電廠是自動化程度較高的特殊生產企業，自動化生產設備依賴於供電系統的安全穩定運行。在現代電廠中，大容量機組發電機的DCS控制系統，包括各種熱工自動化裝置，如自動調節用集合儀表、汽輪機電液數字調節裝置、鍋爐聯鎖及安全監控系統FSSS、汽輪機監控儀表(TSI)、協調控制系統(CCS)等。，都需要可靠的供電，這就要求無論機組本身廠用電中斷還是電網故障，都不能中斷供電。這就要求大容量機組不僅要有能安全停運機組的事故安全電源，還需要有能為控制、監視裝置和事故後狀態參數記錄裝置提供高供電質量和不間斷供電的交流不間斷電源。
1，DCS系統電源保護方案:
冗余電源系統用於市場上的特殊電源。根據電力系統的應用負荷和環境，采用先進技術制造的工業級交流保護電源完全可以滿足電力DCS系統和其他負荷對供電可靠性的要求。
(圖:UPS應用方案)
該方案的優點:
1)為電力行業量身定制的專業UPS，適應電力行業內部惡劣的電網環境，既滿足了電力行業的負荷需求，又免去了用戶對負荷三相不平衡的擔憂。
2)1+1冗余並聯工作模式為已經可靠的供電系統增加了壹把安全鎖，滿足電力行業用戶對UPS高可靠性指標的極致需求。
3)充分利用電力行業的220V/110V大容量電池組，可以最大化UPS的備用時間，節省電池組的安裝空間和前期投資。
4)選擇旁路隔離變壓器，實現輸入和輸出的完全隔離，保證輸出的零地電壓
5)豐富的幹觸點監控信號可納入電廠自身的DCS監控系統；如有問題及時匯報，便於值班人員實時監控UPS。
大型數據中心解決方案
大型數據中心的基礎設施系統主要分為供電、環控和機房監控管理系統。因為大型數據中心承載著企業、集團、機構的核心業務，重要性高，不允許業務中斷。因此，大型數據中心壹般按照TIA942的Tier4標準建設，可靠性要求在99.99999%以上，以保證數據中心在非正常故障和正常維護下能夠正常工作，核心業務不受影響。
1，供電系統，通常選擇多個市政電源作為備用，機房配備專用柴油發電機系統作為備用供電系統。通過ATS(自動轉換開關)切換商用電源房、商用電源房和柴油發電機房，為數據中心的UPS(不間斷電源)、空調和照明設備供電。由於大型數據中心業務的重要性，通常采用雙總線供電方案來滿足大型數據中心服務器等IT設備的高可靠性功耗要求。雙母線供電系統，有兩個獨立的UPS供電系統(包括UPS配電系統)。在任何壹條供電總線(供電系統)需要維護或出現故障的情況下，另壹條供電總線仍能承擔全部負荷，保證機房業務供電，保證數據中心業務不受影響。選擇SPM(服務器電源管理器)進行UPS輸出和服務器等IT設備輸入之間的電源分配和管理，以監控和管理每個機櫃的功耗，提高供電系統的可靠性和可管理性。對於雙電源供電的服務器等IT設備，直接從雙總線供電系統的兩條總線上取電，可以保證用電的高可靠性。對於單電源的服務器等IT設備，通常選擇STS(靜態開關)切換壹組電源總線進行供電。當供電總線無法正常供電時，STS會自動快速切換到另壹條供電正常的總線，保證服務器等IT設備的可靠用電。
2、環境控制系統，通常選擇機房精密空調來調節數據中心的環境，保證服務器等IT設備的運行環境。對於高熱值的服務器等IT設備，通常選擇高通孔隙率(壹般大於70%)的機櫃，以提高進出機櫃的風量；櫃體面對面、背靠背布置，在機房內形成冷熱隔離風道，提高制冷效率；空調采用下送風方式，保證機房送風均勻，提高制冷效率。
在壹些功率密度特別高的場合(發熱量超過5kw/櫃)，容易產生局部熱點，造成隱患。為了消除局部熱點，需要采用相應的高熱密度解決方案。比如，開放方案是在局部熱點出現的地方安裝制冷終端XD，加強局部制冷能力以消除局部熱點；封閉方案是將高功率密度設備放置在封閉的機櫃內，機櫃內的制冷循環可以高效制冷散熱。
3.機房監控管理系統。大型數據中心需要管理電源、空調等設備的運行狀態，還需要監控機房內部環境，如溫濕度、漏水、煙霧等參數，確保數據中心工作在正常範圍內。並實時監控和管理數據中心設備運行參數和環境量，同時進行遠程監控和管理，實現無人值守機房。基本組成和功能
壹般UPS電源主要由充電器、逆變器、系統開關、蓄電池4和控制部分組成。
UPS電源各部分的功能簡述如下:
1.充電器的作用
從主電源吸收能量，通過橋式晶閘管整流電路和阻容濾波電路產生直流電，並將直流電提供給蓄電池和逆變器。
2.變頻器的主要功能
將來自充電器或電池的直流電轉換成交流電輸出。也有人稱逆變器為DC/交流轉換器，它是UPS電源的核心部件。逆變器的性能對UPS電源的輸出波形、效率、可靠性、瞬態響應、噪聲、體積和重量有決定性的影響。UPS電源的性能主要取決於逆變器的性能。
3.靜態開關的主要功能
靜態開關的主要作用是保證UPS供電系統不間斷供電。UPS電源正常時，逆變器輸出交流電作為電腦設備的主電源(或者市電經過調壓器後直接供給電腦)。當下列情況發生時:
(1)當計算機設備啟動或發生浪湧過載時；
②變頻器出現故障時。
通過電壓檢測信號，靜態開關將負載從逆變電源快速轉移到市電電源。壹旦恢復正常，檢測到市電電壓和逆變器電壓同步且同頻時，就會切換到逆變器供電。靜態開關是完成轉換和保證可靠不間斷供電的關鍵設備。
4.電池的主要功能
蓄電池是儲存電能的裝置。正常供電時，DC電源給電池充電。它將電能轉化為化學能並儲存起來。當市電中斷時，UPS電源將依靠蓄電池儲存的能量輸出直流電，以維持逆變器的正常運行。即化學能轉化為電能供逆變器使用。
5.控制部分的主要功能控制部分在UPS電源中起著非常重要的作用。通過合理的控制，UPS電源可以按照設計要求為計算機提供穩定可靠的電源主控站(後臺)。
它由監控站、工程維護站、系統接口等組成。，並使用管理分析軟件處理接收到的數據，並通過Web發布。工程維護人員可以登錄服務器查看全廠所有在線設備的運行狀態，完善歷史和實時數據分析和統計。根據現場設備的需要，可以選擇監控功能儀表或設備運行狀態信息采集儀表(EII)。EII通過RS-232/485口與電能表、電池采集模塊、DC屏、UPS等智能設備通信，將監控數據轉換成符合通信協議的數據包，連接到局域網，傳輸到主控室的服務器。壹個獨立完整的專家系統包括以下幾個部分:
系統主機:由下行串口通道、數據處理器、顯示器和上行串口通道組成。下行串行通道通過RS-485總線訪問電池電壓采集模塊，采集數據並管理電壓采集模塊。數據處理器完成數據解壓縮、數據計算和存儲管理，將處理後的數據壹部分發送給顯示器，另壹部分通過上行串行通道發送給協議處理器或發送給上層管理系統。
數據采集組:可以根據用戶需求確定數據采集需求，配置相應的采集儀器。壹般由電池電壓采集模塊、電流、溫度、功率等組成。該模塊具有良好的隔離性、強絕緣性、高可靠性和安全性。數據采集可以分組，每個模塊可以采集壹定數量電池的電壓，可以配備電流和溫度傳感器。這些模塊通常通過RS-485與系統主機相連。
協議處理器:帶有協議處理器的接口板，用來處理各種通信協議。可以實現:①主機發送的電池電壓、電流、溫度等信息，按照約定的協議進行編碼、打包，發送到遠程服務器；②對遠程服務器發送的遙控和遙控調節指令進行解碼，並發送給上位機進行實時控制。
放電模塊:可以快速測量電池的DC內阻，即時測試電池的性能。大功率放電模塊可以提供瞬時大電流沖擊負載。
遠程服務器:在局域網內實現計算機數據通信，通過本地post遠程訪問現場電池監控系統，接收並分析數據，通過Web服務器發布數據。壹.概述
隨著經濟的快速發展和基層央行對網絡建設認識的加深，近年來中心機房的建設和改造如火如荼。但隨之而來的是越來越龐大的電費，以及中心機房建設的投資，其中電氣、供電、制冷等系統設施占投資比例超過壹半。高功耗使得整個數據中心高成本運行，中心機房面臨著“建而不用”的尷尬局面。
降低中心機房的運行成本和節能成為基層央行相關部門關註的問題。節能可以從以下幾個方面入手。壹是機房環境的節能，包括制冷環境和供電環境；其次，從IT硬件設備節能，降低IT設備能耗；最後是IT設備中集成電路的節能，如CPU等。UPS是交流電源中最重要的部分，機房幾乎所有的IT設備都由UPS供電，因此提高運行時的能效勢在必行。UPS的節能必須從方案、電池、配電等各個方面進行。
第二，靈活規劃按需擴容
壹般市政中心機房的建設不是壹步到位的，會考慮未來5到10年的需求。而UPS壹般是壹步到位，壹次並聯安裝兩套大功率UPS。結果初期負荷只有計劃容量的10% ~ 20%，還沒等計劃負荷就淘汰設備了。這不僅浪費投資，也不能讓UPS運行在更高的效率點，造成電能的浪費。如何避免這種情況，從UPS供電系統的角度來看，應該包括以下幾個方面。(壹)供電方案設計
UPS供電方案有分散供電和集中供電兩種。分散供電的特點是壹臺UPS向壹臺或多臺負載設備供電。分散供電的好處是分散風險，不會因為壹臺UPS供電異常而造成大面積停電；缺點是UPS是分布式的，不方便管理，布線也不好規劃。另壹種是采用集中供電方案，由大功率UPS供電系統直接向機房內所有負載供電。集中供電的優點是規劃、管理、維護方便；缺點是如果UPS系統出現異常，容易造成大面積停電，采用各種並聯架構可以避免。因此，以上兩種方案各有利弊。項目前的中心機房壹般采用集中供電方案，也集中了供電風險。當機房UPS總裝機容量超過壹定限度時，建議按照幾期規劃將機房劃分為幾個區域供電。
(B) UPS在線並行擴展功能
在機房UPS容量規劃中，可以根據不同時期的負載容量需求，采用逐步擴容的方案，使投資方案更加經濟，使UPS工作在更好的效率點。項目中大功率段UPS具備冗余並聯運行功能，不僅提高了系統的可靠性，也為機房擴容提供了條件。只要在UPS前後的配電箱預留足夠的空氣開關，並在機房規劃相應的空間，就可以實現UPS的並聯擴展功能。關鍵是並行操作的過程。當多品牌UPS並聯時，需要修改UPS設置。此時UPS必須工作在維護旁路狀態，UPS由市電直接加載。如果此時市電波動較大甚至斷電，系統將大面積癱瘓。因此，並聯擴展必須具備在線並聯功能，即UPS在並聯擴展時，只需修改新的UPS軟件使其與原UPS系統壹致，直接將新的UPS並入原系統，而無需關閉原UPS系統。擴容前後，UPS工作在在線模式，避免切換到旁路供電的高風險操作。(三)使用模塊化UPS實現逐步擴展
目前，模塊化UPS已在國內得到應用。模塊化UPS的特點主要包括:容量擴展、平均修復時間短(MTTR)和“N+X”冗余並聯運行。以臺達C系列~IJUPS為例，每個模塊為20kVA，整個系統的最大容量可以增加到160kVA，可以根據機房的實際容量需求逐步擴展，只要在機房初期規劃好分布容量即可。同時，實現“N+X”冗余更劃算。比如，要實現容量為60kVA的“N+I”冗余，傳統方案必須擴展壹個60 kva的模塊，而模塊化UPS只需要擴展壹個20kVA的模塊，節省了大量資金。
第三，提高UPS自身能效，優化負載效率曲線。
項目前面的UPS都是在線雙變換結構，整流器和逆變器工作時都有功率損耗。以壹臺容量為60kVA的UPS為例。如果每度電的耗電量按1.2元計算，那麽UPS的效率每提高1%，每年節省的電費為5045.76元。可見，提高UPS的工作效率可以為數據中心節省大量的電力，也是降低整個機房能耗最直接的方法。所以要盡量選購效率更高的UPS。
當然，UPS的高效率不僅僅是滿載時的高效率，更是壹條高效率曲線。特別是在“1+1”並聯系統中，根據系統規劃，每個UPS的容量不應大於50%。如果效率僅僅在90%以下，即使滿載效率達到95%以上也是沒有意義的，所以要求UPS必須采取措施優化效率曲線。
除了提高UPS本身的效率，還可以利用UPS的壹些功能。比如在ECO經濟運行模式下，原理就是在良好的市電環境下激活該功能，讓UPS直接由靜態旁路供電。此時逆變器處於待機狀態，正常工作但不輸出能量。市電異常時，UPS立即切換到逆變供電狀態，切換時間壹般在1毫秒以內。由於逆變器處於待機狀態，自身損耗很小，此時UPS整體效率可達~ 1J。
使用ECO模式有兩個條件:壹是靜態旁路必須使用兩組高可靠性的晶閘管，不允許接觸器和晶閘管組合使用，因為接觸器吸合會在觸點打火，工作幾百次也不能正常工作，而晶閘管沒有這個問題，切換時間可以縮短。第二，建議在更好的用電環境下使用，比如壹級供電單位。
第四，減少輸入電流諧波，提高功率因數。
諧波產生的根本原因是電力線呈現壹定的阻抗，相當於壹個由電阻、電感、電容組成的無源網絡。非線性負載產生的非正弦電流使電路中的電流和電壓發生畸變，這種畸變稱為諧波。諧波的危害包括:電氣元件(如電容器、變壓器、電動機等)的附加損耗和發熱。);電器元件溫度上升導致效率低下，加速絕緣老化，降低使用壽命；幹擾設備的正常運行；隨著無功功率的增加，電力設備(如變壓器、電纜、配電設備)的有功容量降低；電源效率低；共振發生，尤其是柴油發電機發電時；空載跳閘、保險絲熔斷、設備無故損壞。UPS對電網來說是非線性負載，工作時會產生大量的諧波。以配備6脈波整流器的UPS為例，其輸入功率因數壹般在0.75左右，諧波大於30%。(1) 12脈沖整流器
其原理是在原有6脈波整流器的基礎上，在輸入側增加壹個移相變壓器和壹個6脈波整流器。采用該技術方案後，諧波可降低到10%左右。其優點是簡單，諧波改善明顯。缺點是功率因數提升有限，價格略高。
(2)無源濾波器
根據LC濾波電路的原理，對UPS產生的諧波進行濾波，對功率因數進行補償。其優點是工藝簡單，成本低。缺點是只能補償最後壹次諧波，受負載阻抗影響較大，不能應用於全功率段。
(3)有源濾波器
其原理是利用可控功率半導體器件向電網註入壹個與諧波源電流同幅反相的電流，使電源的總諧波電流為零，達到實時補償諧波電流的目的。優點是可以補償多階諧波，不受負載阻抗的影響；缺點是購買成本高。
(4)高頻IGBT整流器和PFC功率因數校正電路的設計
整流器的原理是利用高頻PWM控制IGBT導通，對輸入電壓波形進行分壓，使輸入電流波形盡可能接近正弦波，補償輸入電壓和電流的相位差。優點是體積輕、價格低、效果好；缺點是技術結構復雜，不易維護，受功率器件影響，項目前容量有限。
對比以上技術、性能和投資，可以根據實際需求選擇合適的方案。
五、電池管理和配電管理技術
UPS配備電池，用戶對電池組的投資往往占整個UPS供電系統投資的很大比例，甚至超過UPS本身的投資，電池的使用壽命明顯低於UPS主機。因為電池的主要材料是重金屬鉛、硫酸和不可降解塑料，會對環境造成嚴重汙染。因此，減少電池數量，延長電池的循環壽命，不僅節省了直接和間接的電池投資，也減少了整個機房設備對環境的汙染。因此，UPS可以通過以下技術實現節能。
(A)並聯電池功能
* * *使用電池組的原理是通過壹個專用整流器隔離故障，使並聯系統中的兩個或兩個以上UPS整流同步，母線均流，使系統中所有UPS母線直接並聯，然後將滿足系統備用時間要求的電池並聯到並聯母線系統中，實現電池的* * *享受，減少電池投資。以“1+1”為例。在傳統的UPS方案中，系統備份壹小時。當壹個UPS出現故障時，UPS2的電池不能用於UPS1。因此，UPS1和UPS2必須各配備壹個-4小時的電池組，以保證系統在斷電後能備份壹小時。采用* * *電池組方案後，由於系統中的電池在UPS1出現故障後仍能為UPS2提供能量，所以整個系統只需配備壹組壹小時的電池。這樣既節省了電池的直接投入，又節省了機房的空間、承重、空調的投入，還減少了對環境的汙染。
(二)智能電池管理技術
影響電池壽命的因素有很多，包括溫度、充電、放電、循環次數等等。如果能綜合處理以上因素，可以大大延長電池的使用壽命，延長電池更換周期，節省電池投資。UPS的智能電池管理包括:電池均勻浮充管理(均勻浮充控制)，充電時智能放電終止電壓控制，此外還有電量檢測和電池漏電檢測功能。此外，可以選擇電壓範圍較寬的UPS，減少電池放電次數。通過以上技術，可以大幅延長電池壽命2-3年。