外部 UPS（不間斷電源）在電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置中的核心作用是 **“市電異常時(shí)無縫切換供電，確保裝置不掉電、數(shù)據(jù)不中斷”**—— 通過內(nèi)置蓄電池組存儲(chǔ)電能，在市電正常時(shí)穩(wěn)壓供電并充電，市電掉電 / 波動(dòng)時(shí)立即切換為電池供電，全程維持裝置全功能運(yùn)行（采樣、存儲(chǔ)、通信），避免數(shù)據(jù)丟失或監(jiān)測中斷。具體工作流程可按 “市電正常、市電異常、市電恢復(fù)” 三個(gè)場景拆解，同時(shí)包含關(guān)鍵組件協(xié)同邏輯：

一、核心工作原理：“整流 - 儲(chǔ)能 - 逆變 - 切換” 四步協(xié)同

外部 UPS 本質(zhì)是 “電能轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)系統(tǒng)”，通過整流器、蓄電池組、逆變器、靜態(tài)開關(guān)四大核心組件，實(shí)現(xiàn) “市電→直流→儲(chǔ)能→交流” 的能量轉(zhuǎn)換，滿足監(jiān)測裝置對 “穩(wěn)定、不間斷交流電” 的需求（部分 UPS 可直接輸出直流電，需匹配裝置供電類型）。

1. 關(guān)鍵組件及作用

二、分場景工作流程：覆蓋全供電狀態(tài)

1. 場景 1：市電正常（90%~95% 的日常狀態(tài)）

能量流向：市電 → 整流器 → 分兩路：① 逆變器 → 靜態(tài)開關(guān) → 監(jiān)測裝置；② 蓄電池組（充電）。

具體過程：

市電通過 UPS 輸入端進(jìn)入整流器，整流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電（如 DC 24V）；

大部分直流電送入逆變器，逆變器逆變?yōu)?AC 220V（與市電頻率 50Hz、電壓 220V 一致），再通過靜態(tài)開關(guān)輸送給監(jiān)測裝置，保障裝置正常運(yùn)行；

小部分直流電為蓄電池組充電，充電管理芯片會(huì)控制充電電流（如初期 0.2C 恒流充電，電量滿后轉(zhuǎn)為浮充），確保蓄電池電量維持在 80% 以上，避免過充損壞。

核心目標(biāo)：① 為裝置提供穩(wěn)壓供電（過濾市電波動(dòng)，如電壓暫升 / 暫降）；② 為蓄電池儲(chǔ)能，備用。

2. 場景 2：市電異常（掉電、電壓超范圍）

能量流向：蓄電池組 → 逆變器 → 靜態(tài)開關(guān) → 監(jiān)測裝置。

具體過程：

UPS 內(nèi)置的 “電壓檢測模塊” 實(shí)時(shí)監(jiān)測市電電壓（通常設(shè)定閾值：AC 180V~250V），當(dāng)市電掉電（電壓 = 0）或超閾值（如＜180V 或＞250V）時(shí)，立即觸發(fā)切換指令；

靜態(tài)開關(guān)在 10ms 內(nèi)從 “市電側(cè)” 切換至 “逆變器側(cè)”，同時(shí)整流器停止工作，蓄電池組開始放電，輸出直流電（如 DC 24V）；

逆變器將蓄電池的直流電逆變?yōu)?AC 220V，持續(xù)輸送給監(jiān)測裝置，裝置仍可正常采集數(shù)據(jù)（如電壓、電流）、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)（本地 Flash / 云端）、傳輸數(shù)據(jù)（4G / 以太網(wǎng)），無任何中斷。

核心目標(biāo)：無縫切換供電，確保裝置不掉電，避免掉電導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失（如暫態(tài)波形、實(shí)時(shí)告警）。

3. 場景 3：市電恢復(fù)正常

能量流向：市電 → 整流器 → 分兩路：① 逆變器 → 靜態(tài)開關(guān) → 監(jiān)測裝置；② 蓄電池組（充電）。

具體過程：

電壓檢測模塊監(jiān)測到市電恢復(fù)至正常范圍（AC 180V~250V），且穩(wěn)定 3~5 秒（避免市電波動(dòng)誤觸發(fā)）后，發(fā)送 “恢復(fù)市電供電” 指令；

靜態(tài)開關(guān)在 10ms 內(nèi)從 “逆變器側(cè)” 切回 “市電側(cè)”，同時(shí)整流器重啟，恢復(fù)為逆變器供電和蓄電池充電；

蓄電池組從 “放電模式” 切換為 “充電模式”，直至電量恢復(fù)至 80% 以上，回到備用狀態(tài)；整個(gè)過程中，監(jiān)測裝置供電無中斷，數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)持續(xù)正常。

核心目標(biāo)：平穩(wěn)切回市電，同時(shí)為蓄電池補(bǔ)能，準(zhǔn)備下次備用。

三、與監(jiān)測裝置的適配要點(diǎn)：確保 “能兼容、夠續(xù)航”

外部 UPS 需與監(jiān)測裝置的 “供電參數(shù)、功率需求、安裝場景” 匹配，否則可能無法正常工作或造成資源浪費(fèi)：

1. 供電類型與參數(shù)適配

電源類型：

多數(shù)監(jiān)測裝置需 AC 220V 供電，選擇 “工頻 UPS” 或 “高頻 UPS”（常規(guī)交流輸出型）；

部分戶外裝置（如分布式光伏組串監(jiān)測）需 DC 24V 供電，選擇 “DC UPS”（直接輸出直流電，無需逆變環(huán)節(jié)，效率更高）。

電壓穩(wěn)定性：UPS 輸出電壓精度需≤±2%（如 AC 220V 輸出范圍 215.6~224.4V），避免電壓波動(dòng)影響裝置采樣精度（如 ADC 參考電壓不穩(wěn)定導(dǎo)致數(shù)據(jù)偏差）。

2. 容量與續(xù)航計(jì)算

UPS 容量需根據(jù)監(jiān)測裝置的 “額定功率” 和 “期望續(xù)航時(shí)間” 計(jì)算，避免容量不足或過剩：

計(jì)算公式：UPS 蓄電池容量（Ah）=（裝置額定功率（W）× 期望續(xù)航時(shí)間（h））÷（蓄電池電壓（V）× 放電效率（0.7~0.8））。

示例：監(jiān)測裝置額定功率 50W（AC 220V），期望掉電后續(xù)航 2 小時(shí)，選擇 12V 蓄電池組：蓄電池容量 =（50W×2h）÷（12V×0.8）≈10.4Ah，實(shí)際選擇 12V/12Ah 鉛酸電池即可滿足需求。

注意：若裝置需同時(shí)帶動(dòng)其他設(shè)備（如交換機(jī)、4G 模塊），需將這些設(shè)備的功率納入計(jì)算（如交換機(jī) 10W，總功率按 60W 計(jì)算）。

3. 安裝與環(huán)境適配

安裝場景：

室內(nèi)場景（如變電站控制室）：選擇 “塔式 UPS”（立式安裝，占空間?。?；

戶外場景（如光伏場站箱變內(nèi)）：選擇 “工業(yè)級 UPS”（防護(hù)等級 IP54，寬溫 - 20~60℃，抗振動(dòng)），避免雨雪、高溫?fù)p壞。

接地與布線：

UPS 需單獨(dú)接地（接地電阻≤4Ω），避免接地不良導(dǎo)致的電磁干擾（影響裝置采樣數(shù)據(jù)）；

UPS 輸出端至監(jiān)測裝置的線纜需用屏蔽線（如 RVV 3×1.5mm2），且長度≤10 米，減少電壓損耗（如 10 米線纜電壓損耗≤2V）。

四、核心優(yōu)勢與注意事項(xiàng)

1. 核心優(yōu)勢（對比裝置內(nèi)置備用電源）

續(xù)航極長：內(nèi)置超級電容僅支持?jǐn)?shù)秒續(xù)航，而 UPS 通過擴(kuò)展蓄電池組可實(shí)現(xiàn)數(shù)小時(shí)至數(shù)天續(xù)航（如增加 2 組 12V/100Ah 電池，續(xù)航可延長至 20 小時(shí)）；

支持全功能運(yùn)行：掉電后裝置不僅能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，還能正常采樣、通信（如 4G 上傳數(shù)據(jù)），而內(nèi)置備用電源通常僅能保護(hù)已采集數(shù)據(jù)，無法新增采樣；

多設(shè)備共享：1 臺 UPS 可同時(shí)為多臺監(jiān)測裝置、通信交換機(jī)、傳感器供電（如 1000VA UPS 可帶 5 臺 50W 裝置 + 1 臺 10W 交換機(jī)），降低單設(shè)備備用成本。

2. 注意事項(xiàng)

蓄電池維護(hù)：鉛酸電池需每 3~6 個(gè)月檢查電解液液位（免維護(hù)鉛酸電池?zé)o需），每 3~5 年更換；鋰電池需避免過放（電量＜20%），延長壽命；

定期測試：每月手動(dòng)斷開市電，測試 UPS 切換是否正常（切換時(shí)間＜10ms），避免緊急時(shí)切換失效；

容量冗余：UPS 容量選擇需預(yù)留 30% 冗余（如計(jì)算需 500VA，實(shí)際選 650VA），避免裝置功率波動(dòng)（如暫態(tài)采樣時(shí)功率短時(shí)上升）導(dǎo)致 UPS 過載。

審核編輯 黃宇