</script> 1 高度工程組件化UPS系統(tǒng)的定義及與工業(yè)4.0和“工匠精神”的關(guān)系

高度工程組件化UPS系統(tǒng)的定義是,以用戶為中心,并與用戶一起來研判行業(yè)的用電環(huán)境(如輸入三相不平衡、晃電、諧波等)、負(fù)載環(huán)境(如整流器、變壓器、電機(jī)等)、空間及氣候環(huán)境(如粉塵、高溫、高濕、防震、海拔等)等,而實(shí)施“量身定制”的UPS系統(tǒng)解決方案。這種高度工程組件化的方法顯著地提高了UPS系統(tǒng)的可靠性和適用性。

同時(shí),這種高度工程組件化提高可靠性和適用性的方法,也順應(yīng)了工業(yè)4.0的浪潮[工業(yè)四代(Industry4.0)是指利用物聯(lián)信息系統(tǒng)(Cyber-PhysicalSystem,簡(jiǎn)稱CPS)]將生產(chǎn)中的供應(yīng)、制造及銷售信息的數(shù)據(jù)化、智慧化,最后達(dá)到快速、有效、個(gè)人化的產(chǎn)品供應(yīng)。圖1給出了高度工程組件化的UPS系統(tǒng)解決方案的金字塔式的遞進(jìn)發(fā)展情況。

這就好比服裝行業(yè)的成衣市場(chǎng),不管你選什么大品牌的對(duì)應(yīng)你號(hào)碼的衣服、褲子,你都會(huì)覺得哪里還是有不合身的地方,要改改袖長(zhǎng)、褲長(zhǎng)等。而工業(yè)市場(chǎng)的UPS,由于用電環(huán)境、負(fù)載環(huán)境、空間及氣候環(huán)境等的影響,它的UPS系統(tǒng)解決方案要有相應(yīng)的措施,才能提高UPS系統(tǒng)的可靠性和適用性,至少先做到具有各行業(yè)特質(zhì)的UPS系統(tǒng)解決方案。畢竟用戶對(duì)UPS品質(zhì)的要求是安全可靠,這是工業(yè)型UPS壓倒一切的前提。

這種高度工程組件化的方法,在應(yīng)用時(shí)要用心活、用心干、用心經(jīng)營(yíng),即要有對(duì)產(chǎn)品精雕細(xì)琢,精益求精的精神理念,這就是“工匠精神”。“工匠精神”首次出現(xiàn)在今年的政府工作報(bào)告中,讓人耳目一新?；仡檲?bào)告,李克強(qiáng)總理在強(qiáng)調(diào)“努力改善產(chǎn)品和服務(wù)供給”應(yīng)抓好的三方面重點(diǎn)工作時(shí)提到工匠精神,即“鼓勵(lì)企業(yè)開展個(gè)性化定制、柔性化生產(chǎn),培育精益求精的工匠精神，增品種、提品質(zhì)、創(chuàng)品牌”。

　　2 高度工程組件化UPS系統(tǒng)解決方案的應(yīng)用案例

(1)中國(guó)第一臺(tái)電力專用UPS的誕生

背景情況:上世紀(jì)90年代,隨著DCS的引進(jìn),電力行業(yè)開始批量使用UPS,發(fā)現(xiàn)UPS里的電池故障率高,國(guó)內(nèi)外的變電站、電廠等有直流屏的用戶,對(duì)UPS電池的管理提出了一個(gè)設(shè)想,希望用“UPS機(jī)頭”,即UPS不配電池和充電,直流端直接接到直流屏上。這樣用戶的直流維護(hù)人員保證了電池的安全,提高了UPS的可靠性，也降低了電池的投入。“UPS機(jī)頭”的原理圖如圖2所示。

“UPS機(jī)頭”的主要特點(diǎn):

① 電力UPS自身不帶蓄電池組，直接使用直流屏母線上掛的電池組，因此電力UPS可不設(shè)充電器。

② 因直流屏的電池母線有對(duì)地絕緣檢測(cè),所以電力UPS的輸入/輸出必須有隔離變壓器。

③ 能提供應(yīng)急用電的冷啟動(dòng)功能。

④ 電力專用UPS一般都由電力UPS主機(jī)、旁路穩(wěn)壓柜、輸出饋線柜等三部分組屏供貨。

⑤由于電廠的DCS系統(tǒng)負(fù)載大多數(shù)為單相負(fù)載,單相負(fù)載配電線路簡(jiǎn)單、維護(hù)方便。因此電力專用UPS大多輸出交流單相220V,容量一般在160kVA范圍之內(nèi)。

(2) 軌道交通專用UPS

背景情況:當(dāng)前軌道交通行業(yè),尤其地鐵系統(tǒng)里,UPS電源系統(tǒng)承擔(dān)了全線范圍內(nèi)控制中心、車站、車輛段等的通信系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)的供電,以及信息管理系統(tǒng)在控制中心和車輛段的數(shù)據(jù)機(jī)房的供電。也正因?yàn)閁PS主要是給通信系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)供電,人們大量采用商業(yè)型UPS,造成UPS的故障率居高不下,為軌道交通行業(yè)安全可靠地運(yùn)行,帶來了極大的安全隱患。究其原因是,對(duì)軌道交通行業(yè)的電氣環(huán)境認(rèn)識(shí)不足,只考慮了UPS的輸入綠色要求,輸出的過載能力,即輸入功率因數(shù)≥0.95,輸入電流諧波<5%,對(duì)電網(wǎng)沒有污染,過載能力125min,150%1min?？此茖?duì)電網(wǎng)及負(fù)載兩端都有了要求,而唯獨(dú)沒有考慮到軌道交通行業(yè)里工業(yè)性的特征,即在軌道交通行業(yè)的電氣環(huán)境中,UPS本身的適應(yīng)性、可靠性。也可以說是UPS系統(tǒng)魯棒性不足(魯棒性就是系統(tǒng)的健壯性)。

軌道交通專用UPS應(yīng)具備以下特征:

① UPS防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP31及以上,且在系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)口加裝防塵網(wǎng),防塵網(wǎng)應(yīng)拆卸方便、便于清理,最大限度地防止地鐵使用環(huán)境中金屬粉塵的侵入;

② 內(nèi)部所有印制電路板應(yīng)做三防處理;

③ 不間斷電源采用工業(yè)型UPS,具有高等級(jí)的抗擾度,應(yīng)用于嚴(yán)苛的電氣環(huán)境,即按IEC62040-2-2005EMC電磁兼容標(biāo)準(zhǔn),抗擾度為C3類及以上;

④ UPS具有工頻輸出變壓器的電氣隔離;

⑤ UPS采用獨(dú)立散熱風(fēng)道設(shè)計(jì),變壓器、散熱片和控制板均應(yīng)有獨(dú)立的散熱風(fēng)道;

⑥ UPS應(yīng)具有*監(jiān)測(cè)功能,便于工作人員對(duì)UPS的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)管理。

(3) 海工專用UPS

背景情況:黨的十七屆五中全會(huì)把發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)提到了國(guó)家戰(zhàn)略的高度,明確提出了提高海洋開發(fā)、控制、綜合管理能力。而海洋工程裝備是開發(fā)利用海洋資源的物質(zhì)和技術(shù)基礎(chǔ),關(guān)系著國(guó)家的能源戰(zhàn)略安全。2011年9月16日,國(guó)家發(fā)改委、科技部、工信部和能源局印發(fā)了《海洋工程裝備產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略(2011-2020)》,提出要綜合運(yùn)用稅收優(yōu)惠和優(yōu)化金融服務(wù)支持海工企業(yè)發(fā)展。全球海工行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模350億～450億美元。預(yù)計(jì)未來5年年均市場(chǎng)規(guī)模約40億～50億美元。圖3為某艦艇各電力電子系統(tǒng)及UPS容量的概況。

海工專用UPS,即海洋工程專用UPS。就海工專用UPS而言,它包括:船用UPS、岸電電源等。

其中船用UPS要經(jīng)過船級(jí)社認(rèn)證。船級(jí)社在以下四方面有嚴(yán)格的要求:

①三維振動(dòng)需要加強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì);

②適應(yīng)高溫高濕環(huán)境;

③滿足電磁兼容性(EMC)的要求;

④最低IP22防護(hù)等級(jí);

船供三相交流電源440V/60Hz經(jīng)過UPS轉(zhuǎn)換為三相AC380V/單相220V/50Hz的純凈電源后給通用設(shè)備供電。

采用陸地電源對(duì)靠港船舶供電的方式稱為“岸電技術(shù)”,是船舶泊靠碼頭時(shí),停止所有的船舶柴油機(jī)電站運(yùn)轉(zhuǎn),將船舶用電改由岸電電源提供,以達(dá)到降低港區(qū)污染廢氣的排放量。根據(jù)上船電壓的不同,岸電電源分為高壓岸電和低壓岸電兩種。高壓岸電電源是指將10kV/50Hz的市電轉(zhuǎn)換為6.6kV/60Hz后直接供給船上使用。低壓岸電電源是指將10kV/50Hz的市電轉(zhuǎn)換為440V/60Hz后供給船上使用。

3 結(jié)束語

文中例舉了我國(guó)第一臺(tái)電力專用UPS、軌道交通專用UPS和海工專用UPS等三個(gè)高度工程組件化UPS系統(tǒng)解決方案的應(yīng)用案例。以此說明“量身定制”的UPS系統(tǒng)解決方案是具有各行業(yè)特質(zhì)的UPS系統(tǒng)解決方案,這顯著地提高了UPS系統(tǒng)的可靠性和適應(yīng)性。

作者簡(jiǎn)介

何春，中航太克(廈門)電力技術(shù)股份有限公司總工程師。

編輯：Harris

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• 文章標(biāo)簽： 工業(yè) 鑄就 高品質(zhì)
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