前言
海洋工程专用UPS电源的出现旨在满足海上平台、海洋工程船舶及相关特殊环境对电力保障要求。这些设备，在极端恶劣的海洋环境下运行，对供电稳定性有着极高的要求。因此，为了确保这些关键设备能够持续稳定地运行，UPS电源成为海上平台、海洋工程船舶必不可少的一部分。本文深入分析了海洋工程应用中UPS电源系统设计和选型问题，并且促进我国相关企业在未来开拓更广阔市场空间。通过本文详细介绍和分析，读者们可以更好地理解并掌握海洋工程专用UPS电源的设计与选型方法，并在实践中灵活运用。
一、可靠性问题（并联冗余）
1、为了确保海洋工程专用UPS电源主机的高可靠性，我们采用工业工频机，并采用内置双隔离技术。同时，我们不建议使用高频机或模块化主机或普通工频机（只有输出1个变压器），以降低系统故障率。此外，为了增加系统的可靠性，我们还采用并联冗余方式，即双机并联运行。即使一台出现故障，另一台仍然可以继续正常运行。这种设计大大降低了整个系统断电的概率。
2、在软件方面，我们采用结构化和模块化设计来增强系统的分级容错能力。这样可以防止系统进入被动性失控状态，并加强故障检测报警及应急处理功能。通过这些措施提高了整个系统的安全性。
3、为有效地防止电磁波、无线电和静电等干扰侵入UPS系统主设备内部而造成损坏和误动作等问题，在输入、输出和旁路超隔离配置方面须做出相应调整。
4、为什么旁路建议配变压器的系统性案例：在我以往参与的项目中，曾经遇到过绝缘检测误告警的问题。经过调查发现，该系统设计中配电盘端和UPS自身都配有交流绝缘监测仪，这导致了误报。通过对设备系统图的研究和分析得出，在同一电网中只允许存在一个绝缘检测仪，如果存在多个则必须使用隔离变压器进行隔离。
总之，在所有方面都考虑到最小化风险和最大限度地提高可靠性是我们设计UPS主机时始终遵循的原则。
二、三防问题
海洋工程专用UPS电源需要高水平的三防技术，因为长期在海上运行会受到高盐雾、高湿度等恶劣环境影响，容易引起生锈、发霉和腐蚀现象。选择UPS时必须要求做好防潮、防盐雾和防霉等“三防”措施，并选用工业级器件来确保设备能够在恶劣环境下正常运行。
三、防护等级问题（IP）
海洋工程专用UPS电源需要提高防护等级以避免设备进冷凝水导致的故障，可以选择IP22或者IP23标准进行保护。在特殊船型需求方面也可以定制更高的IP等级。海洋工程领域中各种恶劣环境都可能对设备造成影响，因此必须考虑适应性和可靠性，并采取相应措施加强其防护能力，确保设备长期稳定运行并支持项目正常生产。
四、可维护性、易维护性问题（前维护、功能模块化）
1、由于空间有限，可能需要将UPS系统安装在墙边。因此，我们要求UPS系统具备前维护架构，这样只需在正面进行操作和维修即可。所有易损件如控制板件、功率模块、断路器、电容器、接线端子、散热风扇和接触器等都可以在正面轻松更换。而变压器和电感发生故障的概率较低且体积较大，所以不必要求其与其他部分一样按照前维护架构来进行设计。
2、采用功能模块化设计，即插即用的模块式设计能够提高系统易于维护性和工作效率，缩短平均维护维修时间（MTTR），使得各个部分之间互相独立运行，在出现问题时也能够快速定位并解决问题。
五、可操控性问题
1、人机界面可以采用液晶触控屏，配备中英文双语任意切换界面，消除用户的语言障碍。同时可以在触控屏上设置及修改参数，以适应不同的需求。具备大容量的储存功能，完善的历史事件追溯能力。
2、建议采用“傻瓜”型开机方式，即无程序式的操控限制，操作简单，即使误操作也不会造成UPS损坏和供电中断。
六、机柜的强度问题
船用UPS在正常工作时随时面临着颠簸、摇摆、震动等情况，对机柜的设计须有特殊的要求。机柜设计是否合理直接关系设备的安全性和可靠性。机柜外壳须为重载型钢结构，结构要紧凑，具有防尘、防滴水、防腐、防潮、防结露、防昆虫及啮齿动物，能耐指定的高、低温度以及支承结构的振动。必须有足够的强度能经受住搬运，安装和运行期间因震动、颠簸、摇摆产生的应力。
七、UPS机柜散热的问题
海洋工程用UPS在实际应用中所处的环境温度对设备的性能，特别是机器的功率容量，受环境温度影响强烈，一旦环境温度超过40℃，就需要考虑机器降容（须选用更大一档容量的机器）。为避免这一情况，我们可以增强UPS间和机器本体的机械通风。UPS机器送风口和抽风口不宜设计在一起，应该采用柜前进风或柜底进风、顶部出风的设计方案。此外，还可以安装空调系统来控制UPS机房温度。
八、关于告警与信号
根据船级社的要求，报警输出必须符合船级社规范。以满足美国船级社要求为例，以下是需要输出的报警点：
a. BYPASS IN OPERATION
b. PROTECTIVE DEVICE IN OPERATION
c. POWER FAILURE ALARM
d. POWER DISCHARGE ALARM
e. EARTH FAILURE
九、UPS的充电功率
1、充电功率=充电电流*充电电压。按ABS规范,如果充电功率小于2KW时，UPS主机可以与电池放在一起,可以考虑做成一体机,不用单独将电池设置在防爆区；如果充电功率大于2KW时，UPS主机不可以与电池放在一起,并将电池间设置成防爆区。
十、其它功能性的要求
Ø 具有较先进的电池管理功能
蓄电池占海洋工程用UPS成本比例极高并且是核心部件，对电池的管理不可缺少，有效的管理，可提高蓄电池的寿命和减少电池更换运行成本。除了具备对电池均浮充、电压、电流等数据的侦测，电池容量的侦测、正负极反接的保护及报警，电池放电测试等功能也能够很好的起到保护作用。
Ø 交流、直流绝缘监测
Ø 具有完善的故障自诊断、系统自保护和自动报警（特别是声光报警）功能。
Ø 同步跟踪整个配电系统中发电机的功能，发电机输出电源的异常（如频率漂移）不应引起UPS的异常，尤其是并联冗余运行的UPS。
Ø 直流冷启动功能
Ø 电池按照规范配铅皮托盘，防止电池电解液泄露，腐蚀电池架相关附件
Ø 要求厂家提供完整的蓄电池维护保养手册，手册内容包括在仓库和船上的不同情况下的维护要求
Ø 电池放电试验按照0.8的功率因数提供相应的有功功率负载即可，不需要增加无功负载；防止实验时无法通过放电测试
结束语
总之，作为一个拥有雄厚实力和前途无限的海洋工程强国，在加强自身技术创新、提高产品质量等方面还有很多可以做到的事情。相信通过不断探索和尝试，我们一定能够更好地满足市场需求并促进整个配套产业链向前发展！
参考文献
1、黄建章. 船舶设计实用手册（电气分册）〔M〕.北京：中国船舶工业总公司，国防工业出版社，1997：401-442
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3、薛竞翔. UPS电源技术及应用. 北京：化学工业出版社，2021
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5、曹保国. UPS应用技术. 北京：化学工业出版社，2007
