浅析EPS的基础知识
2005/9/5 9:14:55 电源在线网
一、应急电源的发展：
最初出现在市场上应用是为逃生目的沿应急通道的指示灯或应急灯，曾几何时，发挥过多大的作用？不可而知。更由于布点太多而且分散，又没有监控和定期检测，损坏后不能及时修复，在突发事件来临时起不到应急作用。
随着人们观念的转变，安全意识的提高，萌发将集中供电的应急照明电源取代分散的应急灯，应急照明电源是发展的必然趋势。
由于“9.11”事件的巨大影响和许多突发事件的发生，如“英国伦敦大停电”“美加大面积停电”等等，均由于停电故障造成莫大的经济损失和严重的政治影响。电力故障常具有突发性，不以人们的意志为转移，即使电网设施再先进，意外的断电也在所难免，尤其当今处于“防恐”时期，应急供电更是十分必要。同时，火灾与停电几乎是孖生兄弟，因此，具备多功能的应急电源EPS便应运而生，它需要同时解决电力保障和消防安全的首要问题。
为了确保某些重大工程的应急供电需要，确保万无一失，科学的、完善的、可靠的应急电源系统便应运而生。这就是由单个应急灯→集中照明电源→具备电力保障和消防安全的应急电源→高可靠的应急电源系统的发展过程。
二、中国EPS市场的误区
1. EPS就是后备式UPS
从IEC的定义来说，后备式UPS是市电正常时，由市电向负载供电，当市电出现故障时，由电池组提供能量，经逆变器向负载供电。EPS从功能上来说与上述后备式UPS定义符合。但是，说EPS就是后备式UPS，这种说法不科学，有意无意贬低EPS的重要作用。大家知道，常用后备式UPS是小功率范围，保护对象大多为PC机。由于保护对象非重点，而且市场需求量大，技术含量低，价格竞争激烈，冒牌货较多，导致产品质量不高，返修率大，给人们留下不良印象，后备式UPS是可有可无的IT业外设。
而EPS是应急电源，重点在于应急。其真正是“养兵千日，用兵一时”的设备，为了真正应急，可想对EPS的可靠性有很高的期望值。
2. EPS拓扑设计不是简单的组合
有人认为：EPS（电子部分）=整流/充电器+逆变器+输出转换开关（互投装置）+控制单元等部件就能构成应急电源。不错，EPS的基本单元是由上述部分组成，但是为了满足整机可靠性（MTBF），各基本单元的可靠性如何分配才是最合理呢？下式告诉我们：EPSMTBF=（整流/充电器）MTBF +（逆变器）MTBF +（转换开关）MTBF +（控制单元）MTBF
从上式可知，EPS整机的MTBF是由各大部件的MTBF叠加而成，因此EPS整体设计就需要详细研究、分析、计算各大部件的MTBF，提高薄弱部件的MTBF，从EPS整体安全生命周期的需要来配置各大组成部件的安全生命周期。
3. EPS生产厂家一哄而上
由于近年来我国UPS市场全面大洗牌，一些小型、杂牌的UPS生产厂家，经受不住市场法则的检验，纷纷面临被淘汰的危险。为了逃避被清洗的命运，抱着一知半解的心态匆忙转产EPS，企图鱼目混珠，祈求解救燃眉之急，引起中国EPS市场出现“一哄而上”的现象。他们没有理解市场真正需要何种EPS，盲目采用各大部件拼凑组合方法来生产，同时为了价格竞争，使用低劣原材料，这样又怎能保证要求高可靠的EPS呢？
4. EPS市场混乱的原因
人们越来越清楚地认识到应急电源EPS在生活和生产当中的重要性，但是由于至今仍未有国家标准统一其技术标准和生产规范，是导致中国EPS市场混乱的主要原因，最终的受害者可能是直接用户。
与其对照的IT业中的UPS就大不相同了，不仅有国家明确的国标，而且还有各系统、各行业自己的选型标准。EPS厂家要象UPS厂家一样，为了赢得市场，必须进行优化设计，采用新技术，提高生产效率，降低成本，提高可靠性，满足用户不同要求。只有产品质量不断提高，售后服务不断改进，EPS产品才能获得用户的认可。
三、EPS与UPS的异同
1. EPS是UPS的应用发展
在欧美先进国家，由于并网供电，电力充足，同时供电质量良好，加上用电设备规范，不会在电网上造成电网污染，互相干扰。因此，许多场合并不建议使用双逆变在线式UPS，而是推荐使用节能ECO（ECONOMY CONTROL OPERATION）工作状态下的UPS，即平常由市电供应负载，在市电不正常时，再由蓄电池经逆变器逆变输出供电。在欧洲，此类具有节能工作状态的UPS称作CPS（Center Power Supply），广泛采用的原因是：双逆变工作方式的在线UPS，在市电正常时，其AC→DC→AC的能量转换效率约为90%，而节能工作状态下的UPS（CPS，EPS）在市电正常时，其能量转换效率高达99%，而且并网市电的可用率可达99.99%以上，即只有0.01%的停电机率，因此使用CPS（EPS）供电，其节能效果是非常显著的。同时，EPS的逆变器是处于启动状态，但不输出功率，类似休眠状态，EPS逆变器比UPS的逆变器连续输出功率能大大延长寿命。其实，EPS的高端产品就是休眠状态下的UPS。在市电正常时，EPS除了输电质量不及UPS外，但在市电并网的今天，能满足大部分用电设备的要求。因此，人们关心节电这个永恒的主题以及高可靠性两大因素，大多数情况下EPS是优于UPS的。如果电网质量良好，供电可靠，用电设备规范，在我国许多场合下有可能用EPS取代双逆变在线式UPS，而不是用UPS代替EPS。当然，在某些非常关键的设备，仍需用双逆变在线式UPS。
2. EPS与UPS的差别
（1）我国EPS的发展是起源于电网突发故障时，为确保电力保障和消防联动的需要，它能即时提供逃生照明和消防应急，保护用户生命或身体免受伤害，其产品技术要求受公安部消防认证监督，并接受安装现场消防验收。而UPS只是用来保护用户设备或业务免受经济损失，其产品技术要求受信息产业部认证。两者适用的安全规范明显不同，因而具有不同的价值观。
（2）EPS和UPS均能提供两路选择输出供电，UPS为保证供电优质，是选择逆变优先；而EPS是为保证节能，是选择市电优先。当然两者在整流/充电器和逆变器的设计指标上是有差异的。
（3）UPS由于是在线式使用，出现故障可以及时报警，并有市电作后备保障，使用者能及时掌握故障并排除故障，不会对事故造成更大的损失。而EPS是离线式使用，是最后一道供电保障，因而其可靠性设计要求更高，不能简单理解为后备式UPS，否则就把EPS的重要性一笔勾销了。如果EPS在市电故障时，不能通过蓄电池应急供电，则EPS如同虚设，造成的后果将不堪设想。
（4）UPS供电对象是计算机及网络设备，负载性质（输入功率因数）差别不大，所以国标规定UPS输出功因为0.8。而EPS供电对象则是电力保障及消防安全，负载性质为感性、容性及整流式非线性负载兼而有之，其输出功率因数就不能设定为0.8（EPS国标将规定其数值），而且有些负载是停市电后才投入工作的，因而要求EPS能提供很大的冲击电流，EPS需要输出动态特性要好，抗过载能力更强。因此EPS与UPS各组成部分的技术设计指标分配是不同的。
四、EPS系统的总体设计
从前面讨论可知，既然了解EPS在实践中的重要性，因此应根据不同的使用场合设计高可靠的EPS系统，下面提出一种高可靠的设计模式：
1. 提高EPS逆变器供电的可靠性
（1）EPS主机采用一体化线路设计方案，保证各大功能部件的硬件匹配与软件的协调。
（2）采用EPS的逆变器处于启动工作状态但不输出功率。这样可利用自动检测软件对逆变器各工作点进行反复自动巡检，一有异常，立即报警，及时排除故障隐患。同时，逆变器能随时跟踪市电相位，确保快速转换。
（3）采用高可靠的自动切换输出开关（STS）代替落后的不可靠的磁电式开关，使市电⇌逆变能达到快速可靠的转换（转换时间<10ms）。
（4）双路输入电源互投装置可采用磁电式自动/手动转换开关（ATS），使整个系统的技术指标分配合理化。
2. 提高蓄电池组供电的可靠性
（1）使用设计寿命长，忍受较恶劣环境的高质量品牌蓄电池。
（2）采用对单节电池的电压（均充/浮充）、电流（充电/放电）、电导（内阻）、温度等参数进行在线监测，当超出预设阈值立即报警，以便对个别电池及时处理。
3. EPS系统综合参数监测与报警
（1）通过小总线对双路市电互投装置、EPS主机静态运行参数、蓄电池单节电池工作参数、输出配电柜运行参数、状态报警信息集中统一显示，能在本地进行监测。
（2）通过网络总线，将分布式现场总线EPS有关信息上传至中心监控系统。
最初出现在市场上应用是为逃生目的沿应急通道的指示灯或应急灯，曾几何时，发挥过多大的作用？不可而知。更由于布点太多而且分散，又没有监控和定期检测，损坏后不能及时修复，在突发事件来临时起不到应急作用。
随着人们观念的转变，安全意识的提高，萌发将集中供电的应急照明电源取代分散的应急灯，应急照明电源是发展的必然趋势。
由于“9.11”事件的巨大影响和许多突发事件的发生，如“英国伦敦大停电”“美加大面积停电”等等，均由于停电故障造成莫大的经济损失和严重的政治影响。电力故障常具有突发性，不以人们的意志为转移，即使电网设施再先进，意外的断电也在所难免，尤其当今处于“防恐”时期，应急供电更是十分必要。同时，火灾与停电几乎是孖生兄弟，因此，具备多功能的应急电源EPS便应运而生，它需要同时解决电力保障和消防安全的首要问题。
为了确保某些重大工程的应急供电需要，确保万无一失，科学的、完善的、可靠的应急电源系统便应运而生。这就是由单个应急灯→集中照明电源→具备电力保障和消防安全的应急电源→高可靠的应急电源系统的发展过程。
二、中国EPS市场的误区
1. EPS就是后备式UPS
从IEC的定义来说，后备式UPS是市电正常时，由市电向负载供电，当市电出现故障时，由电池组提供能量，经逆变器向负载供电。EPS从功能上来说与上述后备式UPS定义符合。但是，说EPS就是后备式UPS，这种说法不科学，有意无意贬低EPS的重要作用。大家知道，常用后备式UPS是小功率范围，保护对象大多为PC机。由于保护对象非重点，而且市场需求量大，技术含量低，价格竞争激烈，冒牌货较多，导致产品质量不高，返修率大，给人们留下不良印象，后备式UPS是可有可无的IT业外设。
而EPS是应急电源，重点在于应急。其真正是“养兵千日，用兵一时”的设备，为了真正应急，可想对EPS的可靠性有很高的期望值。
2. EPS拓扑设计不是简单的组合
有人认为：EPS（电子部分）=整流/充电器+逆变器+输出转换开关（互投装置）+控制单元等部件就能构成应急电源。不错，EPS的基本单元是由上述部分组成，但是为了满足整机可靠性（MTBF），各基本单元的可靠性如何分配才是最合理呢？下式告诉我们：EPSMTBF=（整流/充电器）MTBF +（逆变器）MTBF +（转换开关）MTBF +（控制单元）MTBF
从上式可知，EPS整机的MTBF是由各大部件的MTBF叠加而成，因此EPS整体设计就需要详细研究、分析、计算各大部件的MTBF，提高薄弱部件的MTBF，从EPS整体安全生命周期的需要来配置各大组成部件的安全生命周期。
3. EPS生产厂家一哄而上
由于近年来我国UPS市场全面大洗牌，一些小型、杂牌的UPS生产厂家，经受不住市场法则的检验，纷纷面临被淘汰的危险。为了逃避被清洗的命运，抱着一知半解的心态匆忙转产EPS，企图鱼目混珠，祈求解救燃眉之急，引起中国EPS市场出现“一哄而上”的现象。他们没有理解市场真正需要何种EPS，盲目采用各大部件拼凑组合方法来生产，同时为了价格竞争，使用低劣原材料，这样又怎能保证要求高可靠的EPS呢？
4. EPS市场混乱的原因
人们越来越清楚地认识到应急电源EPS在生活和生产当中的重要性，但是由于至今仍未有国家标准统一其技术标准和生产规范，是导致中国EPS市场混乱的主要原因，最终的受害者可能是直接用户。
与其对照的IT业中的UPS就大不相同了，不仅有国家明确的国标，而且还有各系统、各行业自己的选型标准。EPS厂家要象UPS厂家一样，为了赢得市场，必须进行优化设计，采用新技术，提高生产效率，降低成本，提高可靠性，满足用户不同要求。只有产品质量不断提高，售后服务不断改进，EPS产品才能获得用户的认可。
三、EPS与UPS的异同
1. EPS是UPS的应用发展
在欧美先进国家，由于并网供电，电力充足，同时供电质量良好，加上用电设备规范，不会在电网上造成电网污染，互相干扰。因此，许多场合并不建议使用双逆变在线式UPS，而是推荐使用节能ECO（ECONOMY CONTROL OPERATION）工作状态下的UPS，即平常由市电供应负载，在市电不正常时，再由蓄电池经逆变器逆变输出供电。在欧洲，此类具有节能工作状态的UPS称作CPS（Center Power Supply），广泛采用的原因是：双逆变工作方式的在线UPS，在市电正常时，其AC→DC→AC的能量转换效率约为90%，而节能工作状态下的UPS（CPS，EPS）在市电正常时，其能量转换效率高达99%，而且并网市电的可用率可达99.99%以上，即只有0.01%的停电机率，因此使用CPS（EPS）供电，其节能效果是非常显著的。同时，EPS的逆变器是处于启动状态，但不输出功率，类似休眠状态，EPS逆变器比UPS的逆变器连续输出功率能大大延长寿命。其实，EPS的高端产品就是休眠状态下的UPS。在市电正常时，EPS除了输电质量不及UPS外，但在市电并网的今天，能满足大部分用电设备的要求。因此，人们关心节电这个永恒的主题以及高可靠性两大因素，大多数情况下EPS是优于UPS的。如果电网质量良好，供电可靠，用电设备规范，在我国许多场合下有可能用EPS取代双逆变在线式UPS，而不是用UPS代替EPS。当然，在某些非常关键的设备，仍需用双逆变在线式UPS。
2. EPS与UPS的差别
（1）我国EPS的发展是起源于电网突发故障时，为确保电力保障和消防联动的需要，它能即时提供逃生照明和消防应急，保护用户生命或身体免受伤害，其产品技术要求受公安部消防认证监督，并接受安装现场消防验收。而UPS只是用来保护用户设备或业务免受经济损失，其产品技术要求受信息产业部认证。两者适用的安全规范明显不同，因而具有不同的价值观。
（2）EPS和UPS均能提供两路选择输出供电，UPS为保证供电优质，是选择逆变优先；而EPS是为保证节能，是选择市电优先。当然两者在整流/充电器和逆变器的设计指标上是有差异的。
（3）UPS由于是在线式使用，出现故障可以及时报警，并有市电作后备保障，使用者能及时掌握故障并排除故障，不会对事故造成更大的损失。而EPS是离线式使用，是最后一道供电保障，因而其可靠性设计要求更高，不能简单理解为后备式UPS，否则就把EPS的重要性一笔勾销了。如果EPS在市电故障时，不能通过蓄电池应急供电，则EPS如同虚设，造成的后果将不堪设想。
（4）UPS供电对象是计算机及网络设备，负载性质（输入功率因数）差别不大，所以国标规定UPS输出功因为0.8。而EPS供电对象则是电力保障及消防安全，负载性质为感性、容性及整流式非线性负载兼而有之，其输出功率因数就不能设定为0.8（EPS国标将规定其数值），而且有些负载是停市电后才投入工作的，因而要求EPS能提供很大的冲击电流，EPS需要输出动态特性要好，抗过载能力更强。因此EPS与UPS各组成部分的技术设计指标分配是不同的。
四、EPS系统的总体设计
从前面讨论可知，既然了解EPS在实践中的重要性，因此应根据不同的使用场合设计高可靠的EPS系统，下面提出一种高可靠的设计模式：
1. 提高EPS逆变器供电的可靠性
（1）EPS主机采用一体化线路设计方案，保证各大功能部件的硬件匹配与软件的协调。
（2）采用EPS的逆变器处于启动工作状态但不输出功率。这样可利用自动检测软件对逆变器各工作点进行反复自动巡检，一有异常，立即报警，及时排除故障隐患。同时，逆变器能随时跟踪市电相位，确保快速转换。
（3）采用高可靠的自动切换输出开关（STS）代替落后的不可靠的磁电式开关，使市电⇌逆变能达到快速可靠的转换（转换时间<10ms）。
（4）双路输入电源互投装置可采用磁电式自动/手动转换开关（ATS），使整个系统的技术指标分配合理化。
2. 提高蓄电池组供电的可靠性
（1）使用设计寿命长，忍受较恶劣环境的高质量品牌蓄电池。
（2）采用对单节电池的电压（均充/浮充）、电流（充电/放电）、电导（内阻）、温度等参数进行在线监测，当超出预设阈值立即报警，以便对个别电池及时处理。
3. EPS系统综合参数监测与报警
（1）通过小总线对双路市电互投装置、EPS主机静态运行参数、蓄电池单节电池工作参数、输出配电柜运行参数、状态报警信息集中统一显示，能在本地进行监测。
（2）通过网络总线，将分布式现场总线EPS有关信息上传至中心监控系统。
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