安防与监控中的论UPS电源智能监控系统的设计
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2020-12-04
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安防与监控中的论安防与监控中的论UPS电源智能监控系统的设计电源智能监控系统的设计
引言 UPS供电系统是电力、通信、银行等行业的必备电源，从产生到现在已有几十年的发展历程，在技术不
断发展和改进的过程中，其保护功能也在不断地发生变化。UPS根据主机内逆变器的工作状态可分为：后备
式、在线式及在线互动式。他们的作用是对市电进行滤波、稳压调整，以便向负载提供更为稳定的电压，同
时，通过充电器把电能转变为化学能储存在蓄电池内，一旦电力中断、电网电压或电网频率超出UPS的输入范
围，可在极短的时间内开启自身的储备电源，向负载供电。 本文所设计的UPS智能监控系统具备以下环节
和功能：能在各种复杂的电网环境下运行；在运行中不会对市电产生附加的干扰；输出电性能指标应该是全面
的、
引言
UPS供电系统是电力、通信、银行等行业的必备电源，从产生到现在已有几十年的发展历程，在技术不断发展和改进的过
程中，其保护功能也在不断地发生变化。UPS根据主机内逆变器的工作状态可分为：后备式、在线式及在线互动式。他们的
作用是对市电进行滤波、稳压调整，以便向负载提供更为稳定的电压，同时，通过充电器把电能转变为化学能储存在蓄电池
内，一旦电力中断、电网电压或电网频率超出UPS的输入范围，可在极短的时间内开启自身的储备电源，向负载供电。
本文所设计的UPS智能监控系统具备以下环节和功能：能在各种复杂的电网环境下运行；在运行中不会对市电产生附加
的干扰；输出电性能指标应该是全面的、高质量的，能满足负载的各项要求；UPS本身应具有很高的效率，有接近实际市电
的输出能力；是一台智能化程度很高的设备，有高度智能化的自检功能，自动显示、报警、状态记忆功能以及通讯功能。
1、总体设计、总体设计
该设计由主监控单元、交流检测单元、电池检测与巡检单元、馈线检测及调压单元、绝缘监察及接地选线单元等单元模块
组成。这些模块之间通过内部RS485进行通信，实现对电源柜的交流配电、蓄电池充
放电过程、电池状态、调压状态、母线对地电阻、馈出线开关状态的实时监测、控制和报警处理。整个系统通过RS232和上
位机进行通信以进行历史数据的查询和统计。
2、各单元介绍、各单元介绍
2.1主监控单元主监控单元
主监控单元调度整个系统的运行。主监控单元由主监控板、320X240点阵液晶显示屏、键盘及指示灯等组成，完成蓄电池
充放电管理，运行及控制参数的设定和显示，告警记录的存储、查询，通过RS232和上位机通信，通过RS485控制内部各单
元。
2.2交流检测单元交流检测单元
该单元主要完成三相交流电压、电流及频率的采集；同时具有交流失电、缺相、过压、欠压等告警功能；告警时继电器告
警接点闭合。通过调节板上电位器可校正三相交流电压显示值。
2.3电池检测与巡检单元电池检测与巡检单元
该单元由电池检测板和电池巡检板组成（可选），主要完成电池组电压（合母电压）、充放电电流、环境温度及单体电池
电压的采集；电池熔丝状态检测；可通过输出模拟电压、电流给定来控制其他厂家的模块或相控电源三相触发板的电压或电流
给定(具体情况与厂家协商)，提高了系统的兼容性；按时计量；同时完成合母过欠压、电池过充、电池馈电及单体电池失效告
警等功能；通过调节电池检测板和电池巡检板上的电位器可分别校正合母电压和单体电池电压显示值。如图2中所示。
2.4馈线检测及硅链调压单元馈线检测及硅链调压单元
由馈线检测CPU板、开关量输入板组成，实时检测合母和控母的馈线开关状态。通过开关量扩展口，可以检测24路馈
线。当出现开关变位或控母电压越限时告警并通过硅链自动调节控母电压（最多7节硅链调压）。通过调节馈线检测板上电位
器可校整控母电压显示值。
2.5绝缘监察及接地选线单元绝缘监察及接地选线单元
由绝缘监察检测板和接地选线扩展板组成，主要功能是实时监测母线对地电阻，自定位接地支路。当母线对地电阻低于告
警设定值时，告警继电器闭合；通过接地选线扩展口连接接地选线，最多支持24路选线。
3、关键电路单元设计、关键电路单元设计
3.1电流检测电路电流检测电路
电池充放电电流的大小尤为关键。电路图如图1所示，因为是既检测充电电流也检测放电电流，故在小电阻上的电压又是
两个方向，在电路检测中用两个通道分别检测，这样也便于分别进行信号的调理，同时也便于用AD转换器的一个输入通道来
测量。
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