>>> 2006年第2期
备用电源在博物馆技防系统中的选用
作者：崔玉峰
【摘要】备用电源是博物馆防盗报警监控系统的基本要素之一，作者根据自己在博物馆技防工作中的经验，谈了备用电源在防盗报警监控系统中的配置、使用以及保养问题。
备用电源是博物馆防盗报警监控系统的基本要素之一。缺少备用电源的系统，极可能在关键时刻使整个报警系统瘫痪，造成无法弥补的损失。防盗报警监控系统在正常情况下使用220V市电，后备电源的作用就是在市电断电或被人为破坏的特殊情况下，让防盗报警系统再正常工作一段时间。这一段时间极其重要，可以避免突如其来的案件的发生，并有足够的时间来实施其他的防范措施，以将危害和损失降到最低。
备用电源有双路或多路供电、蓄电池组供电、发电机供电、UPS供电等等。但通常采用UPS作为防盗报警监控系统的备用电源。
一、UPS（不间断电源）的工作原理
UPS电源由蓄电池、逆变器、充电器、稳压稳频器、转换开关组成。当市电正常输入时，UPS就将市电稳压后供给负载使用，同时对内置电池组充电，把能量储存在电池中；当市电中断（事故停电）或输入故障时，UPS立即将内置电池的能量转换，瞬间以220V交流电继续供负载使用，使负载维持正常工作，并保护负载软硬件不受损坏。目前，市场上供应的UPS电源设备种类较多，输出功率为500VA～3000KVA规格不等。UPS按工作模式可分为后备式、在线式两大类。
1、后备式UPS电源
在市电正常供电时，市电通过交流旁路通道经转换开关直接向负载提供电源，UPS电源内的逆变器处于停止工作状态，这时的UPS电源实质上相当于一台性能单一的市电稳压器。它除了对市电电压的幅度波动有所改善外，对电压的频率不稳、波形畸变以及从电网侵入的干扰等不良影响基本上没有任何改善。只有当市电供电中断或低于170V时，蓄电池才立刻对逆变器供电，向负载提供稳压、稳频的方波交流电源。
2、在线式UPS电源
在市电正常供电时，它首先将市电交流电源经整流变成直流电源，然后进行脉宽调制、滤波，并将直流电源经逆变器重新转换成正弦波交流电源向负载供电；一旦市电中断，立即改由蓄电池提供的直流电源经逆变器、电脉宽调制、滤波，向负载提供正弦波交流电源。因此，对在线式UPS而言，在正常情况下，无论有无市电，它都是由UPS电源的逆变器对负载供电，这样就避免了所有由市电电网电压波动及干扰而带来的影响。显而易见，在线式UPS电源的供电质量明显优于后备式UPS电源，因为它可以实现对负载的稳频、稳压供电。而且在由市电转换到蓄电池供电时，其转换时间基本为零，真正给用户提供高质量稳压、稳频的纯净正弦波电源，从而提供符合防盗报警监控系统需要的电源保护。
二、如何配置UPS备用电源
现在，博物馆的防盗报警监控系统中越来越多地使用计算机技术，同时对电力供电质量也提出了越来越高的要求。UPS不但可全面改善供电质量，对整个系统乃至网络数据进行全面保护，还可保证监控系统在市电断电和被人为破坏的特殊情况下继续工作。由于防盗报警监控系统对供电要求较高，所以必须选择在线式（正弦波，市电要求）UPS电源。系统配备UPS电源时，首先应估算系统设备的用电功率，安全系数一般取1.2～1.5为宜，为供电系统留有充分的冗余量。其次，根据系统要求的延时供电时间计算配置电池组。最后，还应注意使用环境，防潮通风，注重降温，以延长平均无故障工作时间，提高系统的可靠性。UPS电源应设置在监控室，实行统一管理，这样当市电不正常时，就能及时为系统的全部设备提供不间断的电力供应，以保证系统工作正常，并防止人为破坏。
三、UPS的选购
几乎市场上所有的UPS产品都有自己的特殊技术，在线式UPS品种较多，但品质良莠不齐，在选购时应注意以下几点：
1、确定所需UPS的容量。计算所有的负载功率总和，即所有要接入UPS的电器功率相加，单位：VA ；UPS的容量≥负载总功率÷0.8，主要是考虑UPS的抗冲击能力及扩容需要。
2、确定所需UPS的类型。根据负载对输出精度、切换时间、输出波形的要求来选择UPS。在线式UPS的输出精度、瞬间响应能力比另外两种高，对非线性负载及感性负载的适应能力也较强，因此一些较精密、较重要的设备要求采用在线式UPS。在一些市电波动范围较大的地区 ，最好不要使用互动式和后备式。 如果需要用发电机配短延时UPS，推荐使用在线式UPS。
3、确定所需电池后备时间。需要根据市电断电后负载所需的工作时间而定。长延时型的电池其成本可能超过UPS主机本身。因电池价格较高，故出现较多的仿冒品，要选择信誉度高的供货商，这对UPS系统的可靠性很关键。
4、售后服务。由于UPS较重，而且大容量机型接线较复杂，需要上门维护，所以要选择售后服务质量较好的供货商。可以从信誉度、技术实力、服务机构、维修备件等多方面进行考察。
四、电池的使用和维护
虽然免维护电池在使用时不需要人工进行专门的维护，但在使用时还是有一定的要求，如果使用不当会影响电池的使用寿命。影响电池使用寿命的因素有以下几点：安装、温度、充放电电流、充电电压、放电深度和长期充电等。
1、电池安装
电池应尽可能安装在清洁、阴凉、通风、干燥的地方，并要避免受到阳光、加热器或其他辐射热源的影响。电池应正立放置, 不可倾斜。每个电池间端子连接要牢固。
2、环境温度
环境温度对电池的影响较大。环境温度过高，会使电池过充电产生气体；环境温度过低，则会使电池充电不足，这都会影响电池的使用寿命。因此一般要求环境温度在25℃左右。
3、充放电电流
电池充放电电流一般以C来表示，C的实际值与电池容量有关。举例来讲，如果是100AH的电池，C＝100A。铅酸免维护电池的最佳充电电流为0.1C左右，绝不能大于0.3C。充电电流过大或过小都会影响电池的使用寿命。放电电流一般要求在0.05～3C，UPS在正常使用中都能满足此要求，但也要防止意外情况的发生，如电池短路。
4、充电电压
由于UPS电池属于备用工作方式，市电正常情况下处于充电状态，只有停电时才会放电。为延长电池的使用寿命， UPS的充电器一般采用恒压限流的方式控制，电池充满后即转为浮充状态，每节浮充电压设置为13.7V左右。如果充电电压过高就会使电池过充电,反之会使电池充电不足。充电电压异常，可能是由电池配置错误引起，或因充电器故障造成，因此在安装电池时，一定要注意电池的规格和数量的正确性，不同规格、不同批号的电池不要混用。外加充电器不要使用劣质充电器，而且安装时要考虑散热问题。
5、放电深度
放电深度对电池使用寿命的影响也非常大，电池放电深度越深，其循环使用次数就越少，因此在使用时应避免深度放电。虽然有的UPS有电池低电位保护功能，一般单节电池放电至10.5V左右时，UPS就会自动关机，但是如果UPS处于轻载放电或空载放电的情况下，也会造成电池的深度放电。
6、定期保养
电池在使用一定时间后应进行定期检查，如观察其外观是否异常，测量各电池的电压是否平均等；如果长期不停电，电池会一直处于充电状态，这样会使电池的活性变差,因此即使不停电，UPS也需要定期进行放电试验，以使电池保持活性。放电试验一般可三个月进行一次，做法是UPS带载——最好在50%以上，然后断开市电，使UPS处于电池放电状态。放电持续时间视电池容量而言，一般为几分钟至几十分钟，放电后恢复市电供电，继续对电池充电。
以上是本人对博物馆防盗报警监控系统备用电源的一些粗略认识。为保证防盗报警监控系统的正常运行，其备用电源的选用不容忽视。目前市场存在各种类型不同档次的产品，在选择备用电源时还要按照实际情况和产品的不同特点做出恰当的选择，从而使博物馆的防盗报警监控系统充分发挥其作用。
〔责任编辑：成彩虹〕