淺析EPS的基礎知識
2005/9/5 9:14:55 電源在線網(wǎng)
一、應急電源的發(fā)展：
最初出現(xiàn)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(fā)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(jiān)控和定期檢測，損壞后不能及時修復，在突發(fā)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(fā)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(fā)展的必然趨勢。
由于“9.11”事件的巨大影響和許多突發(fā)事件的發(fā)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(jīng)濟損失和嚴重的政治影響。電力故障常具有突發(fā)性，不以人們的意志為轉移，即使電網(wǎng)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(tǒng)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(tǒng)的發(fā)展過程。
二、中國EPS市場的誤區(qū)
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(xiàn)故障時，由電池組提供能量，經(jīng)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(chǎn)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(yè)外設。
而EPS是應急電源，重點在于應急。其真正是“養(yǎng)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(chǎn)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(chǎn)廠家，經(jīng)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(tài)匆忙轉產(chǎn)EPS，企圖魚目混珠，祈求解救燃眉之急，引起中國EPS市場出現(xiàn)“一哄而上”的現(xiàn)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(chǎn)，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(chǎn)當中的重要性，但是由于至今仍未有國家標準統(tǒng)一其技術標準和生產(chǎn)規(guī)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(yè)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(tǒng)、各行業(yè)自己的選型標準。EPS廠家要象UPS廠家一樣，為了贏得市場，必須進行優(yōu)化設計，采用新技術，提高生產(chǎn)效率，降低成本，提高可靠性，滿足用戶不同要求。只有產(chǎn)品質量不斷提高，售后服務不斷改進，EPS產(chǎn)品才能獲得用戶的認可。
三、EPS與UPS的異同
1. EPS是UPS的應用發(fā)展
在歐美先進國家，由于并網(wǎng)供電，電力充足，同時供電質量良好，加上用電設備規(guī)范，不會在電網(wǎng)上造成電網(wǎng)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(jié)能ECO（ECONOMY CONTROL OPERATION）工作狀態(tài)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(jīng)逆變器逆變輸出供電。在歐洲，此類具有節(jié)能工作狀態(tài)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(jié)能工作狀態(tài)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(wǎng)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(jié)能效果是非常顯著的。同時，EPS的逆變器是處于啟動狀態(tài)，但不輸出功率，類似休眠狀態(tài)，EPS逆變器比UPS的逆變器連續(xù)輸出功率能大大延長壽命。其實，EPS的高端產(chǎn)品就是休眠狀態(tài)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(wǎng)的今天，能滿足大部分用電設備的要求。因此，人們關心節(jié)電這個永恒的主題以及高可靠性兩大因素，大多數(shù)情況下EPS是優(yōu)于UPS的。如果電網(wǎng)質量良好，供電可靠，用電設備規(guī)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(fā)展是起源于電網(wǎng)突發(fā)故障時，為確保電力保障和消防聯(lián)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(chǎn)品技術要求受公安部消防認證監(jiān)督，并接受安裝現(xiàn)場消防驗收。而UPS只是用來保護用戶設備或業(yè)務免受經(jīng)濟損失，其產(chǎn)品技術要求受信息產(chǎn)業(yè)部認證。兩者適用的安全規(guī)范明顯不同，因而具有不同的價值觀。
（2）EPS和UPS均能提供兩路選擇輸出供電，UPS為保證供電優(yōu)質，是選擇逆變優(yōu)先；而EPS是為保證節(jié)能，是選擇市電優(yōu)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(xiàn)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供電對象是計算機及網(wǎng)絡設備，負載性質（輸入功率因數(shù)）差別不大，所以國標規(guī)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(shù)就不能設定為0.8（EPS國標將規(guī)定其數(shù)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(tài)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系統(tǒng)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(jù)不同的使用場合設計高可靠的EPS系統(tǒng)，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(xié)調。
（2）采用EPS的逆變器處于啟動工作狀態(tài)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(tǒng)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(huán)境的高質量品牌蓄電池。
（2）采用對單節(jié)電池的電壓（均充/浮充）、電流（充電/放電）、電導（內阻）、溫度等參數(shù)進行在線監(jiān)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系統(tǒng)綜合參數(shù)監(jiān)測與報警
（1）通過小總線對雙路市電互投裝置、EPS主機靜態(tài)運行參數(shù)、蓄電池單節(jié)電池工作參數(shù)、輸出配電柜運行參數(shù)、狀態(tài)報警信息集中統(tǒng)一顯示，能在本地進行監(jiān)測。
（2）通過網(wǎng)絡總線，將分布式現(xiàn)場總線EPS有關信息上傳至中心監(jiān)控系統(tǒng)。
最初出現(xiàn)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(fā)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(jiān)控和定期檢測，損壞后不能及時修復，在突發(fā)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(fā)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(fā)展的必然趨勢。
由于“9.11”事件的巨大影響和許多突發(fā)事件的發(fā)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(jīng)濟損失和嚴重的政治影響。電力故障常具有突發(fā)性，不以人們的意志為轉移，即使電網(wǎng)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(tǒng)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(tǒng)的發(fā)展過程。
二、中國EPS市場的誤區(qū)
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(xiàn)故障時，由電池組提供能量，經(jīng)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(chǎn)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(yè)外設。
而EPS是應急電源，重點在于應急。其真正是“養(yǎng)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(chǎn)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(chǎn)廠家，經(jīng)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(tài)匆忙轉產(chǎn)EPS，企圖魚目混珠，祈求解救燃眉之急，引起中國EPS市場出現(xiàn)“一哄而上”的現(xiàn)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(chǎn)，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(chǎn)當中的重要性，但是由于至今仍未有國家標準統(tǒng)一其技術標準和生產(chǎn)規(guī)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(yè)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(tǒng)、各行業(yè)自己的選型標準。EPS廠家要象UPS廠家一樣，為了贏得市場，必須進行優(yōu)化設計，采用新技術，提高生產(chǎn)效率，降低成本，提高可靠性，滿足用戶不同要求。只有產(chǎn)品質量不斷提高，售后服務不斷改進，EPS產(chǎn)品才能獲得用戶的認可。
三、EPS與UPS的異同
1. EPS是UPS的應用發(fā)展
在歐美先進國家，由于并網(wǎng)供電，電力充足，同時供電質量良好，加上用電設備規(guī)范，不會在電網(wǎng)上造成電網(wǎng)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(jié)能ECO（ECONOMY CONTROL OPERATION）工作狀態(tài)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(jīng)逆變器逆變輸出供電。在歐洲，此類具有節(jié)能工作狀態(tài)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(jié)能工作狀態(tài)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(wǎng)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(jié)能效果是非常顯著的。同時，EPS的逆變器是處于啟動狀態(tài)，但不輸出功率，類似休眠狀態(tài)，EPS逆變器比UPS的逆變器連續(xù)輸出功率能大大延長壽命。其實，EPS的高端產(chǎn)品就是休眠狀態(tài)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(wǎng)的今天，能滿足大部分用電設備的要求。因此，人們關心節(jié)電這個永恒的主題以及高可靠性兩大因素，大多數(shù)情況下EPS是優(yōu)于UPS的。如果電網(wǎng)質量良好，供電可靠，用電設備規(guī)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(fā)展是起源于電網(wǎng)突發(fā)故障時，為確保電力保障和消防聯(lián)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(chǎn)品技術要求受公安部消防認證監(jiān)督，并接受安裝現(xiàn)場消防驗收。而UPS只是用來保護用戶設備或業(yè)務免受經(jīng)濟損失，其產(chǎn)品技術要求受信息產(chǎn)業(yè)部認證。兩者適用的安全規(guī)范明顯不同，因而具有不同的價值觀。
（2）EPS和UPS均能提供兩路選擇輸出供電，UPS為保證供電優(yōu)質，是選擇逆變優(yōu)先；而EPS是為保證節(jié)能，是選擇市電優(yōu)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(xiàn)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供電對象是計算機及網(wǎng)絡設備，負載性質（輸入功率因數(shù)）差別不大，所以國標規(guī)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(shù)就不能設定為0.8（EPS國標將規(guī)定其數(shù)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(tài)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系統(tǒng)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(jù)不同的使用場合設計高可靠的EPS系統(tǒng)，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(xié)調。
（2）采用EPS的逆變器處于啟動工作狀態(tài)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(tǒng)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(huán)境的高質量品牌蓄電池。
（2）采用對單節(jié)電池的電壓（均充/浮充）、電流（充電/放電）、電導（內阻）、溫度等參數(shù)進行在線監(jiān)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系統(tǒng)綜合參數(shù)監(jiān)測與報警
（1）通過小總線對雙路市電互投裝置、EPS主機靜態(tài)運行參數(shù)、蓄電池單節(jié)電池工作參數(shù)、輸出配電柜運行參數(shù)、狀態(tài)報警信息集中統(tǒng)一顯示，能在本地進行監(jiān)測。
（2）通過網(wǎng)絡總線，將分布式現(xiàn)場總線EPS有關信息上傳至中心監(jiān)控系統(tǒng)。
聲明：本信息內容的真實性未經(jīng)電源在線網(wǎng)證實，僅供參考。
