台达工业用UPS电源解决方案.docx

1、台达工业用UPS电源解决方案台达工业用UPS电源解决方案 第一章 用户需求1.1 用户需求分析本次UPS供电系统建设主要是为工厂内的产线生产设备供电，因产线几秒钟的断电也会让用户蒙受很大的损失，因此需要提供高可靠的供电电源方案。1、通过与工厂相关部门沟通，我们了解到：A、产线设备主要为数控机床，单台机床设备为380V供电，额定电流为3A；B、工厂分为三个厂房，共有上述机床设备1000台左右，每个厂房的机床数量按330台左右配置；C、工厂配有发电机组。UPS后备延时时间按10分钟配置。D、有一定的冗余度，以保证高可靠的用电保障。2、根据以上信息，计算得：A、单台数控机床功率为： 380*3*1.

2、732=1974.48KVA。B、故厂房数控机床总功率为：1974.48*1000=1974.48KVA。C、所有负载差不多平均分为3个厂房，故每个厂房负载量为：1974.48/3=658.16KW。3、UPS配置方案设计原则适合、够用，避免浪费和不必要的成本提升A、根据实际经验，在正常生产中产线设备的实际功率约为标称值的60%左右。即以上负载实际使用时负载量约为1974.48*80%1600KVA。故每个厂房负载约为530KVA。我们会以此负载量来配置UPS，做到为客户配置合适、够用的UPS，尽量避免UPS容量配置过大，造成浪费和成本的提升。B、UPS的容量选择主要是由负载的大小,负载的特性

3、以及预留容量的大小来确定的。通常考虑的因数是：首先,UPS的容量必须大于所带负载的总容量;其次,不同特性的负载对UPS的容量要求也不同.如负载接近电阻特性,输入功率因子大于UPS的输出功率因子(一般为0.7-0.8)，则按 UPS的输出功率因子来计算;如负载的输入功率因子小于UPS的输出功率因子,则按负载的输入功率因子来计算。第三,为保证UPS长期稳定地运行,负载容量一般不超过UPS容量的80%, 并且新装UPS一般还要留出一定的负载扩容余量。第四，为了提高可靠度，可采用N+1并联冗余的方式，为负载高可靠的电力供应。即N台设备为负载提供电力供应，1台设备保证冗余度，当系统中有任意一台设备故障时

4、，负载的电力供应还可得到保障。第二章UPS电源供电方案2.1 UPS供电方式设计原则1）采用冗余供电的方式，为负载提供高可靠的电力供应。2）在保证可靠的前提下，避免UPS容量设计过大，造成不必要的浪费成本提升。3）电池采用多台UPS共用的方式，以减低电池成本，提高电池利用率。2.2UPS供电方案：2.2.1 UPS的选择：1、基于前面分析和技术，可知每个厂房的实际负载功率约为530KVA 左右，我们建议UPS供电方总容量不小于530KVA。2、基于客户负载为数控机床，为机械马达类感性负载，对UPS的性能要求较高。故我们建议客户选择台达NT 系列UPS，此UPS单机功率为20KVA 至500KV

5、A ，是专门设计用在大型工矿企业的高可靠工业级UPS。由于其逆变器采用全桥设计架构，具有输出隔离变压器，负载适应性最强，能适应各种负载特性的负载，且过载能力突出，可经受负载运行高峰的冲击，且可带100%不平衡负载，设备技术成熟，性能稳定可靠。最适合为企业的大型生产线提供稳定、可靠的运行保障。2.2.2 UPS供电方案每个厂房采用4台台达NT 200KVA UPS组成3+1并联冗余供电系统。即系统总容量为800KVA，可保证一台UPS做冗余备份，即当供电系统中有任意一台UPS故障时，UPS系统的输出容量任可达到600KVA ，满足负载的用电需求，负载的供电任可得到保障，从而大大提高供电可靠度。U

6、PS供电系统图如下：电池采用多台UPS共享配置的方式，可大大提高电池的利用率，同时，还可降低电池配置成本。2.2.3 电池配置方案2.2.3.1 多机共用电池组所谓共享电池组就是指两台或多台UPS同时利用一组或多组电池的解决方案。市电正常时各台UPS同时为蓄电池组充电，市电异常或者终断时，各UPS又同时利用电池组的能量逆变成交流电供给负载使用。多机并联共用电池组供电架构说明：因此共享电池组具有以下优点：(1) 节省购买电池的资金投资(2）节省安装空间(3)扩容方便(4)延长电池寿命和提高电池利用率2.2.3.2 电池配置及容量计算经过前面的分析，我们知道实际量约为530KVA，一般厂房的数控机

7、床设备类设备的功率因数约为0.70.8。为使电池延时做够，我们取负载的功率因数为0.8，则 根据恒功率电池容量计算法：电池容量计算方法：恆功率后备时间对应电池容量计算方式：P（W） - 电池提供总功率 A - UPS标称容量（VA） N - 电池CELL 数C - 电池组数 D - UPS实际带载量（UPS实际带载量一般不超过满载80%）Pf - UPS功率因数 - 逆变转换效率 Pc - 电池放电曲线表中查的放电功率Pnc - 电池每CELL需要提供的功率 B - UPS主机配置1组12V电池的节数P（W）= A * Pf 或D / Pnc=P（W）/(B*N)然后根据计算出电池的每个CEL

8、L需提供的功率，再查找电池恒功率放电曲线表对应时间的最匹配的功率值。则此功率对应的容量的电池就是我们要选用的电池。若计算出的功率大于最大容量电池相应时间的放电功率，则就表明需要并联电池组。并联电池组数（取整）= Pnc / Pc因此，计算如下：P（W）= A * Pf*D / =530KVA*0.8/0.95446.3KWPnc=P（W）/(B*N)=446.3KW/(29*6)2565W查表，可知，中达电池200AH/12电池10分钟对应的功率为592.9W（放电到1.75V时）则：并联的电池组数=2656/592.9=4.3组，故电池组数取整数为4，即200AH/12V电池29*4=116

9、只。说明：以上计算中功率因数PF为0.8，UPS的逆变效率为0.95，每组电池的颗数B为29只，每只电池的CELL 数N为6。2.2.3.3 电池组监控：电池为UPS供电系统的重要部分，故我们特为本次电池组提供单体电池监控系统。本系统能实现UPS中备用电池组的在线侦测，测量数据包括单体电池电压，单体电池温度，单体电池内阻，电池组电流，电池组端电压以及环境温度等，通过网络方式实现远距离数据传输，在主控单元上进行数据搜集，处理和存储，并能通过通讯与上位机相连，实现数据传输。使用本系统可以对电池进行远程检测，从而方便地随时对系统故障和电池使用状态进行分析，从图中可以看出系统包括： 1 个电池组侦测模

10、块 （SCMM），负责测量每组电池组的充放电电流和电池组的端电压；最多240 个电池侦测模块 （CMM），负责测量电池的电压，温度和配合计算内阻的相关信息；1 个数据处理模块 （DPM ），处理来自CMM 和 SCMM 的无线数据。2.2.4 UPS监控方案台达UPS所设计的此次方案，采用了电力管理大师管理者的监控软件，监控软件来将三个厂房的所有UPS作集中监控。以下对此集中监控作进一步介绍。台达UPS UPSentry Manager远程集中监控管理软件:可以对所有的UPS系统经由广域网或专线网络进行集中监管以监视各UPS的运行情况并作记录当各UPS有事件告警时manager软件会自动亮灯告

11、警并跳出图屏显示该告警UPS的问题平时也可以点阅各联网UPS，以阶层式管理方式完成集中管理,同时可以实现远程控制，当机房内出现火灾等情况时，可以实现对UPS的远程关机。如图：2.2.4.1 网络管理达成效果集中管理的好处不仅是减少人力资源的浪费并能在电力事件发生的瞬间便可以获得准确的信息同时缩短反应的时间。一旦电力事件发生时可以马上获得最快最正确的信息并可以主动联系第一线的人员指导其正确地处理程序以减少损失。(1) 安全可靠的高品质供电。(2) 分散供电集中管理人力资源的高效化。(3) 同时对全区多于500个的UPS集中监管。(4) 对UPS无人职守的监管可达到实进告警实时处理。2.2.4.2

12、 完整电源事件预防及应急管理：电力管理大师对24个不同的电源事件或UPS状态（如：断电、复电、电池低电压、过载、跳旁路、故障、预约开关机等）均可提前制定应急计划和控制。可安全与自动存档关机，自动化事件记录，自动语音广播，自动寻呼及发送电子邮件，告警，自动触发运行可执行文件，插座控制等多种反应行动可供选择。2.2.4.3 电源状态记录、分析：根据使用者喜好提供2-12个电表显示实时值。可记录电力中断、复电、旁路等各项事件资讯。可记录并图示电压、频率、故障情况，并可在Excel下作资料分析。2.3 UPS供电系统的配电方案2.3.1每个厂房UPS供电系统的输入端配电1）UPS输入配电柜，开关采用施

13、奈德NSX系列塑壳开关，同时配置数字表头和指示灯。连接线径在图纸上亦有标注。具体如下图：2.3.2 每个厂房UPS供电系统的输出端配电开关采用施奈德NSX系列塑壳开关，同时配置数字表头和指示灯。连接线径在图纸上亦有标识。输出配电分路暂时先按8路250A开关来配置。这个也可根据具体的要求后，更改数量和容量。配电图如下：2.4 系统配置清单2.5台达NT UPS与艾默生/易事特同等级UPS比较1）台达UPS与艾默生UPS同为世界级一线品牌。其中台达NT UPS和艾默生UPS在可靠度等级要求最高的通信运营商领域有广泛的应用。另外，在富士康、广汽丰台发动机等世界级的工厂里，台达NT UPS也有广泛的应用，可见后面的应用图例。易事特为国内UPS厂商，小功率UPS应用较多。但在大功率UPS方面，较少厂家采用。