负载时，只需增大发电机的容量，其瞬态特性就会大大的增强，而整台机组的输出有功功率并未增加。实践证明，采用
这种“小马拉大车”的方式来解决UPS和发电机组的匹配问题完全可行，并能为用户节约一笔相对可观的投入成本。
第三，要选择更能适合发电机组特性的UPS，应选择输入功率因数较高且电流谐波较小的UPS;对于滤波器在UPS空载或轻载
时会导致其输入侧呈容性的特点，建议选用可提供针对性完善和优化方案的品牌，如梅兰日兰 网络能源的HipulseU和NXL
系列;如果UPS具备高速宽频的整流器控制电路、旁路电压/频率保护范围和逆变器同步速率现场可调、Power-Walk-In延时
启动、整流器缓启动、智能发电机模式等功能和特点，可更好地与发电机组相匹配。
第四，在低压配电方面，可利用感性负载和容性负载特性互补，尽量使总负载的功率因数保持在感性0.9左右;通过自动投
切装置，使空调等感性负载先于UPS接入;将各个ATS的自动切换时间错开，以防止在市电切发电机供电时，所有负载同时启
动导致发电机组输出波动过大或保护停机;避免无功补偿柜对发电机组进行补偿;在供电系统中使用成熟可靠的补偿调节装
置，进行感性/容性无功补偿和谐波治理。
此外，值得注意的是，数据中心建成验收时的假负载测试通常使用的是阻性载，有一定参考价值，但无法完全模拟真实负
载的工况，在无功和谐波等方面存在测试盲区。所以即使通过了严格的假负载测试，也不代表供电系统内各设备之间就实
现了完全匹配，仍然不能掉以轻心。
联系人：（王浩）
电话：18001283863
CSB蓄电池：www.csbdianchiwang.com