UPS電源的運行與管理

1、UPS電源的運行與管理運行要求大量的運行實踐表明，UPS 供電系統(tǒng)所提供的交流電源質(zhì)量的高低，是影響系統(tǒng)能否向它的最終用戶提供高質(zhì)量、高可靠性和高安全性的365 天“全天候”信息增值服務的關鍵因素之一。當今判斷一套電信機房用UPS 供電系統(tǒng)質(zhì)量高低的標準應該是，該套供電系統(tǒng)具有以下技術特性。1高可靠性在UPS供電系統(tǒng)的運行中既不允許出現(xiàn)任何瞬間供電中斷的停電事故，也不允許出現(xiàn)由普通的市電經(jīng)交流旁路直接向用戶的負載供電的局面。要求UPS系統(tǒng)本身具有100的可靠性。按照當今的UPS制備技術水平，惟一能完善地解決這個問題的辦法是采用雙總線輸人UPS冗余直接并機供電系統(tǒng)雙總線輸出負載自動切換開關的供電

2、方案才有可能達到此目標。這是一種具有高度容錯能力的冗余供電系統(tǒng)，只要設計妥當，就可以消除可能出現(xiàn)在通信網(wǎng)供電系統(tǒng)中的單點瓶頸故障隱患。2防雷擊、抗高能浪涌的功能雷擊、閃電及電網(wǎng)上的高能浪涌嚴重威脅著UPS系統(tǒng)和電信網(wǎng)的安全。如無相應的保護措施，將造成UPS 系統(tǒng)及電信網(wǎng)硬件和軟件的損壞。UPS應具有這方面的保護電路，其指標應符合國家及國際安全規(guī)范標準。3過載能力強由于機房內(nèi)的計算機、交換機等負載屬于整流型負載，在啟動時往往有較大的瞬態(tài)沖擊電流，如果UPS的過載能力較弱，有可能導致系統(tǒng)不能正常安全運行。一般傳統(tǒng)雙變換型UPS和在線互動式UPS可以在125過載時堅持10min，而后轉(zhuǎn)到旁路供電，而

3、串并聯(lián)調(diào)整式UPS卻能在120過載時長期工作。運行方法從UPS電源的三種工作狀態(tài)即逆變工作、電池工作及旁路工作來看，其確實有較高的供電質(zhì)量和可靠性。但是UPS 電源畢竟是由成百上千個電子元器件、功率器件和散熱風機與其他一些電氣裝置組成的功率電子設備。當采用單臺UPS電源供電時，由于其存在單點瓶頸性故障隱患，所以還是會發(fā)生由于UPS電源本身的故障而中斷供電的現(xiàn)象。采用雙機熱備份的冗余技術可使供電系統(tǒng)的可靠性得到很大的提高。注意的是雙機并聯(lián)不一定是冗余的，并不是所有并聯(lián)UPS系統(tǒng)都具有冗余的功能。并聯(lián)的概念是增容，而冗余的概念則是可靠性。比如兩臺50kVAUPS并聯(lián)給80kVA負載供電，只能說這兩

4、臺UPS實現(xiàn)了并聯(lián)，但若其中任一臺因故障而關機，則余下的另一臺也會因過載而轉(zhuǎn)人旁路供電。然而若負載為40kVA，那么一臺50kVAUPS因故障而關機后，負載并沒有被切換到這臺UPS的旁路上去，而是由另一臺UPS繼續(xù)供電，這就實現(xiàn)了冗余。也就是說，當一個UPS并聯(lián)系統(tǒng)中的一臺或者幾臺UPS故障時，余下的UPS仍能向負載正常供電，那么這個系統(tǒng)就是冗余系統(tǒng)。因此，并聯(lián)是實現(xiàn)冗余的必要手段而并不一定就是冗余。在談到這個問題時，可先了解什么是系統(tǒng)的冗余度。系統(tǒng)冗余度的表達式為N+X，其中N的含義是并聯(lián)系統(tǒng)中UPS單機的總臺數(shù)，X的含義是并聯(lián)系統(tǒng)中允許出現(xiàn)故障的UPS單機臺數(shù)。例如，在5臺UPS并聯(lián)系統(tǒng)中

5、，允許其中兩臺同時出現(xiàn)故障，那么這個系統(tǒng)的冗余度就是5+2。目前大部分使用的UPS系統(tǒng)都采用的是雙機熱備份全冗余并聯(lián)系統(tǒng)，連接方式主要有兩種：1主從并聯(lián)系統(tǒng)：系統(tǒng)中任一臺UPS既是主機又是從機，哪一臺UPS先開機，它就是主機。主機提供負荷需要的全功率，從機熱備份，有自動倒換功能。2同步并聯(lián)系統(tǒng)：同步并聯(lián)系統(tǒng)是由兩臺具有相同輸出功率的UPS單機和雙總線輸出開關柜所組成的。由于這種雙總線輸出開關柜的引人，它可以明顯地提高整個并機系統(tǒng)的可維護性。由于在雙總線輸出開關柜中的兩個斷路器MOBI和MOBZ并關的旁邊分別配置有表示UPS1和UPS2之間的頻率和相位是否滿足直接并機條件要求的指示燈，因此，只要

6、操作人員看見這兩個指示燈處于發(fā)亮狀態(tài)，就可以將MOBI和MOBZ置于閉合狀態(tài)，實現(xiàn)正常的“1+1”型并機輸出運行操作，無需專業(yè)技術人員去判斷UPS1和UPS2的實際輸出參數(shù)是否滿足直接并機條件。當某臺UPS因出現(xiàn)故障而自動脫機并需要檢修時，用戶只需要將這臺出故障的UPS的輸人開關、蓄電池開關和位于雙總線輸出開關柜中的對應的斷路器開關斷開，就可確保用戶的負載繼續(xù)由剩下的一臺正常的UPS向用戶提供高質(zhì)量的交流電源的前提下，在完全無電條件下來檢修出現(xiàn)故障的UPS ，從而確保檢修人員的人身安全。兩臺UPS在執(zhí)行并機操作時，不需要互相獲取對方的實時的輸出頻率、相位、電壓、電流等參數(shù)信息，就能達到相互鎖相

7、同步并機、均勻分擔負載電流的目的，這種并機技術在強大的微處理器的直接數(shù)字合成技術和自適應調(diào)控功能的支持下，只需要兩臺UPS分別關注自己的輸出電壓、電流及相位，就可實現(xiàn)輸出同步跟蹤、均分負載電流以及在萬一某臺UPS 出故障時將這臺出故障的UPS從并機系統(tǒng)中快速“脫機”等調(diào)控功能（執(zhí)行“選擇性脫機跳閘”操作），從而將UPS 的并機概念提高到一個嶄新的高度。該技術的好處在于，各UPS單機之間無需通信電纜連接來傳遞實時信號，就可實現(xiàn)并機系統(tǒng)的電流均分控制。對于并機系統(tǒng)中的各臺UPS，它們都處于完全平等的調(diào)控狀態(tài)。采用獨特的小步長、高頻度同步相位調(diào)制法，每臺UPS能“智能”地將位于并機系統(tǒng)中的各臺UPS

8、的同步跟蹤調(diào)到最佳狀態(tài)（彼此之間的相位差幾乎為零）并實時動態(tài)地調(diào)節(jié)所帶負載的百分比，實現(xiàn)高精度的負載均分。這種技術可使并機系統(tǒng)負載電流均分的不均衡度小于2 。同步并聯(lián)系統(tǒng)具有如下特點：系統(tǒng)級交流轉(zhuǎn)換柜（SBM）具有一套單獨的用于維修、故障清除和在緊急情況下處理事故的系統(tǒng)級維修轉(zhuǎn)換供電系統(tǒng)。轉(zhuǎn)換柜內(nèi)采用基于微處理器調(diào)控的邏輯控制電路，從而減少了硬件總數(shù)，提高了運行可靠性。兩套完全冗余的單機監(jiān)視網(wǎng)絡提供UPS供電系統(tǒng)的運行參數(shù)測量和報警信息。為方便安裝，每條數(shù)字網(wǎng)絡通信電纜僅由一條雙絞線組成。從轉(zhuǎn)換柜的監(jiān)視器面板上可獲得與單機監(jiān)視器面板上同樣詳細的UPS運行狀態(tài)信息?？蛇x擇公共蓄電池組或單獨蓄電池

9、組兩種配置方案，可達到8臺UPS單機的現(xiàn)場并聯(lián)增容。熱同步并機技術具有如下優(yōu)點：兩臺UPS之間沒有信號通信用的電纜，減少了故障率；兩臺UPS均獨立工作，無主從關系；UPS單機系統(tǒng)可以很容易地被擴展為“N+1”型直接冗余并機系統(tǒng)；當一臺UPS 的輸人電源發(fā)生故障時，另一臺UPS的輸出電源可對這臺出故障的UPS的蓄電池進行充電，從而確保蓄電池組永遠處于滿充狀態(tài)。這里以愛克賽公司PW9315系列UPS為例闡述熱同步并機技術。由于PW9315系列UPS單機本身的輸出電壓可精確到380V0.1V,UPS逆變器電源的相位與市電電源的相位之間的偏差小于1。當UPS直接并機時，兩臺UPS均會同時同步跟蹤交流旁

10、路電源的頻率和相位。由于這兩臺UPS的交流旁路電源是共用同一市電電源的，因此這時的兩臺UPS的輸出電源在電壓及相位方面已經(jīng)非常接近了。但為使各臺UPS的相位差盡可能地趨于零，位于并機系統(tǒng)中的UPS還會小幅度地和快速地調(diào)整它的輸出電源的相位，以使得可能出現(xiàn)在UPS并機系統(tǒng)中的各臺UPS之間輸出電流均流的不均衡度盡可能地減小。在理想情況下均流的不均衡度為零，也就是說，從每臺UPS單機輸出的電流都完全相等。為提高調(diào)節(jié)精度，在這種并機系統(tǒng)中采用高頻度、小步長的調(diào)控法，它在1s內(nèi)對UPS的逆變器電源執(zhí)行3000次同步跟蹤調(diào)節(jié)。當在這兩臺UPS之間出現(xiàn)微小的相位差時，它會導致每臺UPS所輸出的負載電流不相

11、等。此時，位于UPS并機系統(tǒng)中的各臺UPS將會通過它們各自的輸出電流監(jiān)測電路來實時監(jiān)視其實際的輸出電流的幅值。當某臺UPS發(fā)現(xiàn)它的輸出電流增大時，它的CPU就會控制自己的輸出電源的相位向相反的方向移動，以達到減少負載電流不均衡度的目的。經(jīng)過這樣反復多次調(diào)節(jié)，最終就能找到一個最小的電流不均衡點。運行注意事項1.UPS的電源連接UPS的配電箱所使用的開關不宜選用老式的刀閘開關，因為這種開關在接通或切斷電源時有拉弧現(xiàn)象，會對電網(wǎng)產(chǎn)生干擾。另外，不可使用熔斷式保險絲，因為其過流響應速度慢，在負載或UPS短路時不能及時切斷電源，從而會對設備造成危害。所以應采用空氣開關，這種開關不僅有消弧和負載短路時響應

12、速度快的功能，而且有漏電保護和過熱保護等功能。 空氣開關的容量選用應適中，開關容量過大會造成在過流或負載發(fā)生短路時起不到保護作用，過小會經(jīng)常造成市電中斷。市電電壓的波動范圍應符合UPS輸人電壓變化范圍的要求。目前市售的絕大數(shù)UPS 都具有抗干擾、自動穩(wěn)壓功能，一般沒必要再外加抗干擾交流穩(wěn)壓器。如市電電壓波動較大，應在UPS前級增加其他保護措施（如穩(wěn)壓器等），可以將交流穩(wěn)壓器用作UPS的輸人級。使用UPS時，應務必遵守廠家產(chǎn)品說明書中的有關規(guī)定，保證所接的相線、零線及地線符合要求，用戶不得隨意改變其相互的順序。外接蓄電池至UPS的距離應盡量短，導線的截面面積應盡量大，以增大導電量和減小線路上的電

13、能損耗。特別是在大電流工作時，電路上的損耗是不可忽視的。2UPS的防雷接地雷擊是所有電器的天敵，一定要注意保證UPS的有效屏蔽和接地保護。為防止寄生電容耦合干擾以及保護設備及人身安全，UPS必須接地且接地電阻不可大于1歐姆。3UPS的工作環(huán)境UPS主機對環(huán)境溫度要求不高，工作時環(huán)境溫度要求為040，濕度為10%90。UPS在擺放時應避免陽光直射，并留有足夠的通風空間。UPS的工作環(huán)境應保持清潔，避免有害灰塵對UPS內(nèi)部器件的腐蝕，否則灰塵加上潮濕會引起主機工作不正常。蓄電池對溫度要求較高，標準使用溫度為25，平時不能超出1530的范圍。UPS日常維護1清潔和檢查UPS在正常使用時，主機的維護工作很少，主要是防塵和定期除塵。機內(nèi)的風機會將灰塵帶人機內(nèi)并沉積下來，造成電氣參數(shù)的變化，當空氣潮濕時會引起主機控制紊亂，造成主機工作失常并發(fā)生不準確告警。2蓄電池UPS電池一般為密閉式電池，但建議每年做一次放電測試，并觀察電池容量變化，以了解目前電池狀態(tài)。其它電池保養(yǎng)檢測方法同前一般在室溫條件下，正常使用時密封鉛酸電池的浮充使用壽命為3-5年。3提高使用維護水平從我公司已安裝使用的UPS供電系統(tǒng)的使用維護情況來看，使用者不維護，維護者不使用。UPS已經(jīng)具備的智能管理和通訊功能沒有得到充分的發(fā)揮。在實際的運行維護中