火電廠的供電系統并不是連續而且恒定的，大型設備的啟停、開關操作，電氣工作段上負載長時間較大，故障情況下電氣工作段的切換都會影響電力的正常供應，對計算機和微處理器產生干擾或破壞。
　　我公司的自動化程度較高，其設計安裝采用的人機接口界面裝置（操作員站）為ALPH站計算機，是整個機組的操作監視中心。它的穩定安全運行直接關系到機組的安全運行。而操作員站的電源供應是直接影響其穩定運行的一個關鍵因素。本文就我公司熱工專業在操作員站電源供應方面的改進來提高公司人機接口裝置的安全穩定運行進行探討。

    一、為什么要在操作員站上使用UPS
    根據電力專家的測試，電網中經常發生并且對電腦和精密儀器產生干擾或破壞的原因主要有以下幾種：
    l電涌（power surges）
    l高壓尖脈沖（high voltage spikes）
    l暫態過電壓（switching transients）
    l電壓下陷（power sags）
    l電線噪聲（electrical line noise）
    l頻率偏移（frequency variation）
    l持續低電壓（brownout）
    l電力中斷（power fai1）
    操作員站本身就是一臺計算機，對電源的要求非常高，以上的幾種電力供應的異常現象都會影響到操作員站的正常工作和實用性能。而UPS的使用可以解決或避免以上不正常供電對計算機產生的干擾和破壞。
    二、UPS介紹
UPS（Uninterruptible Power System），即不間斷電源，是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源。不僅在斷電時可以延續供電時間，而且提高供電系統的供電質量(指在線式UPS)。
UPS大致可分成三種：離線式（Off Line），在線式（On line）和在線交互式（Line interactive）。

    離線式（又稱后備式）不間斷電源如上圖所示。正常時供電通過旁路直接向負載供電。只有在停電時，才通過逆變器將電池能量轉換為交流向負載提供電力。這是一種機構簡單、體積小、控制簡單、成本低。當電網供電正常時對電源沒有任何處理，對供電的噪音以及浪涌的抑制能力差，存在轉換時間。

      在線式不間斷電源平常由逆變器輸出向負載供電，只有當UPS發生故障、過載或過熱時才會轉為由旁路輸出給負載。在線式UPS的特點：輸出的電力經過UPS的處理，對網電噪音以及浪涌的抑制能力最強，輸出電源品質最高，無轉換時間。但其結構復雜，成本較高。

 
     在線交互式UPS平常由旁路經變壓器輸出給負載，逆變器此時做為充電器。當斷電時逆變器則將電池能量轉換為交流電輸出給負載。其特點：具雙向性轉換器設計，UPS電池回充時間較短，存在轉換時間，控制結構復雜，成本較高， 保護性能介于在線式與離線式UPS之間，對網電噪音和浪涌的抑制能力較差。
    三、項目實施情況
    操作員站作為人機接口界面，對于自動化程度高的現代大型火電廠來說，是運行人員實現對整個機組進行過程控制和過程監視的設備。運行人員通過操作員站進行參數監視、調整，設備的啟停和閥門的開關操作。因此，操作員站的穩定安全運行就直接關系到整個機組的安全運行水平。
現代大型火電廠基本上都是以分散控制為核心，自動化程度高，對微處理器和計算機的正常工作依賴正日益增加。而現場大型設備的啟停，6KV開關的操作，電源工作段負載過重、電源工作段與備用段的切換以及計算機本身供應電源的切換操作等都會產生以上幾種造成電源供應的不正常的現象，從而對微處理器和計算機產生干擾或破壞。操作員站本身是一個融計算機技術、CRT技術、通訊技術和計算機軟件于一體的操作平臺。正常的電力供應對操作員站來說是非常重要的，尤其是其中的內存和硬盤，對電源的要求更高。內存是主板上的存儲部件，是CPU直接與之溝通，并用其存儲數據的部件，存放當前正在使用的（即執行中）的數據和程序，它的物理實質就是一組或多組具備數據輸入輸出和數據存儲功能的集成電路，內存只用于暫時存放程序和數據，需要不斷的刷新動作來保持存儲內容，關閉電源，其中的程序和數據就會消失。如果是非正常斷電，就會導致內存中的信息來不及保存到硬盤上，造成信息因完全丟失或部分丟失而失去價值，從而造成精力、時間甚或經濟的損失。硬盤，雖然應用的是磁存儲介質，不會因斷電而損失信息，但突然的電力故障會使正在進行讀寫工作的硬盤物理磁頭損壞，或者系統文件在維護文件系統時，造成文件分配表錯誤，從而造成整個硬盤的報廢。另外，操作系統中設置有虛擬內存，由于突然的斷電，使系統來不及取消虛擬內存，從而造成硬盤中的"信息碎片"，不僅浪費了硬盤存儲空間，還會導致計算機運行緩慢，影響操作員站的使用性能。另外，計算機電源是一種整流電源，過高的電壓可能會造成整流器燒毀。而電壓尖脈沖和暫態過電壓以及電源雜訊等干擾都可能通過整流器進入主機板，影響機器的正常工作，甚至燒毀主機線路。
因此，電力供應問題是操作員站工作的重大威脅。如何為操作員站提供安全可靠的電源是我們不得不面對的問題。
為了解決這個問題，我們決定為每臺操作員站增加一臺不間斷電源，以提高輸入電源的可靠性。
示意圖如下：

 正常工作時開關K打向廠用UPS電源端，由廠用UPS電源給操作員站供電；當廠用UPS故障時，開關K自動切向廠用保安電源。在線式UPS增加在供電電源和負載操作員站之間，正常供電時，起到噪音抑制、防浪涌保護、低電壓保護作用；當進行供電電源切換時，可以提供開關切換時間內的電源供應以及避免由于兩種電源之間相位不同和電壓不同對操作員站造成的沖擊；當開關K故障導致供電電源中斷時，可以延續供電時間，以等待電源的恢復或提供系統正常關機所需要的時間，以避免故障期間信息的丟失。
在具體實施中需要注意的幾點問題：
一是UPS模式的選擇。與在線交互式和后備式UPS相比，在線式UPS能夠為操作員站提供更佳的電源環境。無論從穩壓輸出范圍、頻率范圍、輸入噪音和浪涌的濾除，市電模式與電池模式零轉換時間和保護性能等方面的考慮，在線式UPS都明顯優于前兩種模式。因此我們首選在線式UPS；第二，UPS容量問題。根據測量和了解，每臺操作員站的負載約為280W，考慮到功率因數的問題，為其配備1KVA的UPS就能夠滿足它的需要；第三，UPS保護性能問題；第四，UPS本身質量問題和電池使用壽命問題。
    目前我們在給每臺操作員站增加了一臺山特城堡（castle）系列產品中的C1型在線式UPS。它的輸出電源為正弦波，能實現在市電模式與電池模式之間零切換時間，在滿載情況下，輸入功率因數可以達到0.9以上，不會對電網環境造成污染，采用國際標準EN50091－2和IEC61000-4系列標準設計，抗電磁干擾與射頻干擾能力強，并且本身產生的電磁干擾與射頻干擾低，蓄電池為松下原產，電池質量良好，保證UPS使用的安全性與可靠性。具體技術參數如下：
額定容量：1KVA
輸入電壓：(118~300)VAC
輸入頻率：(40~60)Hz
輸出電壓：220′(1+2％)VAC
輸出頻率：市電模式下與輸入同步，當市電頻率超出(46~54)Hz范圍時，輸出頻率為50′(1+0.2%)Hz。電池模式下50′(1+0.2%)Hz
輸出波形：正弦波
備用時間：滿載大于5分鐘，半載大于14分鐘
電池形式：Panasonic密閉式免加水
轉換時間：零轉換時間
超載能力：110％－150％維持30秒鐘后輸出轉為旁路，150%以上維持200ms
操作環境：溫度  0℃ - 4℃
          濕度  20% - 90%
通過增加在線式UPS，一是能夠躲過操作員站電源切換時間，完全避免由于輸入電源的切換造成對操作員站的沖擊。在沒有增加UPS之前進行操作員站電源切換試驗時CRT會出現短暫的黑屏，對操作員站的主機運行也會造成影響；增加UPS后的幾次電源切換試驗中這種現象再也沒有出現過。二是能夠大大提高輸入電源的品質。例如輸入電壓，我們測量發現，在正常運行狀態下，操作員站采用的是廠用UPS電源，電壓為217VAC，經過在線式UPS輸出后為222VAC，品質有明顯提高。
    四、目前需要注意的問題
    通過增加在線式UPS保證了操作員站電源供應的可靠性，改善了操作員站運行環境，提高了它的穩定性和安全性。然而隨著UPS的增加也帶來一些需要注意的問題：
    1、在線式UPS電池的保養。電池是UPS的一個關鍵部件，不間斷電源的供電來源其內部的電池放電。電池老化的原因除了外部環境因素以外，還有電池內部化學變化等因素。即使是將電池長期放置不用，電池也會出現老化現象。它的壽命一般是2-3年。因此電池的保養和狀態了解非常重要。定期對電池進行充放電是電池保養的關鍵，但由于機組長期在運行中，無法進行保養，只能在機組檢修期間對UPS電池使用狀態進行了解，可以拔下UPS的輸入電源插頭，模擬當正常電力供應中斷，觀察電池放電的時間是否足夠長？如果放電時間不足，則應考慮更換電池，以保證當電源中斷時電池有足夠的放電時間，保證檔案的儲存和系統的完全關閉。
    2、如何提高UPS的運行可靠性？輸入電源增加了UPS對操作員站的電力供應起到了保護作用，但當UPS本身發生故障時又怎么辦呢？目前一般的方法是用兩臺或兩臺以上的單機，構成雙機或多機UPS系統，提高電源供電的可靠性，使在單臺UPS發生故障的同時，不會發生UPS中斷供電的情況。這可以根據我公司長期使用情況來看是否需要。
    總的來說，操作員站增加了在線式不間斷電源后，不僅可以在斷電時可以延續供電時間，躲過輸入電源切換時間，而且能抑制切換時產生的沖擊和正常供電時的噪音和浪涌，輸出穩定電壓和穩定的頻率。大大的提高了操作員站電源輸入的品質，保證了操作員站的穩定安全運行。