王洪伟 时常青 史威威
中建中原建筑设计院有限公司
摘要：国家提出建设智慧城市、智慧社区，使智能化成为了国家未来的发展方向。特别是住宅小区智能化，近年来取得了突飞猛进的发展。UPS不间断电源是为智能化系统提供可靠电源保障的重要设备。笔者首先介绍了UPS设备、住宅小区智能化系统，然后结合多年设计经验和相关规范、政策，谈一下UPS配置中应注意的问题。
关键词： 智能化小区 UPS 电源保障
国家提出建设智慧城市、智慧社区，使智能化成为了国家未来的发展方向。特别是住宅小区智能化，近年来取得了突飞猛进的发展。智能化小区，听着“高、大、上”，真要正常运行、发挥功能，还得依靠可靠的电源供应。本文讲的UPS不间断电源就是为智能化系统提供可靠电源保障的重要设备。
现实工程中，UPS不间断电源的配置往往比较随意。业主往往更多地听从厂商的建议，要么配置过大，造成浪费，要么配置过小，关键时候不能满足使用。笔者首先介绍了UPS设备、住宅小区智能化系统，然后结合多年设计经验和相关规范、政策，谈一下UPS配置中应注意的问题。
一、UPS不间断电源介绍
UPS（Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply），即不间断电源。不间断电源是在正常工作电源故障中断供电时能不间断地继续向负载供电的应急电源。
（一）UPS的工作原理
UPS一般由整流器、蓄电池、逆变器、静态开关和控制系统组成。每个组成的作用如下。整流器：将交流外电源经整流滤波变成直流电源供给蓄电池和逆变器。蓄电池：储存电能。当外电源供电时，整流器输出直流电对蓄电池充电；当外电源中断时，蓄电池向逆变器供电，维持UPS继续工作。蓄电池的容量决定了UPS电源在外电源中断时的供电时间。逆变器：将整流器或蓄电池供给的直流电逆变成交流电输出。逆变器时UPS的核心，逆变器的性能决定了UPS输出的波形、效率、瞬态响应、可靠性、噪声、体积、质量。静态开关：通过合理的转换使UPS根据电源的状态对负载不间断供电。控制系统：通过合理的控制使UPS按设计要求给负载提供可靠的电源。
UPS的工作方式
UPS的工作方式有正常工作方式、电池工作方式、旁路运行方式、旁路维护方式四种。正常工作方式：当市电正常供电时，市电经滤波回路后，分为两个回路同时动作，其一是经充电回路对电池组充电，另一个则是经整流回路输入到逆变器，经逆变器转换后输出给负载。电池工作方式：当市电发生异常时，将储存于电池中的直流电转换为交流电，逆变器的输入改由电池组供应，逆变器持续提供电力，供给负载。旁路运行方式：当在线式UPS超载、旁路命令（手动或自动）、逆变器过热或机器故障，将逆变输出转为旁路输出，即由市电直接供电。旁路维护方式：当UPS进行检修时，通过手动旁路保证负载设备的正常供电。
（三）UPS的容量分类
UPS的容量分类小型、中型、大型三种。小型UPS电源的容量为0.5~1kVA，输入电压为交流220V。中型UPS的容量为2~15kVA，输入电压为交流220V。有单柜式和双柜式结构。大型UPS的容量为20kVA以上，输入电压为交流380V。一般采用多柜式结构。
二、住宅小区的智能化系统介绍
智能化小区介绍
住宅小区按其所配置智能化系统的功能设定、技术含量、经济投入等因素进行综合考虑，分为智能化一星级、二星级、三星级智能化小区。
我国智能化小区建设由80年代末起步，现在已经发展到了一定规模，并逐渐普及。新建住宅小区智能化系统的配置，基本达到一星级标准，或者更高。部分高标准小区或是房地产开发项目，都会将小区智能化设备作为项目的一大亮点和卖点。业主入住后，确实会感受到它带来的安全性、便利性、舒适性。
智能化系统介绍
住宅小区智能化系统是指住宅小区中具有中央集中控制、管理功能的智能化信息系统，包括各类具有智能化功能的网络基础设施，实现信息探测、传输、处理、控制和存储的硬件设备和软件系统。
住宅小区智能化系统包括信息通信系统、安全技术防范系统、设备设施管理与监控系统、家居智能化系统。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其中，信息通信系统包括住宅通信网、有线电视网、家庭无线网、移动通信覆盖网、小区信息平台和其他相关的信息通信系统；安全技术防范系统包括视频安防监控系统、周界报警系统、出入口控制系统、室内报警系统、电子巡查系统、安全管理系统；设备设施管理与监控系统包括建筑设备监控系统、公共广播系统、信息发布系统、停车库管理系统、综合信息管理系统；家居智能化系统包括家电设备监控系统、家庭多媒体系统、家庭能源与环境监测系统、家庭安全技术防范系统、家居智能集成系统。
以上可以看出，住宅小区智能化系统涉及到小区管理的方方面面，涉及到小区业主的直接感受、切身利益，涉及到人身安全、财产安全、通信安全等重要领域。做个比喻，智能化系统就像小区的神经系统、耳朵、眼睛、鼻子，一旦无法使用或停止运行，势必造成混乱、恐慌。
三、住宅小区智能化系统的UPS配置
（一）UPS供电方式的选择
供电方式有集中供电和分散供电。集中供电，优点是：控制系统完备、电源输出品质好、维护管理方便；缺点是：故障影响范围大，供电距离受限制。分散供电，优点是运行灵活、故障影响范围小，但其他方面不如集中供电。
一般情况下，信息通信系统、安全技术防范系统等涉及到安全的系统，都建议集中供电方式，利于管理和防范。家居智能化系统、个人使用电脑末端、其他距离远的末端设备，可以采用分散供电。
（二）UPS供电容量的选择
《安全防范工程技术规范》要求：应根据入侵报警系统、视频安防监控系统、出入口控制系统等的不同供电消耗，按总系统额定功率的1.5倍设置主电源容量。《民用建筑电气设计规范》要求：对电子计算机供电时，UPS 装置的额定输出功率应大于计算机各设备额定功率总和的1．2倍；对其他用电设备供电时，其额定输出功率应为最大计算负荷的1．3倍。《火灾自动报警系统设计规范》要求：消防设备应急电源输出功率应大于火灾自动报警及联动控制系统全负荷功率的120％。
可以看出，UPS容量的选择必须留有余量，不得打折。在重要机房设计中，还应采取冗余设计和容错设计。
（三）UPS供电时间的选择
《安全防范工程技术规范》要求：系统供电应设置不间断电源，其容量应适应运行环境和安全管理的要求，并应至少能支持系统运行0.5h以上。《安全防范系统供电技术要求》要求：视频安防监控子系统，备用电源应急供电时间应不少于1h。《出入口控制系统工程设计规范》要求：备用电源应保证系统连续工作不少于 48h，且执行设备能正常开启 50 次以上。《入侵报警系统工程设计规范》要求：应有备用电源，并应能自动切换，切换时不应改变系统工作状态，其容量应能保证系统连续正常工作不小于8h。《脉冲电子围栏及其安装和安全运行》要求：脉冲电子围栏主机的备用电源应能够支持独立供电 8h 以上。《用户电话交换系统工程设计规范》要求：当所在建(构)筑物设有发电设备时，电池组应满足 15min～30min 的放电时间；当所在建(构)筑物无发电设备时，电池组应满足0. 5h～8h 不等的放电时间。《火灾自动报警系统设计规范》要求：蓄电池组的容量应保证火灾自动报警及联动控制系统在火灾状态同时工作负荷条件下连续工作 3h 以上。《公共广播系统工程技术规范》要求：紧急广播系统应具有应急备用电源，主电源与备用电源切换时间不应大于 1s；应急备用电源应能满足20min以上的紧急广播。
UPS供电时间的选择，是一项重要指标。各个规范都有明确，而且都是下限指标。实际应用中，应根据工程情况和甲方需求做调整。
（四）UPS本身性能的选择
UPS本身性能的好坏，主要体现在以下几个方面。输出电压的自动调节功能；输出电压谐波成分要小；输出工频应与外电源锁相同步；逆变器效率高、动态性能好；具有良好的可靠性；体积小、质量轻、噪声低、电池寿命长；电磁噪声符合电磁兼容要求；有丰富的通信软件。
UPS的发展趋势是智能化、小型化、轻型化，特性不断提高。UPS本身的控制系统实现智能化，对可能出现的故障进行预报，对已出现的故障冗余处理，并有运行监视、自我监视、自我诊断，必将使其可靠性大幅提高。
参考文献：
[1]《注册电气工程师设计手册（建筑电气部分）》主编：朱林根 发行：中国电力出版社
[2]《住宅小区智能化应用技术规程DG/TJ 08-604-2013》主编：上海市建筑科学研究院（集团）有限公司、上海市智能建筑建设协会 批准部门：上海市城乡建设和交通委员会
[3]《民用建筑电气设计规范JGJ 16-2008》主编：中国建筑东北设计研究院 批准部门：中华人民共和国建设部
[4]《安全防范工程技术规范GB50348—2004》主编部门：中华人民共和国公安部 批准部门：中华人民共和国建设部
论文作者:王洪伟,时常青,史威威
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/13
标签：系统论文; 电源论文; 逆变器论文; 住宅小区论文; 旁路论文; 方式论文; 设备论文; 《建筑学研究前沿》2018年第22期论文;