前言

近年來，全球變暖等氣候變化導(dǎo)致雷擊造成的停電和瞬時(shí)斷電頻率增加。使用精密設(shè)備的工廠和數(shù)據(jù)服務(wù)器等場合，不僅需要安裝 UPS，更重要的是要有制造商的性能保證，以確保在緊急情況下能可靠運(yùn)行和穩(wěn)定供電。

UPS（不間斷電源）的功能是在工頻電源發(fā)生故障時(shí)提供持續(xù)的電力供應(yīng)。為了確保不間斷電源能夠在緊急情況下能正常工作，有必要通過各種電源故障模擬測試更有效地確保其可靠運(yùn)行。

課題

UPS 根據(jù)所安裝的設(shè)備、容量和供電方式等使用環(huán)境分為從單相到三相的不同類型。為了通過各種模擬測試確保供電質(zhì)量，有必要根據(jù)實(shí)際情況對其進(jìn)行更加安全、可靠和高效的測試。

HIOKI 日置日常測量儀器解決了這一難題。

?安全性：HIOKI 日置的存儲記錄儀系列各通道之間都絕緣，因此可以輕松地同時(shí)測量多個(gè)通道，而不必?fù)?dān)心 UPS 的輸入端和輸出端或 交流/ 直流 。

?可靠性：電流測量還使用了鉗形電流傳感器，可靠地測量電壓電流以及運(yùn)行和恢復(fù)期間的浪涌電流。與普通的電能質(zhì)量分析儀相比, 具備采樣速度快和存儲時(shí)間長的特點(diǎn)，因此還可以捕捉到從瞬時(shí)諧波到電源恢復(fù)的相對較長一段時(shí)間內(nèi)的變化情況。

?高效性：除此之外，通過安裝任意波形發(fā)生器單元，可在一臺設(shè)備同時(shí)進(jìn)行利用功能發(fā)生器實(shí)施的電源故障模擬和測量。

解決方案

1. UPS 運(yùn)行測試概要

運(yùn)行測試的目的是確保在UPS 輸入端電壓斷電或波動(dòng)時(shí)，輸出端的輸出電壓能可靠穩(wěn)定地提供。具體來說，在UPS 的輸入端（工頻電源端）模擬和測試了以下電源故障情況。模擬時(shí)使用的是能在各條件下輸出的交流穩(wěn)壓電源。

·瞬低：電壓瞬時(shí)下降（由于異常情況導(dǎo)致電力傳輸斷開之前的電壓下降）

·瞬停：瞬時(shí)斷電（電力重新傳輸為止的零電壓狀態(tài)）

·斷電

·電源恢復(fù)

圖1：單相UPS 評估測試的示意圖

圖2：存儲記錄儀MR6000

要獲取的通道數(shù)為6 個(gè)

?輸入端電壓1ch/ 電流 1ch

?輸出端電壓 1ch/ 電流 1ch

?儲能設(shè)備電壓 1ch/ 電流 1ch

UPS 運(yùn)行測試包括同時(shí)記錄“輸入端電壓/ 電流”“輸出端電壓/ 電流”“UPS 內(nèi)部儲能設(shè)備電壓/ 電流”的波形。

由此，可以檢查輸出端在瞬時(shí)斷電時(shí)的運(yùn)行情況，以及在恢復(fù)正常供電后的運(yùn)行情況。此外，通過記錄儲能設(shè)備端子之間的電壓/ 電流，可以驗(yàn)證運(yùn)行時(shí)的供電電流電平和電壓電平。此外，在長時(shí)間斷電的情況下，還可以確定UPS 輸出降至零為止的電壓電平。

2. 多種模擬測試

■并行處理供電系統(tǒng)的運(yùn)行測試

如果UPS 為三相類型，則需要比單相類型更多的測量通道。除了典型的恒定逆變器供電系統(tǒng)外，并行處理供電系統(tǒng)注重供電效率和質(zhì)量。

通過同時(shí)多點(diǎn)測量輸入端和輸出端的電壓/ 電流，以及雙向逆變器的輸入、輸出和運(yùn)行期間與儲能設(shè)備的相關(guān)性，有助于進(jìn)一步提高供電質(zhì)量。

并行處理供電系統(tǒng)必須能夠記錄高速現(xiàn)象，因?yàn)樗鼈兛梢圆婚g斷地切換到逆變器供電。要求記錄儀能夠以10 μs 左右的速度（100 kHz采樣）進(jìn)行記錄，包括工頻電源端的噪聲和諧波引起的電源異常。特別是，為了準(zhǔn)確捕捉電流波形，最好使用具有高靈敏度和寬頻帶的頻率特性的鉗形電流傳感器。

HIOKI 日置能提供波形記錄儀和各種鉗形電流傳感器，以滿足客戶的需求。

※ 該圖為組合示例，因測量對象而異。

（同時(shí)測量電壓7ch 和電流7ch 的情況下）

電流傳感器還提供無需電源的交流專用電流探頭。需要根據(jù)測量用途和測量場所選擇合適的傳感器。

■使用1 臺儀器進(jìn)行電源故障模擬運(yùn)行測試

可選的任意波形發(fā)生單元 U8793 可以連接到存儲記錄儀上，從而一臺測量儀器就能同時(shí)實(shí)現(xiàn)任意波形發(fā)生和波形測量的雙重功能。為了確保UPS 在電源異常情況下的可靠運(yùn)行，如電壓瞬時(shí)下降、瞬時(shí)斷電和產(chǎn)生干擾（這對UPS 十分重要），我們進(jìn)行了大量的故障模擬測試。除功能發(fā)生器功能外，該系統(tǒng)還可用作波形測量系統(tǒng)。除功能發(fā)生器功能外，還可通過重現(xiàn)和輸出觀察到的波形，或通過使用標(biāo)配的波形制作軟件處理和輸出波形，有效地進(jìn)行電源故障模擬。

在運(yùn)行測試中，可通過交流穩(wěn)壓電源對存儲記錄儀中的模擬波形進(jìn)行放大，并在多個(gè)通道上同時(shí)測量UPS 在運(yùn)行期間的輸入端和輸出端電壓/ 電流，以及逆變器的控制操作等，以實(shí)現(xiàn)在更接近實(shí)際情況的條件下進(jìn)行測試。

※ 該圖為組合示例，因測量對象而異。

（模擬單相電源電源故障時(shí)同時(shí)測量 UPS 輸入端和輸出端電壓 ch2 和電流2ch 的示例）。

需要根據(jù)測量用途和測量場所選擇合適的選件。

3. 關(guān)于觸發(fā)功能

推薦將記錄儀設(shè)置為觸發(fā)開始記錄，以便順利準(zhǔn)確地捕捉瞬時(shí)電壓下降和瞬時(shí)斷電狀態(tài)。

一般觸發(fā)功能不能將電壓跌落（瞬時(shí)電壓跌落）設(shè)置為觸發(fā)條件。此外，如果在觸發(fā)后才開始數(shù)據(jù)記錄，則無法記錄到重要的觸發(fā)前現(xiàn)象。因此，最好使用將電壓下降為條件觸發(fā)的記錄儀，該記錄儀具有預(yù)觸發(fā)功能，可記錄觸發(fā)前的現(xiàn)象。

如此，便可在同一時(shí)間軸上記錄UPS 運(yùn)行前后的各個(gè)參數(shù)，這對運(yùn)行評估測試非常有效。

存儲記錄儀 MR6000 可以將電壓下降設(shè)置為觸發(fā)條件，還搭載了預(yù)觸發(fā)的功能。

可以使用“and ” 和“or”條件對多個(gè)通道進(jìn)行詳細(xì)的觸發(fā)設(shè)置。

結(jié)語

? HIOKI 日置的存儲記錄儀的通道間皆為絕緣輸入，輸入時(shí)無需考慮UPS 輸入端和輸出端，并且在現(xiàn)場具有出色的抗干擾能力。

? 通過高速采樣和長期存儲，可長時(shí)間記錄諧波和干擾等高速現(xiàn)象以及逆變器的輸出波形。

? 多通道同時(shí)記錄可方便地確認(rèn)各個(gè)參數(shù)的相關(guān)性。

? 有多種輸入單元可供選擇，可根據(jù)需要增加輸入單元和通道數(shù)。

? 電流傳感器是本公司研發(fā)產(chǎn)品，有直流/ 交流和高靈敏度/ 寬頻帶等多種類型，因此可以選擇合適的傳感器。這些傳感器還具有本司研發(fā)才能提供的易用性，例如只需將其連接到記錄儀的單元即可提供供電電源。