关键性设施，比如那些支持运营的数据中心、医疗机构、紧急响应机构，在保持系统可用性方面都承受着巨大的压力，同时它们还需要提升能耗降低成本。这些需求都需要关注关键备用电源控制系统的设计，它在保证持续运营和增加效率方面扮演着重要角色。将先进电源管理策略集成到关键设施备用电源控制系统当中，可以通过电网同步性增强系统的性能，同时还能够测量耗电量（如图1所示）。

图1  将先进的电源管理集成到关键控制系统当中，可以实现多个备用电源的同步供电。

        先进电源管理应用策略只有在可以提供电源监控数据的时候才能够充分地发挥功效。有效的备份电源基础设施管理取决于具体的标准和规范，比如功率测量配置、电表、功率因数分析、集成ANSI标准的保护计算以及控制系统集成（见表1）。

表1   方案和描述

        通过从关键的备用电源基础设施数据规范获得的信息，我们可以采取一些重要的先进电源管理策略，以实现最佳的资产绩效并降低总体的运营成本。
        电网同步
        关键性设施一般在现场拥有多台备用发电机，它们必须要进行有效管理和同步，保证供电输出。举例来说，备用发电机与电网的同步可能需要电压差小于2%，总线之间的频率匹配在0.5赫兹之内，而发电机之间的相移小于2度。
        发电机组控制器或者自动同步器给发动机发送指令，提升或者降低它的速度，调整频率，并且与调整电压的交流发电机现场电压交互。如果频率和相位角都在同步允许的范围之内，发电机就可以作为主要的电源连入电网。
        负载分担和甩负载
        无功功率指标具有收集和分析一段时间内电力系统功耗的能力。这些关键性数据可以用来避免峰值需求，在峰值运行期间甩负载，以提升效率和降低成本。这个功能实现了多个总线的同步，根据每一台备用发电机的相对能力对负载要求进行分割。因为对每台发电机进行速度控制，负载就不会偏移出预先设置的限度，还可以根据负载比重指标和错误条件调整信号提升或者减少电力负荷的份额。
        功率因数校正
        UPS、发电机和一些其他设备都有功率因数规范。公用事业公司一般将都会在消费者的功率因数滞后或者超前0.1的时候加入功率因数补偿。功率因数校正可以仅仅是简单的加入额外电容，比如将电容器组加入到设施的配电系统当中。但是，这样做对协同的要求非常高，因为要尽可能减少像制冷风扇这样低负载设备的运行。这些设备可能需要将负载移至其他电路当中。
        电能质量监控
        电能管理数据收集可以帮助驱动备用供电架构的波形捕获功能。波形捕获能够让人们了解故障状态的细节，进行谐波功率分析，捕获瞬时电源和电流，以确定电能质量和验证系统配置（如图2所示）。通过非线性负载，电压和电流波形的谐波失真将被引入到电力系统当中。波形失真会导致过大的中线电流，升高变压器和导线的温度，引起设备失效。

图2  波形捕获图像可以显示故障状态、谐波功率分析和瞬时电压及电流的细节信息，从而监控电能质量，验证系统配置。

        可视化、控制和分析
        使用来自先进电源管理系统收集到的数据，可以有效地实施关键设施支持策略。只有在分析中使用收集到的实时数据，才能实现所有备用电源系统的持续运行和绩效提升。将先进电源管理数据与关键软件应用搭配，可以让设施的负责人和运营人员基于行动数据进行决策。这些软件应用包括：
        ■ 临界报警响应管理软件，通过提供信息和指南，在备用电源系统内部出现临界报警时做出精准响应www.cechina.cn，帮助操作人员更好地进行决策。
        ■ 工作流程管理软件，可以让HMI/SCADA用户为操作人员提供他们在关键情况或者工作切换时进行决策所需要的特定指导和精确信息。
        ■ 先进的分析软件，提供对事件或者问题可能原因的分析，执行因果场景分析，识别持续改进的机会，避免未来的电力系统问题。分析可以为方法加入见解，比如电源使用效率等等，这样就可以更好地了解影响方法的因素CONTROL ENGINEERING China版权所有，进而提取出有用的知识。
        传统控制系统
        先进电源管理也可以在传统控制系统上进行，只需要正确的系统设计、开发和启动试车控制工程网版权所有，就可以帮助所有的元件无缝运行。然而，在传统控制系统实施先进电源管理策略有如下缺点：
        ■ 除了控制系统之外，对于每一个备用供电架构中的网络来说www.cechina.cn，都需要很多同步检定器、仪表、开关、灯和中继器才能提供必要的控制功能。这些额外的元件会让系统架构更加复杂，有出现单点失效的可能。
        ■ 进行波形捕获和显示的外部同步检定器，一般都无法集成到传统的控制系统当中。
        ■ 多种编程环境，可能需要配置、控制和维护控制网络和仪表系统，在正常的运营和故障解决期间增加人为错误的风险。
        ■ 必须要在备用电源控制系统当中开发应用代码CONTROL ENGINEERING China版权所有，针对执行发电机同步和负载分担所需的各种先进电源管理功能，收集需要的合理数据值并进行解释和计算。这些功能必须使用可视指示器和按钮借助人为输入才能进行。
        ■ 针对先进电源管理功能，收集、解释和研究来自外部设备的电源和发电机参数，可能会在运行期间出现数据精确度以及执行延迟的问题。
        ■ 运营、工程和维护人员在日常运行、维护和修理过程中需要详细的工作指导。
        ■ 历史数据必须要存储在独立的数据库系统当中，用于离线分析。
        通过集成先进电源管理控制系统，公司可以设计并且实施高度可靠的备用电源设备，实现最长的运营时间，降低成本，提升绩效和效率。