UPS 功耗估算与选型工具使用教程
适用于 DCS / SIS / FGS / PLC 机柜供电估算 · 依据 SH/T 3082-2019
一、工具简介
本工具用于快速估算控制系统机柜的总用电功耗，并据此给出 UPS 容量与蓄电池容量的选型建议。DCS、SIS、FGS、PLC 四类系统的机柜负荷性质相近，本工具不作细分，统一录入、统一估算。
工具定位为估算辅助，容量系数、后备时间、单台上限等关键数值均取自 SH/T 3082-2019 原文，并按偏保守方向取默认值。最终容量应以厂家资料及设计院计算书为准。
规范依据 6.1.1 UPS 容量 = 额定负荷总和 × 0.8～1.2（默认 1.2） 5.2.2 g) 后备供电时间不小于 30 min（默认 30） 6.6.2 单台 UPS 不应超过 100 kVA，超过宜采用多台多输出方案 7.2.1 配电柜单面不宜超 20 kVA、每柜不宜超 40 kVA 7.2.6 配电柜至少预留 20% 备用回路 |
二、界面总览
工具分为三个标签页，自左至右按使用顺序排列：
标签页 | 用途 |
快速估算 | 按典型设备类型选数量，内置保守功耗库，含 IO 点数细算 |
自定义清单 | 有厂家资料时逐条录入功率、数量与同时系数 |
UPS选型 | 汇总前两页负荷，输出 UPS 容量、电池容量与配电参考 |
三、快速估算
3.1 典型设备录入
在设备列表中，为每一类机柜或设备填写「单台功耗 W」与「数量」。功耗栏已预填保守经验值，可直接按现场实际修改。每行右侧的「24V」开关表示该负荷是否经 24V 开关电源供电——
24V 开关含义：打开＝该负荷由 24V 直流开关电源供电（如控制器、IO、栅隔离），选型时会按电源效率折算到 UPS 交流侧；关闭＝直接使用 220V AC（如操作站、服务器、大屏）。 |
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3.2 IO 负荷（两种方式二选一）
IO 负荷可用两种方式录入，二者互斥，避免重复计入：
方式一 · 整柜估算：填「单柜功耗 W」与「柜数」，适合方案阶段快速估算。
方式二 · 按点数细算：分别填 AI / AO / DI / DO 点数，程序按单点功耗汇总，适合已知点表时精确核算。
IO类型 | 默认单点功耗 | 说明 |
AI | 2.0 W/点 | 含通道电子部件与两线制变送器回路馈电 |
AO | 2.0 W/点 | 含输出回路 |
DI | 1.0 W/点 | 干接点/近接开关 |
DO | 2.5 W/点 | 继电器输出，取较高值 |
四、自定义清单
当有厂家提供的功耗数据时，用本页逐条录入。每条负载包含：名称、功率 W、数量、同时系数、以及是否 24V。
同时系数用于反映负载并非全部满载同时运行的情形，默认 1.0（全部满载，最保守）。如某类负载实际同时率约七成，可填 0.7。
点「＋ 添加负载」增行，点每行右上角「✕」删行。
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五、UPS 选型
5.1 负荷来源
可选「取前两页合计」自动汇总，或「手动输入」直接填 AC 与 DC 负荷。手动输入适合只想单独试算容量、不逐项录入设备的场景。
5.2 选型参数
参数 | 默认 | 含义与依据 |
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24V电源效率 η | 0.85 | DC 负荷折算至交流侧：P/η |
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功率因数 pf | 0.8 | 无 PFC 保守值，可调至 0.95 |
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容量系数 | 1.2 | SH/T 3082-2019 6.1.1，范围 0.8～1.2 |
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后备时间 min | 30 | 5.2.2 g) 不小于 30 min |
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直流母线电压 V | 192 | 电池组电压，约 16 节 12V |
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逆变效率 | 0.90 | 电池放电经逆变的效率 |
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电池老化系数 | 0.8 | 容量保持裕量 |
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| 容量系数超范围会被自动钳制：输入小于 0.8 按 0.8 计、大于 1.2 按 1.2 计，以符合 6.1.1 条文区间。 | |||
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5.3 计算逻辑
工具内部按以下链路计算，理解后便于核对结果：
① DC 折算：UPS 侧有功 P = AC负荷 + DC负荷 / η
② 视在功率：S = P / pf
③ 需求容量：S需求 = S × 容量系数，再圆整至标准档位（…5/6/8/10/15/20/30… kVA）
④ 超限判断：S需求 > 100 kVA 时，自动给出「n 台 × 每台容量」的多 UPS 多输出方案并高亮提示（6.6.2）
⑤ 电池容量：C = (P / 逆变效率) × (后备时间/60) / (母线电压 × 老化系数)，向上取整
关于冗余电源：DC 负荷按实际带载一路计，不因 1:1 冗余而翻倍——冗余是可靠性配置，不是负荷加倍，与 SH/T 3082-2019 第 5.1.4 条冗余架构一致。 |
5.4 结果解读
结果卡片自上而下给出：
结果项 | 说明 |
UPS输出侧有功 kW | 含 DC 折算后的总有功 |
视在功率 kVA | S = P/pf |
需求容量 kVA | 乘容量系数后的值 |
建议UPS标称容量 | 圆整后的档位；超 100kVA 给多台方案 |
电池容量 Ah | 指定后备时间下的最小容量与电池组配置 |
总馈电电流 A | @220V，供断路器与电缆选型参考 |
配电柜参考 | 按 7.2.1 每柜≤40kVA、单面≤20kVA 估算柜数/面数 |
六、一个简单算例
以一套中型 DCS 机柜为例，演示估算过程（数值仅供说明）：
设备 | 单台W | 数量 | 24V | 小计W |
控制器柜 | 500 | 2 | 是 | 1000 |
系统网络柜 | 500 | 1 | 是 | 500 |
IO柜（整柜） | 900 | 3 | 是 | 2700 |
操作员站 | 400 | 2 | 否 | 800 |
工程师站 | 800 | 1 | 否 | 800 |
DC 合计 4200 W，AC 合计 1600 W。取 η=0.85、pf=0.8、系数=1.2：
P = 1600 + 4200/0.85 ≈ 6541 W；S = 6541/0.8 ≈ 8.18 kVA；需求 = 8.18×1.2 ≈ 9.8 kVA → 建议 10 kVA。
电池（30min、192V、逆变0.9、老化0.8）：C = (6541/0.9)×0.5/(192×0.8) ≈ 23.7 Ah → 取 24 Ah 以上。
以上数值由工具自动算出，实际项目请以真实设备功耗替换默认值。 |
七、注意事项
1. IO 负荷「整柜估算」与「按点数细算」只能选其一，切勿两处同时填写，否则会重复计入。
2. 默认功耗均为保守经验值，取自额定/满载工况；若厂家提供实测值，应以实测替换。
3. 单台 UPS 需求超过 100 kVA 时，应按工具提示采用多台 UPS 多输出回路方案（6.6.2）。
4. 电池容量为简化恒流法估算，精确选型应查电池厂商恒功率放电表。
5. 配电柜数量为按容量的粗算参考，实际还需结合回路数、备用率（≥20%）与柜体规格确定。
6. 本工具不含火灾报警、消防、电话、安防等电信设备——按规范这些不得接入仪表 UPS。
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