淺析應急電源EPS的基礎知識

　　 

　　最初出現在市場上應用是為逃生目的沿應急通道的指示燈或應急燈，曾幾何時，發揮過多大的作用？不可而知。更由于布點太多而且分散，又沒有監控和定期檢測，損壞后不能及時修復，在突發事件來臨時起不到應急作用。

　　 

　　隨著人們觀念的轉變，安全意識的提高，萌發將集中供電的應急照明電源取代分散的應急燈，應急照明電源是發展的必然趨勢。

　　 

　　由于“9.11”事件的巨大影響和許多突發事件的發生，如“英國倫敦大停電”“美加大面積停電”等等，均由于停電故障造成莫大的經濟損失和嚴重的政治影響。電力故障常具有突發性，不以人們的意志為轉移，即使電網設施再先進，意外的斷電也在所難免，尤其當今處于“防恐”時期，應急供電更是十分必要。同時，火災與停電幾乎是孖生兄弟，因此，具備多功能的應急電源EPS便應運而生，它需要同時解決電力保障和消防安全的首要問題。

　　

　　為了確保某些重大工程的應急供電需要，確保萬無一失，科學的、完善的、可靠的應急電源系統便應運而生。這就是由單個應急燈→集中照明電源→具備電力保障和消防安全的應急電源→高可靠的應急電源系統的發展過程。

　　 

　　二、中國EPS市場的誤區

　　 

　　1. EPS就是后備式UPS

　　 

　　從IEC的定義來說，后備式UPS是市電正常時，由市電向負載供電，當市電出現故障時，由電池組提供能量，經逆變器向負載供電。EPS從功能上來說與上述后備式UPS定義符合。但是，說EPS就是后備式UPS，這種說法不科學，有意無意貶低EPS的重要作用。大家知道，常用后備式UPS是小功率范圍，保護對象大多為PC機。由于保護對象非重點，而且市場需求量大，技術含量低，價格競爭激烈，冒牌貨較多，導致產品質量不高，返修率大，給人們留下不良印象，后備式UPS是可有可無的IT業外設。

　　

　　 而EPS是應急電源，重點在于應急。其真正是“養兵千日，用兵一時”的設備，為了真正應急，可想對EPS的可靠性有很高的期望值。

　　 

　　2. EPS應急電源拓撲設計不是簡單的組合

　　 

　　 有人認為：EPS（電子部分）=整流/充電器+逆變器+輸出轉換開關（互投裝置）+控制單元等部件就能構成應急電源。不錯，EPS的基本單元是由上述部分組成，但是為了滿足整機可靠性（MTBF），各基本單元的可靠性如何分配才是最合理呢？下式告訴我們：EPSMTBF=（整流/充電器）MTBF +（逆變器）MTBF +（轉換開關）MTBF +（控制單元）MTBF

　　 

　　從上式可知，EPS整機的MTBF是由各大部件的MTBF疊加而成，因此EPS整體設計就需要詳細研究、分析、計算各大部件的MTBF，提高薄弱部件的MTBF，從EPS整體安全生命周期的需要來配置各大組成部件的安全生命周期。

　　 

　　3. EPS生產廠家一哄而上

　　 

　　由于近年來我國UPS市場全面大洗牌，一些小型、雜牌的UPS生產廠家，經受不住市場法則的檢驗，紛紛面臨被淘汰的危險。為了逃避被清洗的命運，抱著一知半解的心態匆忙轉產EPS，企圖魚目混珠，祈求解救燃眉之急，引起中國EPS市場出現“一哄而上”的現象。他們沒有理解市場真正需要何種EPS，盲目采用各大部件拼湊組合方法來生產，同時為了價格競爭，使用低劣原材料，這樣又怎能保證要求高可靠的EPS呢？

　　 

　　4. EPS市場混亂的原因

　　 

　　人們越來越清楚地認識到應急電源EPS在生活和生產當中的重要性，但是由于至今仍未有國家標準統一其技術標準和生產規范，是導致中國EPS市場混亂的主要原因，最終的受害者可能是直接用戶。

　　 

　　與其對照的IT業中的UPS就大不相同了，不僅有國家明確的國標，而且還有各系統、各行業自己的選型標準。EPS電源廠家要象UPS廠家一樣，為了贏得市場，必須進行優化設計，采用新技術，提高生產效率，降低成本，提高可靠性，滿足用戶不同要求。只有產品質量不斷提高，售后服務不斷改進，EPS產品才能獲得用戶的認可。

　　 

　　三、EPS電源與UPS電源的異同

　　 

　　1. EPS是UPS的應用發展

　　 

　　在歐美先進國家，由于并網供電，電力充足，同時供電質量良好，加上用電設備規范，不會在電網上造成電網污染，互相干擾。因此，許多場合并不建議使用雙逆變在線式UPS，而是推薦使用節能ECO（ECONOMY CONTROL OPERATION）工作狀態下的UPS，即平常由市電供應負載，在市電不正常時，再由蓄電池經逆變器逆變輸出供電。在歐洲，此類具有節能工作狀態的UPS稱作CPS（Center Power Supply），廣泛采用的原因是：雙逆變工作方式的在線UPS，在市電正常時，其AC→DC→AC的能量轉換效率約為90%，而節能工作狀態下的UPS（CPS，EPS）在市電正常時，其能量轉換效率高達99%，而且并網市電的可用率可達99.99%以上，即只有0.01%的停電機率，因此使用CPS（EPS）供電，其節能效果是非常顯著的。同時，EPS的逆變器是處于啟動狀態，但不輸出功率，類似休眠狀態，EPS逆變器比UPS的逆變器連續輸出功率能大大延長壽命。其實，EPS的高端產品就是休眠狀態下的UPS。在市電正常時，EPS除了輸電質量不及UPS外，但在市電并網的今天，能滿足大部分用電設備的要求。因此，人們關心節電這個永恒的主題以及高可靠性兩大因素，大多數情況下EPS是優于UPS的。如果電網質量良好，供電可靠，用電設備規范，在我國許多場合下有可能用EPS取代雙逆變在線式UPS，而不是用UPS代替EPS。當然，在某些非常關鍵的設備，仍需用雙逆變在線式UPS。

　　 

　　2. EPS與UPS的差別

　　 

　　（1）我國EPS的發展是起源于電網突發故障時，為確保電力保障和消防聯動的需要，它能即時提供逃生照明和消防應急，保護用戶生命或身體免受傷害，其產品技術要求受公安部消防認證監督，并接受安裝現場消防驗收。而UPS只是用來保護用戶設備或業務免受經濟損失，其產品技術要求受信息產業部認證。兩者適用的安全規范明顯不同，因而具有不同的價值觀。

　　 

　　（2）EPS電源和UPS電源均能提供兩路選擇輸出供電，UPS電源為保證供電優質，是選擇逆變優先；而EPS是為保證節能，是選擇市電優先。當然兩者在整流/充電器和逆變器的設計指標上是有差異的。

　　 

　　（3）UPS由于是在線式使用，出現故障可以及時報警，并有市電作后備保障，使用者能及時掌握故障并排除故障，不會對事故造成更大的損失。而EPS是離線式使用，是最后一道供電保障，因而其可靠性設計要求更高，不能簡單理解為后備式UPS，否則就把EPS的重要性一筆勾銷了。如果EPS在市電故障時，不能通過蓄電池應急供電，則EPS如同虛設，造成的后果將不堪設想。

　　 

　　（4）UPS電源供電對象是計算機及網絡設備，負載性質（輸入功率因數）差別不大，所以國標規定UPS輸出功因為0.8。而EPS供電對象則是電力保障及消防安全，負載性質為感性、容性及整流式非線性負載兼而有之，其輸出功率因數就不能設定為0.8（EPS國標將規定其數值），而且有些負載是停市電后才投入工作的，因而要求EPS能提供很大的沖擊電流，EPS需要輸出動態特性要好，抗過載能力更強。因此EPS與UPS各組成部分的技術設計指標分配是不同的。

　　 

　　四、EPS電源系統的總體設計

　　 

　　從前面討論可知，既然了解EPS在實踐中的重要性，因此應根據不同的使用場合設計高可靠的EPS系統，下面提出一種高可靠的設計模式：

　　 

　　1. 提高EPS逆變器供電的可靠性

　　 

　　（1）EPS電源主機采用一體化線路設計方案，保證各大功能部件的硬件匹配與軟件的協調。

　　 

　　（2）采用EPS的逆變器處于啟動工作狀態但不輸出功率。這樣可利用自動檢測軟件對逆變器各工作點進行反復自動巡檢，一有異常，立即報警，及時排除故障隱患。同時，逆變器能隨時跟蹤市電相位，確保快速轉換。

　　 

　　（3）采用高可靠的自動切換輸出開關（STS）代替落后的不可靠的磁電式開關，使市電⇌逆變能達到快速可靠的轉換（轉換時間<10ms）。

　　 

　　（4）雙路輸入電源互投裝置可采用磁電式自動/手動轉換開關（ATS），使整個系統的技術指標分配合理化。

　　 

　　2. 提高蓄電池組供電的可靠性

　　 

　　（1）使用設計壽命長，忍受較惡劣環境的高質量品牌蓄電池。

　　 

　　（2）采用對單節電池的電壓（均充/浮充）、電流（充電/放電）、電導（內阻）、溫度等參數進行在線監測，當超出預設閾值立即報警，以便對個別電池及時處理。

　　

　　 3. EPS電源系統綜合參數監測與報警

　　 

　　（1）通過小總線對雙路市電互投裝置、EPS電源主機靜態運行參數、蓄電池單節電池工作參數、輸出配電柜運行參數、狀態報警信息集中統一顯示，能在本地進行監測。

　　 

　　（2）通過網絡總線，將分布式現場總線EPS電源有關信息上傳至中心監控系統。