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eps應急電源范文1
關鍵詞: 整流充電器、蓄電池組、逆變器、互投裝置、SPWM
中圖分類號:TG434文獻標識碼: A
引言
隨著社會的發展,建筑技術水平的不斷提高,城市的建筑趨向于大規模,高層化發展隨之而來對建筑的供電要求越來越高,社會的信息化,建筑的現代化,使建筑對供電的依賴也越來越大,尤其是一些重要的公共建筑,一旦中斷供電,將造成重大的政治影響或經濟損失,如果是發生火災,后果就更不堪設想。所以現行的《高層民用建筑設計防火規范》及《民用建筑電氣設計規范》就有嚴格規定:“一級負荷應由兩個電源供電,當一個電源發生故障時,另一個電源不致同時受到損壞。一級負荷別重要的負荷,除上述兩個電源外,還必須增設應急電源,常用的應急電源有:(1)獨立于正常電源的發電機組;(2)供電網絡中有效地獨立于正常電源的專門供電線路;(3)蓄電池?!倍嗄陙?,運行經驗表明,電網供電時采用兩路獨立的電源.若主供電線路停電,則由備用才路供電,采用這種方式雖然簡單、可靠,但供電線路復雜。當發生大面積停電事故時,兩路電源均可能發生停電事故。因此,應急電源作為獨立于電網之外的備用電源.被廣泛應用于各種建筑工程之中。目前,應急電源包括柴油發電機組和蓄電池,近年來,含蓄電池的eps作為應急電源,被廣泛應用,尤其是被用做消防應急電源。
一、EPS應急電源工作原理
在網電正常時,應急電源向負載轉送網電,同時進行蓄電池充電管理,逆變單元不工作;接到消防信號,將網電或應急電(網電故障時)強制送至負荷末端;網電發生故障時,自動轉為應急供電。網電恢復或消防信號解除,應急電源恢復網電工作狀態。
EPS應急電源主要采用SPWM(交流脈寬調制)技術,系統主要包括整流充電器、蓄電池組、逆變器、互投裝置等部分,其中逆變器是核心。整流器的作用是將交流電變成直流電,實現對蓄電池及向逆變器模塊供電;逆變器的作用則是將直流電變換成交流電,供給負載設備穩定持續的電力;互投裝置保證負載在市電及逆變器輸出間的順利切換;系統控制器對整個系統進行實時監控,可以發出告警信號,同時可通過串行口與計算機或Modem連接,實現對供電系統的微機監控和遠程監控。
一般由電網供電轉為EPS應急電源供電及由EPS電源轉為電網供電的切換時間不大于0.1秒-0.2秒。在電網供電正常時,EPS應急電源處于充電飽和狀態(進人浮充電狀態),耗電小于標稱容量的0.1%。
二、EPS應急電源的分類及特點
(1)按照輸出方式劃分可分為:直流輸出型、交直流混合輸出型和交流輸出型。
(2)按照負載特性劃分可分為:應急照明電源和(消防)設備應急電源。
(3)按照運行方式劃分可分為:冷后備式、熱后備式、在線式。
EPS消防應急電源,具有一定的先進性和實用性,它可以實現微機監控和處理,對消防應急照明、卷簾門、消防電梯、水泵、排煙風機等消防設施實現自動控制。此類產品多為高層建筑、機場、電信網絡機房、醫院、重要場館等工程采用。
(1)電網有電時處于靜態,無噪音,小于60dB,不需排煙、防震處理。
(2)自動切換,可實現無人值守。電網與EPS電源相互切換時間為0.1s-0.25s。
(3)帶載能力強,EPS適合電感性、電容性及綜合性負載的設備,如消防電梯、水泵、風機、應急照明等。
(4)使用可靠,在重要場合可以采用雙機熱備方式,確保事故和火災情況下供電可靠,主機壽命可達20A以上,電池5A-10A以上。
(5)適應惡劣環境,可放置于地下室或配電室,可以緊應急負載使用場所就地設置,減少供電線路。
(6)對于某些功率較大的用電設施,如:消防水泵、風機,EPS可直接與電機相聯變頻啟
三、EPS應急電源與同類應急電源比較
(1) EPS應急電源與發電機組比較
用柴油發電機組作為應急電源是目前大部分工程所采用的,也是最常見的應急備用電源,由于柴油發電的容量較大,可并機運行且連續供電時間長,所以已經有較長的應用歷史。然而,無論發電機的起動速度有多快,從停電后使發電機接到起動信號開始,至發電機電壓、頻率等達到穩定可以供電時為止,至少需要數十s至數min,這段時間,所有用電設備均停止工作,就可能造成少數設備的損壞或出現生命財產的安全問題。而EPS的啟動一般不會超過25ms,所以不會影響設備的正常工作。 另一方面,柴油發電機應用在應急供電場合,有諸多不利之處,主要有: (1)在高層建筑中,柴油發電機組一般放在地下室,設計難度大,造價高,配備進風、冷卻、排煙、減震、消音等設施都需要充分考慮; (2)存在火災隱患。其油罐像一個極為危險的“炸彈”,萬一失火,后果不堪設想; (3)日常維護比較頻繁,工作量大; (4)柴油發電機噪音大,產生公害; (5)排煙中有大量的二氧化硫,污染嚴重,影響環保。
(2) EPS應急電源與UPS電源的區別及比較
UPS為不間斷電源(Uninterruptible Power System)的英文縮寫,其注重的是供電參數中的“不間斷”。實現方式為整流一逆變在線運行,蓄電池與逆變器直流母線無斷點,從而保證了輸出電源的連續性。其工作原理為當網電正常時,將網電整流為直流,為逆變器供電,逆變器在線長期運行為負載提供電源,當網電故障時,雖然網電整流的直流電源消失,但蓄電池仍然繼續為逆變器供電。在UPS的工作過程中,在線運行是實現不間斷供電的方式,也是產生問題的原由。目前整流環節、逆變環節的損耗一般10%-15%,而UPS在線運行,這部分損耗以熱量的形式散發出去。而EPS為后備運行或熱后備運行,電池滿電狀態幾乎沒有損耗。而工作原理、應用場合的區別表明UPS無法替換EPS,尤其不能替換應用于消防照明、動力領域(UPS在線運行本身就是火災事故隱患)。
綜上所述,EPS與UPS在經典理論領域有一定聯系,但要解決的問題不同,實現方式不同,不存在技術先進性的差異,更不存在誰先進誰落后的問題。二者如同可以相切,卻不可能同心的兩個圓。大多數情況,二者不具備相互替換性。
四、EPS應急電源的應用領域
(1)EPS應急電源系統一般的備用供電時間為90min或180min(增加供電時間須增加蓄電池容量,同時也增加體積、增加造價),因此,應強調EPS是一種應急電源產品,不是長時間性質的備用電源,它只用于當正常電源故障時,維持重要負載的供電可靠性,保證重要負荷在一段時間內或規定時間范圍內供電的連續性。所以,對正常電源供電可靠性較差的場所,EPS應急電源不能用作常用設備的備用電源。而應選用柴油發電機組或UPS作為備用電源。由此可見,EPS最適合用于消防用電設備的備用電源。
(2)允許中斷供電時間為毫秒級的設備如計算機、程控交換機、數據處理系統、精密電子儀器等不可選用EPS作為備用電源,而應選用UPS電源。
(3)當一級負荷容量不大僅為照明或電話站負荷,又難于從電力系統或臨近單位取得第二低壓電源,且要求連續供電時間低于時,可設EPS作為應急備用電源。
(4)一級負荷中的特別重要負荷允許中斷時間大于0.2S時,可設EPS作為應急電源。
(5)分散的小容量一、二級消防負荷,如消防水泵、防排煙風機、應急照明等,可采用一路市電加EPS或采用一路電源與設備自帶的蓄(干)電池(組)在設備處自動切換。
(6)由于EPS無排氣、排煙、無噪音、無振動、對環境無污染,所以對于有環保要求而不宜選用柴油發電機組的場所??蛇x用EPS應急電源。
(7)對于改造工程,柴油發電機組無法設置的場所,可選用EPS應急電源。
結語
隨著社會的進步和發展,環境要求的不斷提高,消防意識也越來越被人們重視。EPS以其特有的優越性將被人們認識和采用,在一個工程中,它可以靈活的運用在消防供電回路末端、個別重要場合等多種情況。在選擇應急電源上,不再只局限于柴油發電機了,因為它們各自的特點分別適用于不同的工程,這將為整個社會的安全提供更有力的保障。
參考文獻:
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關鍵詞:建筑供配電;應急電源EPS;應用
中圖分類號: TM7文獻標識碼:A文章編號:
Abstract: along with the continuous improvement of the fire control safety regulations, engineering construction safety know rise ceaselessly, the emergency power devices in building engineering gradually a wide range of applications, the emergency power the work principle of EPS, explores the building distribution in the design of the application.
Keywords: building for distribution; Emergency power EPS; application
隨著經濟的發展、建筑水平的提高,越來越多的高層、大型建筑拔地而起,建筑中的消防安全問題逐漸得到重視,如何解決高層建筑、大型建筑中的供電問題,應對突發狀況,保證居民正常用電,保證居民人身財產安全,是目前建筑工程施工中的一項十分重要的任務。應急電源作為一種在突發狀況發生時的緊急供電裝置,在建筑消防安全中起到了很大的作用。選擇正確的應急電源裝置,是配電設計中的關鍵。應急電源EPS作為一種新型的、高效安全的應急電源裝置,在如今的建筑工程項目中,已經得到了很廣泛的應用。
應急電源EPS的運作原理
應急電源EPS的前身是不間斷電源UPS,是UPS更新換代之后的產品,是在固定電源短時間中斷時的應急裝置。當建筑物中的電源發生中斷的時候,應急電源EPS起到一個臨時供電的作用,在通常情況下,建筑供電由市區總電負責供電,當市電超負荷斷電的時候,應急電源EPS會立即切斷總電供電裝置,轉變成應急電源EPS自身的應急供電,應急電源EPS自身存在蓄電池,應急供電的時間長短由蓄電池容量的大小決定。當市區總電恢復時,應急電源EPS會再次切換到市電供電,然后通過充電器對蓄電池進行充電,以備下次突發狀況的產生。
與傳統UPS進行對比
應急電源EPS在繼承傳統不間斷電源UPS的特點的基礎上,又對其他相關功能進行了完善,與傳統的UPS相比,性價比上有很大程度的提高。
在耗能上,應急電源EPS在供電正常時處于休眠狀態,只有當電網發生異常,發生斷電的時候才會提供應急供電,使用功率低、噪音小、能耗量低。
使用壽命長,由于應急電源EPS在正常供電時處于休眠狀態,只有在市電發生超負載斷電的情況下才由蓄電池進行供電,平時處于離線狀態,所以應急電源EPS的使用壽命較長,通常在20年左右,而傳統不間斷電源UPS,由于采用不間斷供電原理,一旦開啟,持續供電,因此使用壽命較短,一般在8年左右。
運行成本上,應急電源EPS采用的是蓄電池供電,由于能耗低、使用壽命長,在維修上節約了很大一部分成本;而傳統的不間斷電源UPS采用的是整流與逆變雙電路供電,長期持續運行,導致耗能量大、使用效率低、維修費用高。通常情況下,應急電源EPS的造價是傳統的UPS造價的60%,成本和不間斷電源UPS相比,要少很多。
過載能力上,應急電源EPS比不間斷電源UPS有很大的優勢。在市電供電正常的情況下,UPS主要負責計算機、醫療設備等專業設備的不間斷供電,但是由于過載能力弱,導致在供電的過程中出現供電不穩的問題,如果想要提高過載能力,就需要增加成本。
在工作環境上,不間斷電源UPS由于持續工作,能耗量大,因此在環境的挑選上,最好選用有空調、無灰塵的機房中,方便散熱;而應急電源EPS在工作環境的挑選方面要求不是很嚴格,一般的工作環境都可以使用。
通過對比,不難發現,應急電源EPS無論是在能耗上、使用壽命上,還是運作成本、工作能力上,較傳統的不間斷電源UPS都有所提高,在歐美等發達國家中,應急電源EPS已經取代傳統的不間斷電源UPS,得到廣泛的應用。
與普通發電機組的對比
在目前建筑工程配電設計中,通常采用發電機組進行供電。應急電源EPS與發電機組相比,也占有很大的優勢。
在耗能上,應急電源EPS比普通的發電機組要節省很多,應急電源EPS功率地、噪音小、能耗量低;而普通的發電機組使用功率高、噪音很大,在能量節約方面,不如應急電源EPS。
在質量上,應急電源EPS具有穩定高效的特點;而發電機組由于電波頻率不穩定,導致供電電壓不穩,供電效率較應急電源EPS相比要低很多。
在成本上,普通的發電機組由于有多個輔助部分組成,在設施造價上要比應急電源EPS高上很多;另外,應急電源由于能耗量小,使用壽命長,在維護上,不需要投入太多的成本,而發電機組則需要有專業的技術人員進行定期的維護。
在工作環境上,應急電源EPS由于主體是一個蓄電池,體積小,占地面積小,適用于一般場所;而發電機組設備多且復雜,占地面積大,加之在運行過程中排放二氧化硫等氣體,因此在庫房選擇上,需要挑選安全性高的專業庫房。
應急電源EPS工作模式
應急電源EPS的工作模式主要有三種:市電供電正常模式、市電供電異常模式與手動維修旁路工作模式。
市電供電正常模式
在市電供電正常的情況下,應急電源EPS處于休眠狀態,通過充電器,向應急電源EPS的蓄電池進行充電,不影響用戶的正常用電負載。
市電供電異常模式
在市電供電出現異常,發生斷電的情況下,應急電源EPS的蓄電池,會通過變換逆變器,向用戶提供電能,保證用戶正常用電,保障用戶人身和財產安全。
手動維修旁路工作模式
在維修的時候,如果要求在不斷電的情況下進行維修,關掉自動旁路的開關與正常工作時的輸出開關,打開手動維修旁路線路的開關,就可以實現在不斷電的情況下對線路進行維修。
應急電源EPS在配電中的應用
應急電源EPS的負載類型主要包括:應急照明負載、應急照明/混合動力負載、應急動力負載三種,根具體負載功率的規定要求嚴格選擇負載類型。
應急照明負載
應急電源EPS提供應急照明負載,保證用戶正常照明需求,根據規定,應急照明EPS啟動時,啟動時間不得超過5秒,在高危險區域,啟動時間不得超過0.25秒;要保證充分利用市電,在市電正常供電的情況下,對蓄電池的充電要保證90分鐘以上,以保證異常狀況發生時充分供電。
應急照明/混合動力負載
應了解各用電設施的功率數據,根據用電設施功率的不同,選擇適當的EPS輸出功率,根據規定,EPS輸出功率應為供電機額定功率的6倍,并且啟動時切換時間要小于0.15秒。
應急動力型負載
應急動力型負載分供電機直接啟動方式與供電機變頻啟動方式兩種:
供電及直接啟動方式選擇應急電源EPS輸出功率應為供電機額定功率的6倍左右,在任何情況下,均可保證供電的正常運行。
變頻啟動方式采用變頻啟動,延長切換時間,降低了啟動時的電流消耗,EPS輸出功率可以定為供電機額定功率的14倍,降低運行成本,但是可能造成供電間斷,影響用戶用電。
結束語:隨著消防意識的不斷提高,相關部門對建筑配電設計中的應急供電設施的重視度也越來越高,為了保障用戶的人身和財產安全,選擇合適的應急電源設施尤為重要。應急電源EPS具備能耗量低、噪音小、成本低以及供電效率高等特點,在市電發生異常時,能夠及時有效的保證建筑物正常供電,使用戶的人身財產安全及時得到保證,實踐證明,應急電源EPS是目前建筑物供配電設計中應急供電設備的理想首選。
參考文獻:
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eps應急電源范文3
關鍵詞: PWM整流器 EPS應急電源 工作原理
1.引言
GB50045―95(2001年版)規定:“一級負荷應由兩個電源供電,當一個電源發生故障時,另一個電源應不致同時受到損壞。一級負荷別重要負荷,除上述兩個電源外,還必須增設應急電源?!背S玫膽彪娫从邢铝袔追N:(1)獨立于正常電源的發電機組;(2)供電網絡中有效地獨立于正常電源的專門饋電線路;(3)蓄電池。應急電源包括柴油發電機組、EPS和UPS。EPS尤其適用于當高層建筑消防設施沒有第二路市電,又不便于使用柴油發電機組的場合。PWM整流器具有功率因數可為“1”,交流側電流為正弦波和電能可以雙向傳輸等優點。下面先介紹PWM整流器的工作原理,再提出把充電電路與逆變電路集為一體的新型EPS電源。
2.PWM整流器工作原理
PWM整流器采用全控型開關管取代傳統的半控型開關管或二極管,以PWM斬控整流取代了相近整流或不控整流,具有以下幾大優良性能:
(1)交流側電流這正弦波。
(2)交流側功率因數可控(如單位功率因數控制)。
(3)電能雙向傳輸。
(4)較快的動態控制響應。
顯然,由于電能的雙向傳輸,PWM整流器不是傳統意義上的AC/DC變換器。當PWM整流器從電網吸收電能時,其運行于整流工作狀態,作為整流器工作;而當PWM整流器向電網傳輸電能時,其運行于逆變狀態,作為逆變器工作,所以PWM整流器是集整流與逆變于一身的新型變換器。PWM整流器模型電路圖如圖(1)所示:
圖(1) PWM整流器模型電路圖
其中E為電網電壓,L是網側電感,R是網側等效電阻。交流側電壓具有如下關系:
E=VL+RI+V (V為整流橋交流側電壓)
在穩態條件下,各電壓的矢量關系如圖(2)所示:
圖(2) 電壓矢量關系
電網電壓E作為實軸坐標系,即有功分量。從圖上可知,RI,VL都是由電流I決定的??刂齐娏魇噶縄與E的夾角φ就可以進行網側功率因數控制,當電流矢量I在第一、四相限時,有I*E*cosφ>0,PWM整流器吸收電網有功功率,此時PWM整流器是真正意義的整流器;當電流矢量I在第二、三相限時,有I*E*cosφ<0,PWM整流器則向電網提供有功功率,此時,PWM整流器則是逆變器。只要控制電流I的大小和φ,就可以控制PWM整流器的工作狀態(整流/逆變)和功率因數。電流|I|一定時,|VL|也一定,忽略R的影響,電壓矢量關系如圖(3)所示:
圖(3) Φ=0(整流);φ=π(逆變)
3.傳統的EPS應急電源
3.1應急電源
工程供電設計中對于一二類重要負荷需要考慮供電連續性的措施,除了雙電源、雙回路供電外,還配有應急電源。應急電源是與電網在電氣上獨立的各種電源,包括柴油發電機組和蓄電池,其中蓄電池又分為EPS和UPS。柴油發電機組作為傳統的備用應急電源,輸出功率大,供電時間長,但切換時間相對較長,有噪音干擾,供電質量不高,成本高,廣泛應用于賓館、飯店及其它重要負荷的供電場所。UPS是在電網正常供電時,電網經過整流電路給蓄電池浮充,同時,逆變電路工作,給負載提供電能,當電網異常時,逆變電路繼續工作,切換時間小于10ms,由于UPS一直處于工作狀態,效率約為80%―90%,成本比較高,主要應用于銀行、證券和電信等重要場合。
3.2EPS
EPS應急電源是以CPU為核心,加上整流充電模塊、逆變放電模塊、旁路切換模塊和蓄電池組成的智能供電模塊,采用高電子集成模塊化結構的強弱電一體化系統,是一種高科技環保產品。它在緊急的情況下作為重要負荷的第二或第三電源供給,可望替代不少場合的柴油發電機組和UPS。它采用智能芯片控制,維護簡單,自動操作,市電異常時,即市電小于187V或高于242V,自動切換,切換時間小于0.5s,可無人值守;采用IGBT逆變橋PWM控制,供電電壓穩定,逆變頻率穩定,波形好;平時處于睡眠狀態(浮充),逆變橋不工作,電能損耗小,放電效率高。它主要適用于電梯、消防、安防、應急照明、醫院手術室和實驗室等重要場合。傳統的EPS采用后備式結構,如圖(4)所示:
圖(4) 傳統EPS工作原理
從圖中可以看出,充電電路與放電電路是分開的,當市電正常供電,切換開關Ks接通市電,應急電源處于整流狀態,蓄電池浮充,逆變電路不工作。當市電異常時,切換開關接通逆變電路,應急電源進入逆變狀態,并停業充電;同時,檢測蓄電池組端電壓,當端電壓小于放電終止電壓時,蓄電池放電完畢,停業放電。再加上蓄電池組過壓、欠壓保護;輸出交流過壓、過流、高溫、短路保護等功能就組成了傳統EPS應急電源的全部功能。
4.新型EPS應急電源工作原理
根據傳統的EPS應急電源,任何時候充電電路與逆變電路都只有一個電路工作,是一種互斥關系,而且需要配置兩套驅動電路,分別驅動整流橋和逆變橋。在結構上有一定的臃腫,控制復雜,功耗高,成本高。充電電路與放電電路都是由IGBT及二極管組成的橋路,它們的驅動電路都是由IGBT驅動芯片及其一些電路組成,結構完全相同。如果可以把充電、放電兩部分電路合為一體,則結構簡化,控制簡單化,系統可靠性也相對提高,更重要的是產品成本低,功耗也相對減少一半。而PWM整流器則提供了理論依據,這兩者都就是設計新型EPS應急電源的出發點。
4.1新型EPS工作原理
新型的EPS應急電源工作原理如圖(5)所示:
圖(5) 新型EPS工作原理
從圖中可以看出,它也是后備式電源。只是在結構上“充電電路”與“逆變電路”合并為一個“整流/逆變橋”,比傳統的EPS應急電源簡單。其中,整流逆變橋是PWM整流器。具體的工作原理是這樣的:當市電正常時,Ks合并,即市電同時給負載和電池供電,PWM整流器工作于整流狀態,蓄電池浮充。當市電異常時,為了防止電能回饋電網,Ks斷開,由電池給負載供電,PWM整流器工作于逆變狀態,蓄電池放電。同時,檢測蓄電池端電壓,直到端電壓下降到放電終止電壓時,即蓄電池放電完畢,自動關閉PWM整流器。重新充電才能重新使用。由于PWM整流器能夠控制功率因數,因此給定電流信號應與電網電壓同相(整流),或者反向(逆變),可以單位功率因數控制,凈化電網,提高效率。
4.2系統結構
新型EPS具有傳統EPS應急電源的功能,各種報警、參數設置與顯示和通訊功能等。新型EPS還可以對蓄電池進行更全面的監控,如單節電池電壓檢測,容量檢測,更理想的充電過程等。系統結構框圖如圖(6)所示:
圖(6) 系統結構框圖
4.2.1輔助電源
PWM整流器擔任了兩重任務,給蓄電池充電與放電,為了能夠持續工作,驅動電路絕不能出現斷電現象。開機時,首先“輔助電源1”給驅動電路供電,蓄電池充滿電后,“輔助電源2”同時給驅動電路供電,以防電網突然停電。市電異常時,“輔助電源1”自然也斷電,但是“輔助電源2”照常供電,不會影響PWM整流器的工作。
4.2.2電量檢測
在EPS工作期間,我們應同時檢測以下幾個電量(電流或電壓):
(1)市電電壓E,以便決定PWM的工作狀態。
(2)PWM整流器交流側電壓V,作為逆變時輸出電壓的反饋信息。
(3)PWM整流器交流側電流I,用于功率因數控制,以及作為整流時電流內環的反饋信息。
(4)蓄電池端電壓Vdc,作為整流時電壓環外環的反饋作息,也對蓄電池進行各種操作的依據(恒流充電,恒壓充電,浮充,停止放電)。
(5)PWM整流器直流側電流I′,蓄電池容量檢測的主要參數,蓄電池容量為放電電流與放電時間的乘積。
4.2.3容量檢測
蓄電池在使用過程中,容量是不斷下降的,當電池容量衰減至初始值的80%時,進入快速失效期,容量衰減加快,普遍認為容量低于初始值的80%的蓄電池為失效電池。若沒有發現失效電池而繼續使用,將埋下安全隱患??梢婋姵厝萘渴呛苤匾囊粋€參數,應不定期檢測。進行容量檢測時,控制放電電流I′為一指定的恒定值,并計時,當電蓄電池電壓下降到放電終止電壓時,即放電完畢,停止放電和計時,并立刻對蓄電池充電。
4.2.4工作狀態切換
由于該EPS電源添加了蓄電池容量檢測功能,此時,PWM整流器工作于有源逆變狀態,那么PWM整流器就有三個工作狀態:整流,有源逆變和無源逆變,它們之間的關系如下:
(1)市電正常時
整流:依次給蓄電池恒流充電、恒壓充電和浮充,控制對象是PWM整流器直流側電壓和交流側電流波形。
有源逆變:容量檢測時間到,控制對象是PWM整流器直流側電流和交流側電流波形。
(2)市電異常時
無源逆變:斷開開關Ks,控制PWM整流器交流側電壓為220V,電流為正弦波,頻率為50HZ。
4.2.5控制電路
這是EPS應急電源的控制核心部分,實現各種工作狀態的切換控制,以及各種控制算法。對各種采樣進行轉換和存儲,鍵盤輸入信息能夠修改程序中的參數,并把一些重要變量的實時值送給顯示單元,還能進行各種必要聲光報警,有需要時,還得與上位機進行通信,實現更為友好的人機交互界面,或者遠程通訊,實現遠程監控與管理。
5.結語
根據PWM整流器能夠雙向傳輸能量并且同時進行功率因數校正,把傳統EPS充電功能與逆變功能統一由一個PWM整流器完成,控制還是由一片智能芯片完成,同時增加了單位功率因數控制和電池容量檢測功能,降低了系統的功耗和成本,功能卻更加強大。因此,新型EPS應急電源具有更廣泛的應用前景,是應急電源研究和開發的一個重要方向。
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eps應急電源范文4
關鍵詞:EPS應急電源;PLC故障診斷;電壓跌落時間
PLC控制系統的故障處理在很大程度上依賴于其系統自帶的診斷信息,近期一大型泵站PLC控制系統發生了一次較為特殊的故障,供電電壓跌落導致的故障PLC系統給出的故障診斷信息卻是機架故障,未能直接指示故障點,導致故障處理過程失誤,文章分析了診斷失真的原因,提出了對診斷信息綜合研判的觀點供處理類似故障工作作為參考。
1 故障現象
該泵站PLC控制系統由5個機架構成,一個主機架,4個擴展機架。系統配置如圖1所示。
2015年2月17日3點56分,主機架CPU停機,所控制水泵、閥門等設備全部停止運行,造成大面積停供事故。
故障記錄提示,CPU停機的原因是1#從機架故障,系統內又沒有下裝機架故障中斷處理模塊OB86,導致CPU停機響應。重新啟動CPU后,運行正常不報故障??紤]到該泵房的重要性,為避免事故再次發生,決定對可能造成1#從機架故障的因素進行預防性消除。根據故障提示信息,對1#從機架與0#主機架之間的連接電纜和接頭進行更換,更換0#主機架上的460和1#從機架上的461接口模板,更換從機架上的背板和PS407電源模板,檢查信號模塊,下裝機架故障中斷處理模塊OB86。上述措施實施完畢后,重新開機投入運行。
系統運行到當天9點16分,故障再次出現,系統所控制設備大面積停運,因下載了機架故障中斷處理模塊OB86,CPU沒有停機,但1#從機架上控制的閥門組全部關閉,造成部分管網斷水。
如圖2所示,系統220伏交流電源引自EPS應急電源,經QS0開關受電后,分配給5個機架的PS-407電源模板。查閱EPS的運行記錄,發現故障發生的對應時間點有電源切換動作,切換原因為市電電壓超限,本機電壓超限設定值為±20%額定輸入電壓,判斷EPS應急電源切換和PLC系統故障有相關聯系。隨后,為驗證兩個事件的相關性,進行EPS切換實驗,斷掉EPS市電進線電源,EPS自動切換到逆變運行狀態,切換過程中PLC各機架沒有明顯異常,但1#機架所控制閥門組等設備動作關閉。查詢PLC診斷記錄,發現PLC報出與前兩次故障時相同的診斷信息,至此,驗證了PLC故障是由EPS應急電源切換引起的。
2 EPS的工作原理
EPS應急電源采用單體逆變技術,集充電器、蓄電池、逆變器及控制器于一體,內部設計了電池檢測、分路檢測回路,其主要部件的工作原理框圖如圖3所示。
如原理框圖所示,當市電正常時,由市電經過互投裝置給負載供電,同時進行市電檢測及蓄電池充電管理。當市電供電中斷或市電電壓超限(±15%或±20%額定輸入電壓)時,互投裝置將立即投切至逆變器供電,在電池組所提供的直流能源的支持下向負載供電。當市電電壓恢復正常工作時,EPS的控制中心發出信號對逆變器執行自動關機操作,同時還通過它的轉換開關執行從逆變器供電向交流旁路供電的切換操作。EPS在供電回路切換過程中會產生幾毫秒至幾百毫秒的斷電間隙,其斷電間隙長短依不同產品而不同。
3 故障處理及原因分析
經檢查動力配電記錄,在EPS應急電源這兩次切換的時間段,動力電源并沒有10%以上的電壓波動,因此判斷EPS應急電源本身存在誤檢測或誤動作故障,更換EPS控制單元后,故障沒有再次出現。故障雖然得到了解決,但故障的現象卻難以理解,即同樣在EPS切換間隔內5個機架都有短暫失電過程,為什么只有1#機架報故障呢?
西門子S7-400系列PLC使用的PS-407電源模板其內部整流部分有儲能電容,當瞬間供電電壓跌落時,儲能電容釋放能量,短時間內可能不導致PLC停機,如果EPS切換時間小于PLC的允許電壓跌落時間,則PLC不會停機。該系列PLC的允許電壓跌落時間指標沒有明確的表述,但根據工作經驗,西門子S7-414型號單機架的情況下,允許電壓跌落時間在100ms至280ms之間,這個時間與機架所帶負載直接相關,同一機架帶模板越多,維持時間就越短。EPS應急電源產品手冊給出的切換時間指標為
4 結束語
通過本次故障的分析,可以得出如下結論:
(1)PLC故障診斷信息在一些特殊情況下并不一定能夠直接定位故障點,信息的應用應進行綜合研判;
(2)PLC的機架電源有一定的容許電壓跌落能力,工程應用中可以適當應用,可以作為控制系統不間斷電源選擇配置的一個約束條件,即不間斷電源選擇配置切換時間指標時只要滿足小于PLC系統容許電壓跌落時間即可,無需提出過于苛刻的要求;
(3)PLC系統在設計時,應考慮各機架間的負載平衡。
參考文獻
[1]武保同.數字EPS應急系統若干技術的研究[D].吉林大學,2011.
[2]葉大鏞.PLC的通用故障診斷方法[J].鄂鋼科技,2014,2.
eps應急電源范文5
關鍵詞:重要負荷;供電方式;應急電源
引言
隨著經濟社會的發展,中斷供電造成的損失和影響越來越大,如何滿足客戶對高度可靠供電的需求,特別是保障重要負荷的連續供電,是長期以來一直存在,也是目前越發重要的問題。
1. 重要負荷的定義和分級
研究重要負荷的最佳供電方式,首先要明確重要負荷的定義和分級,按照國家有關標準[1],電力負荷應根據可靠性要求和停電產生的影響分為一級負荷、二級負荷及三級負荷。通常我們所說的重要負荷,是指一級負荷、二級負荷,重要負荷中斷供電將對人身、設備安全以及社會經濟、政治發展造成重大影響。
2. 雙重電源供電
如何保障重要負荷的連續供電,主要方法有2種,一是雙電源供電,二是配置應急電源。按照國家有關標準,一級負荷應配置雙重電源供電,且兩路電源不應同時受到影響,即具備相互獨立性。一級負荷別重要的負荷,還應增設獨立的應急電源,其它普通負荷不得接入應急供電系統,供電電源的切換時間應小于設備允許中斷供電時間,以保障設備不間斷運行。這是國標規定的最低要求,實際情況可根據需要提高配置要求。
以某銀行為例,其內部重要計算機系統和安防系統屬于一級負荷中的特別重要負荷[2]。因此,該客戶首先必須滿足兩路電源供電,且要求兩路電源相互獨立,也就是說當其中一路電源發生故障時,另一路電源不應同時受到影響。嚴格意義上來講,無法做到兩路電源完全獨立,因為在高電壓等級上兩路電源是來自同一主網的,但是在工程建設的時候,應當盡可能考慮兩路電源來自不同變電站或者變電站的不同母線,并且要避免電纜同溝、架空線同桿,實際工作中因兩路電源同一通道引起的全站失電的情況并不少見。兩路電源宜考慮同一電壓等級,這樣可以互為備用。當變電站有了兩路電源以后,我們要考慮如何向末端的重要負荷提供兩路電源,并且滿足允許停電的時間要求。一般也有兩種方式,一是通過BZT(備用電源自動投入裝置),二是通過ATS(自動轉換開關),兩種方法原理相似,都是在正常電源失電情況下自動投入備用電源。區別是,BZT一般用在高壓或者低壓母線,適用于大負荷自動投切,例如該銀行若裝設10kV備自投,就可以在電源1故障情況下,自動轉換到由電源2帶全站負荷;而ATS一般用在低壓末端負荷,設置靈活、簡便、切換時間短,目前蘇州某開關廠的ATS開關轉換時間可以做到60ms,約3個周波,經實際檢驗電腦主機在轉換過程中沒有重啟,但顯示屏短暫熄滅。
3. 配置應急電源
按以往的運行經驗來看,兩路電源加上BZT或ATS的供電方式無法滿足一級重要負荷別重要負荷對于供電可靠性、連續性的苛刻要求,因為地區大電網在電壓等級上是并網的,而對于電氣故障,并沒有萬全之法將其限制在某一范圍內部。因此,對于一級重要負荷別重要負荷應配置獨立應急電源,也就是應急電源與電網不并列運行,不受市政電網的影響。一般情況下,可選擇下列電源作為應急電源:獨立于正常電源的專用的饋電線路、客戶自備發電機組、 蓄電池或干電池。在民用建筑供配電系統中,配置專用線路是比較困難的,經濟成本也非常高,因此通常選擇柴油發電機或蓄電池組作為應急電源。對于允許中斷供電時間為 15s以上的重要設備,可選用快速自啟動的發電機組,這是考慮到目前快速自啟動的發電機啟動時間一般約為10s,恰能滿足要求;而對于允許中斷供電時間為毫秒級的設備, 可選用不間斷供電裝置,目前常用的有UPS、磁懸浮飛輪儲能移動電源車等,后者代價昂貴,約1000多萬一輛,且在實際應用中,該類型電源車技術要求高、設備運行條件苛刻,因此應用并不廣泛。
UPS的原理是利用蓄電池作儲能設備,當市電輸入正常時,市電經穩壓后供應給負載使用,同時向蓄電池進行充電;當市電中斷時,將電池的直流電能,通過逆變向負載繼續供電。UPS應具備過載保護功能,當發生超載(150%負載)時,自動轉為旁路狀態,設備由市電直接供電;在負載正常時,UPS自動返回正常工作狀態。當發生嚴重超載,例如負載超過200%額定負載時,UPS主機立刻跳開逆變器輸出開關,并轉為旁路狀態,此時前級輸入空氣開關可能因過負荷保護動作跳閘。目前UPS在大型計算機系統、數據中心、醫療系統、監控系統等對停電時間非常敏感的場所應用非常廣泛[3]。
EPS是另一種常見的蓄電池型應急電源,它屬于UPS的一種變型產品。EPS的電源切換時間約為0.1~0.25 s,也可以根據客戶需求定制更短切換時間的產品。EPS應用的設備允許短時間中斷供電,目前主要產品有集中供電式應急照明電源、消防動力等電感性負載或混合負載供電用應急電源、帶變頻啟動功能,可直接與電動機相連的專用電源。EPS可以部分替代柴油發電機,對分散的、小容量的重要負荷供電。與柴油發電機組相比,EPS具有無排氣、無排煙、低噪聲、維護簡單、可無人值守自動操作及運行成本低的優點,是目前較受客戶歡迎的應急電源類型,它的缺點是電池供電時間較之發電機要短很多,且其內部蓄電池經過一定時間后需要修護、更換。
任何一種類型的應急電源,均要求保證有可靠措施防止與正常電源并列運行,原因有兩點,一是保證應急電源的專用性,防止常用電源故障時應急電源向普通負載送電而失去作用,二是防止EPS向上級供電線路、設施倒送電引起人身傷害等不安全事件。
一般情況下,一個工程會有多種應急電源,共同組成一個可靠的供電系統。下面介紹一種我認為較為經濟、可靠的供電方式。10kV兩路電源同時供電,主接線方式為分段單母線,設高壓聯絡開關,10kVⅠ段母線供#1主變、#2主變,10kVⅡ 母線供#3主變、#4主變,#1主變與3#主變低壓側聯絡,#2主變與4#主變低壓側聯絡。分別設置應急照明母線和應急動力母線,應急照明正常電源由#1變供,應急照明備用電源由集中式EPS提供,發電機與#3變各出一路經切換后供至EPS;應急動力正常電源由#3變供,應急動力備用電源由發電機與#1主變各出一路切換后供給。重要計算機房等不允許中斷供電的負荷單獨配置UPS以保障不間斷供電。
4. 應急母線優化方案
由于發電機的成本高、占地大,因此一般發電機組的輸出容量有限,但消防負荷往往裝機容量較大,比如消防水泵、排煙風機、消防電梯等裝接容量都很大,即使考慮同時率,發電機組的輸出仍非常吃緊。目前很多客戶,應急母線只是用來供應急照明和消防負荷,也就是用來保障生命安全的負荷,這樣做無可厚非,因為保障生命是第一位的。但是同時也非??上?,為了給消防負荷讓道,很多重要負荷無法接入應急母線。假設在未發生消防災害(火災、水災等)的情況下發生電源故障停電,但除了消防負荷外的重要負荷又未接入應急母線,因此無法使用發電機向其供電,發電機只能閑置。經過實踐統計,消防災害的發生比停電的發生率要低得多,因此這種常規應急母線的設計使得發電機組大部分容量閑置。如何最大限度的發揮應急發電機組的作用,是一個值得思考和研究的課題。設計一套應急母線和發電機組專用的負荷控制系統應能較好的解決上述問題。比如,應急母線的裝接容量為發電機組容量的150%―200%,為所有接入應急母線的負荷定義優先級,比如消防和應急照明為一級,監控和安保系統為二級,重要會議室或生產設備為三級,正常供電時實時檢測各類負荷,輸送至控制系統并存儲;當正常電源故障時,控制系統根據存儲的數據判斷是否需要甩負荷;例如,故障發生時,應急母線總負荷達到發電機容量的120%,則系統根據預先設定將最低級別的20%以上負荷對應的開關跳閘,然后再啟動發電機組;發電機運行時,也要實時檢測負荷并由系統自動控制閉鎖部分開關或者直接跳閘。這套系統要有一個消防優先功能,即若要使用消防負荷,其他負荷全部跳閘或禁止合閘。
參考文獻:
[1] GB50052-2009, 供配電系統設計規范[S].
[2] JGJ16-2008, 民用建筑電氣設計規范[S].
eps應急電源范文6
應急10度電費能撐大概6天,應急電源由充電器、逆變器、蓄電池、隔離變壓器、切換開關等裝置組成的一種把直流電能逆變成交流電能的應急電源。在集中供電的應急電源是在建筑物發生火情或其他緊急情況下,對疏散照明或其他消防、緊急狀態急需的各種用電設備供電的電源。
EPS應急電源系統主要包括整流充電器、蓄電池組、逆變器、互投裝置和系統控制器等部分。其中逆變器是核心,通常采用DSP或單片CPU對逆變部分進行SPWM調制控制,使之獲得良好的交流波形輸出;整流充電器的作用是在市電輸入正常時,實現對蓄電池組適時充電;逆變器的作用則是在市電非正常時,將蓄電池組存儲的直流電能變換成交流電輸出,供給負載設備穩定持續的電力;互投裝置保證負載在市電及逆變器輸出間的順利切換;系統控制器對整個系統進行實時控制,并可以發出故障告警信號和接收遠程聯動控制信號,并可通過標準通訊接口由上位機實現EPS系統的遠程監控。
(來源:文章屋網 )