[發明專利]一種分布式多子系統組成的N+M冗余UPS系統

在審

• 申請號: 201610084025.3
• 申請日: 2016-02-15
• 公開（公告）號: CN107086613A
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發明（設計）人: 周錫衛
• 申請（專利權）人: 周錫衛
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J9/04;H02J13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于應急供電電源技術領域，具體涉及一種分布式多子系統組成的N+M冗余UPS系統。

背景技術

眾所周知作為應急供電電源的UPS被廣泛應用于各行業部門，為關鍵負載提供了電源保障，其工作穩定性、安全性極其重要。而由于用戶在使用過程中存在對UPS供電系統的管理不當、維護不到位或蓄電池老化、容量配置不合適等問題，容易造成UPS供電系統線路短路、蓄電池擊穿等故障，甚至導致火災的發生，造成安全事故和重大損失。

國家專利局公布了申請號201510149311.9《不間斷電源的遠程維護裝置》其在背景技術中記載了“[0003]UPS工作狀態需要靠廠站值班員定期巡視變電站設備獲得。然而隨著電網發展，變電站數量增加，導致人工巡視周期延長。一旦UPS蓄電池發生故障，僅靠人工巡視很難及時發現，這會影響變電站內RTU的安全運行。而且在UPS的使用過程中，每年至少需要對蓄電池進行一次充放電維護工作，人工進行充放電維護工作耗費人力物力。”此技術方案只監測蓄電池組串端電壓，不能監測每一個蓄電池的健康與工作狀況，而且蓄電池維護的充放電也只是調節電力路徑，無法利用UPS本身的充放電控制電路，不能實現合理的充放電過程。

國家專利局公布了申請號：201510115561.0《不間斷電源蓄電池充電電壓的監控裝置》其在說明書的背景技術及發明內容中記載了“[0003]然而，當前的UPS充電器在向蓄電池充電時可能存在充電電壓過高或過低的情況，造成UPS蓄電池的電池容電功能衰退，使用壽命縮短，蓄電池極板損壞的問題。[0004] 本發明的實施例提供一種不間斷電源蓄電池充電電壓的監控裝置，以解決當前的UPS充電器在向蓄電池充電時可能存在充電電壓過高或過低的情況，造成UPS蓄電池的電池容電功能衰退，使用壽命縮短，蓄電池極板損壞的問題。”此技術方案只監測蓄電池組串端電壓，不能監測每一個蓄電池的健康與工作狀況，如果每一個蓄電池都要監測那就需要每一個蓄電池都安裝監控裝置，這顯然是不可行的；另外此方案即便是對每一個蓄電池都安裝一個監控裝置，由于其只比較端電壓的電壓值忽視了溫度和使用環境對蓄電池的影響，使其監測效果大打折扣。

國家專利局還公布了申請號：200710100691.2《嵌套式冗余不間斷電源裝置及方法》其在說明書的背景技術及發明內容中記載了“[0004]多種不同的技術已被用于改善不間斷電源系統的可靠性。這些技術包括備用冗余、串聯冗余以及并聯冗余方法。典型的備用冗余UPS結構包括運行在備用基礎上的、不帶負載或只帶部分負載的、一個或一個以上的UPS單元，其能夠通過負載的轉接來立即代替故障UPS單元工作。典型的串聯冗余布置包含以串聯方式連接的第一和第二UPS，其中，在第一運行模式下，第一UPS被旁路而第二UPS用于帶負載，在第二運行模式下，第二UPS被旁路而第一UPS用于帶負載，這樣，第一和第二UPS可相互作為對方的備用后備(standby backup)。[0005]在典型的并聯冗余布置中，多個不間斷電源(UPS)被并聯耦合到負載，以便提供冗余以及通常提供增加的負載容量。AC電源(例如UPS)的并聯冗余布置已在例如Tassitino，Jr.等人的美國專利No.5,745,357，Tassitino，Jr.等人的美國專利No.6,549,440，Luo等人的美國專利No.6,803,679，Wallace等人的美國專利No.6,118,680，Hase的美國專利No.4,104,539，Wang等人的美國專利公開No.2005/0162792，以及Luo等人的美國專利公開No.2005/0073783中進行了描 述。”其發明內容是根據負荷大小有選擇地啟用和停用冗余組中的UPS，控制多個UPS單元之間的互為備用的數量；作為備用UPS單元也僅是備用而已，運行與備用均沒有對蓄電池進行必要的維護性充放電。

目前UPS廣泛應用的鉛酸蓄電池，影響其安全性的因素很多，情況也比較復雜，歸納一下至少有如下幾個方面的重要因素：

1)UPS采用的蓄電池大多為儲能型蓄電池，其充放電功率受到產品設計和采用材料及工藝的限制，產品性能和出廠時建議使用均為溫度25℃時充放電電流為0.1C；一般還建議0.3C時連續工作＜5分鐘；目前大部分用戶UPS系統配置的蓄電池≤2小時，滿負荷運行時達到0.5C，50％負荷運行時也≥0.25C；這嚴重影響蓄電池的健康及存在安全隱患；特別是蓄電池內阻不一致或部分老化時，極易發生事故嚴重時會發生火災；