1、UPS容量的計(jì)算
通常儀表用UPS需給計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(DCS，PLC，SIS，CCS，GDS等)、在線分析儀表系統(tǒng)、監(jiān)控計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量?jī)x表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和其他監(jiān)控儀表供電，分別統(tǒng)計(jì)各用電設(shè)備的用電負(fù)荷，按照耗電量總和的1.2倍進(jìn)行UPS容量的計(jì)算(當(dāng)考慮預(yù)留時(shí)可按1.5倍計(jì)算，但注意UPS容量不宜選擇過(guò)大)。
計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)一般由電源柜、網(wǎng)絡(luò)柜、系統(tǒng)柜、輔助柜(安全柵柜、電涌保護(hù)器柜、繼電器柜)等組成，具體應(yīng)用中準(zhǔn)確的UPS容量需計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)廠家根據(jù)實(shí)際硬件配置計(jì)算，若無(wú)精確數(shù)據(jù)，可按每個(gè)機(jī)柜視在功率600~1000W的用電負(fù)荷進(jìn)行估算；二線制儀表(如壓力變送器、渦街流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、智能定位器等)一般由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的I/O卡件或安全柵供電，其用電功率不單獨(dú)統(tǒng)計(jì)；對(duì)于部分非回路供電的儀表，其用電負(fù)荷見(jiàn)表1。
表1 常見(jiàn)測(cè)量和控制儀表功率
由表1可以看出，絕大部分非回路供電的現(xiàn)場(chǎng)儀表功率都較小，計(jì)算用電負(fù)荷時(shí)可忽略不計(jì)，但對(duì)大功率的儀表如分析儀等需另做統(tǒng)計(jì)。另外注意在計(jì)算過(guò)程中有功功率單位(W)和視在功率單位(VA)換算，視在功率(VA)約等于有功功率(W)的值除以負(fù)載功率因數(shù)(多取0.8)。視在功率又稱(chēng)為容量，直流電源容量通常以輸出電流“A”表示，交流電源容量以“VA”或“kVA”表示。常用的UPS容量有3、6、10、15、20、30、40、60、80、100、120、140、160、200、300、400、500、600、800kVA等，計(jì)算后的UPS容量值可根據(jù)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行圓整。
2、UPS蓄電池的計(jì)算
UPS的不間斷供電時(shí)間取決于蓄電池自身儲(chǔ)存能量的大小。UPS可內(nèi)置蓄電池，其備用時(shí)間為10min左右，而要求服務(wù)于過(guò)程控制的UPS后備時(shí)間不低于30min，則需配置外置蓄電池組。蓄電池質(zhì)量的好壞對(duì)UPS備用時(shí)間有著至關(guān)重要的影響，在UPS的選型采購(gòu)過(guò)程中往往容易被忽略。
UPS中常用的蓄電池有鉛酸、鎳鎘、鎳氫和鋰電池，主要以鉛酸蓄電池為主，其優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性好、自放電率較低、無(wú)記憶效應(yīng)等，缺點(diǎn)是體積比能量和質(zhì)量比能量較低、含有重金屬、抗熱性差以及使用壽命短。鉛酸蓄電池又分防酸式和閥控式，由于防酸式鉛酸蓄電池技術(shù)落后，現(xiàn)已逐步停止使用。
蓄電池的容量是UPS很重要的參數(shù)，若蓄電池容量過(guò)高帶來(lái)成本增加，且在電池放電時(shí)容易出現(xiàn)電流小而深度放電，影響電池的使用壽命；若蓄電池的容量過(guò)小則不滿足供電的要求，出現(xiàn)電流過(guò)大，同樣影響電池的壽命。因此需合理地配置蓄電池組，蓄電池容量的計(jì)算通常有恒功率法(查表法)、恒流法、電流估算法和電源法，不同計(jì)算方法計(jì)算出來(lái)的結(jié)果也有所不同，其中恒功率法是最常用的UPS蓄電池容量的計(jì)算方法。
恒功率法是遵循能量守恒定律，蓄電池提供的功率大于負(fù)荷消耗的功率，當(dāng)后備時(shí)間小于1h時(shí)，采用恒功率法計(jì)算結(jié)果較為精確。蓄電池恒功率數(shù)據(jù)來(lái)自試驗(yàn)數(shù)據(jù)，由于沒(méi)有考慮蓄電池的折舊以及溫度的變化，故恒功率法適用于UPS蓄電池運(yùn)行環(huán)境穩(wěn)定，負(fù)載長(zhǎng)時(shí)間在額定容量80%以下運(yùn)行的工況。恒功率法計(jì)算如下所示：
式中P負(fù)荷為蓄電池組提供的總功率，W；S額為UPS的額定容量，VA；cosΦ為負(fù)載功率因素；η逆為UPS逆變器效率。
式中 Pnc為每節(jié)蓄電池需要提供的功率值，W；N為UPS配置的蓄電池單體數(shù)量，若蓄電池一組電池有30塊，則N=30；n為單體蓄電池節(jié)數(shù)，每塊12V蓄電池內(nèi)部是由6個(gè)2V基本單元電池組成，故n=6。
通過(guò)上述計(jì)算確定蓄電池對(duì)應(yīng)時(shí)間下提供的功率值數(shù)據(jù)，實(shí)際配置時(shí)查表配置合適的蓄電池使得蓄電池實(shí)際試驗(yàn)的恒功率數(shù)據(jù)大于等于式計(jì)算的結(jié)果。
如某PS額定容量為40kVA，負(fù)載功率因數(shù)為0.8，逆變器逆變效率為0.93，要求后備時(shí)間30min。
將上述數(shù)據(jù)代入計(jì)算，可得Pm=191W。
目前中小功率UPS(10kVA以下)電池壽命一般為3~5a，中大功率UPS(10kVA以上)電池壽命一般為5~8a，在使用過(guò)程中應(yīng)適當(dāng)?shù)胤烹娪兄陔姵氐募せ睿蝗玳L(zhǎng)期不停市電，每隔3個(gè)月可人為斷掉市電用UPS帶負(fù)載放電一次，可以延長(zhǎng)電池的使用壽命，對(duì)于容量低于80%的或已達(dá)到使用年限的蓄電池組應(yīng)及時(shí)更換。
