UPS供電系統(tǒng)在通信機房應(yīng)用研究

摘要：UPS供電系統(tǒng)在通信機房管理過程中具有十分重要的作用，本文主要探討通信機房UPS供電系統(tǒng)的設(shè)計方案，并在UPS容量的確定、供電系統(tǒng)的電氣隔離及接地、冗余方式的選擇等方面提出了UPS供電系統(tǒng)在通信機房應(yīng)用策略。

關(guān)鍵詞：UPS；智能性；供電系統(tǒng)；容量；電池

中圖分類號：G632 文獻標(biāo)識碼：B 文章編號：1002-7661（2013）14-119-01

UPS供電方案的好壞，直接決定了通信機房內(nèi)重要負載是否能正常運行。在設(shè)計通信機房UPS供電系統(tǒng)時，我們既要節(jié)省投資，又要考慮系統(tǒng)的可靠性、靈活性，為通信設(shè)備及計算機負載提供有效的保障。

一、UPS不間斷電源在供電系統(tǒng)中的應(yīng)用

UPS在供電系統(tǒng)中是必不可少的核心設(shè)備，但是它不能保證長時間不斷電。UPS的供電時間主要由所配備的蓄電池組容量和性能來決定，通信行業(yè)一般情況下按30分鐘配備（過去按15分鐘配備）。但是電力供電系統(tǒng)一旦停電，時間就很長，光靠蓄電池組很難長時間維持供電。UPS輸出要想做到長期不間斷的供電，它需要外接電源（市電或油機）的支撐來完成，如果外接電源配置合理，使UPS輸人斷電的時間縮短，那樣UPS蓄電池組的容量配備也可以大大地減小，提高了UPS所帶負載供電的可靠性。一個完整的UPS供電系統(tǒng)大致由以下幾部分組成：高壓、低壓/油機、UPS、蓄電池，缺一不可。如果將市電轉(zhuǎn)油機供電的時間縮短，蓄電池組放電的時間就縮短了，提高了UPS供電的安全性和可靠性。

二、UPS供電系統(tǒng)在通信機房應(yīng)用策略

1、UPS容量的確定

根據(jù)負載容量性質(zhì)，選擇適當(dāng)UPS，既可保證UPS的供電質(zhì)量，又可節(jié)省投資，提高經(jīng)濟效益。一般來說，UPS容量的確定主要是要滿足當(dāng)前負載的需要，同時，也要考慮幾個因素：

（1）UPS容量較負載不宜過大，使其過度輕載運行。過度輕載運行雖有利于降低逆變器的損壞概率，但可能造成市電停電時，電池放電電流過小而放電時間偏長，在電池保護裝置故障時，電池組被深度放電，而遭永久性損壞。

（2）UPS容量不宜過小，使其長期處于重載運行狀態(tài)。這樣雖可節(jié)省一部分投資，但由于逆變器處于重載運行，其輸出波形將發(fā)生畸變，輸出電壓幅值抖動過大。這樣既不能為負載提供優(yōu)質(zhì)電源，還極易造成UPS逆變器的本級驅(qū)動元件損壞，所以，即使從經(jīng)濟角度講也是得不償失。根據(jù)目前一些UPS廠家推薦，UPS負載量不宜長期超過其額定容量的80%。

2、供電系統(tǒng)的電氣隔離及接地

一般來說，電網(wǎng)中經(jīng)常存在差模噪擾和共模噪擾，這些噪擾對計算機正常運行存在著不同程度干擾。另外，零線電位的偏移也會對計算機運行造成影響。所以在考慮UPS供電方案時應(yīng)采取措施把這些影響減少到最小。傳統(tǒng)的UPS通過內(nèi)部的工頻輸入及輸出變壓器來實現(xiàn)負載和電網(wǎng)間的電隔離和電壓匹配，抑制來自電網(wǎng)的共模及差模噪擾電壓，使其不致耦會到計算機電源。此類UPS的輸出零點是取自隔離變壓器次級Y型繞組的中性點。為保證輸出零點電壓不偏移，應(yīng)從通信機房的交流工作接地排上單獨引線至該輸出點。

3、正確配置UPS后備電池

為保證電網(wǎng)停電時，也能利用UPS電源繼續(xù)向計算機提供高質(zhì)量供電，后備電池的配置尤為重要。當(dāng)負載不允許被中供電時，通信機房內(nèi)UPS電池后備時間應(yīng)大于從市電中斷到恢復(fù)的時間或到發(fā)電機組正常供電所需時間（前級供電系統(tǒng)配有發(fā)電機組），若此段時間較長，則應(yīng)配置外接的長延時的電池組，但此時應(yīng)確認UPS內(nèi)部整流器有能力對外接大容量電池組進行充電，否則應(yīng)配置外接充電器。電池容量選擇應(yīng)遵循以下原則：即電池必須在后備時間內(nèi)供電給逆變器，且在額定負載下，電池組電壓不應(yīng)下降到逆變器所允許的最低電壓以下。在布置機房設(shè)備排列時，應(yīng)盡量使電池組靠近UPS主機，縮短兩者連線長度，增大連線截面積，以降低連線自感量和線路壓降。電池組可安裝在電池柜內(nèi)，也可安裝在敞開的電池架中，前者美觀。整潔，但對樓板承重要求較高，后者可分散承重，且散熱性好，但占地面積多，易積塵，給維護帶來不便。

4、通過冗余方式增加供電可靠性

為了提高UPS供電的可靠性，可采用多種UPS冗余連接方式，各種方式都有優(yōu)缺點，考慮方案時要根據(jù)實際負載情況，選擇合適的模式。當(dāng)前冗余連接方式大致有以下三種：

（1）雙機主從式熱備份。將作為從機的UPS1輸出接到另一臺作為主機的UPS2的旁路輸入，正常運行時由UPS2供電，UPS1處于備份。當(dāng)UPS2故障時，負載切換至UPS2旁路，由UPS1承擔(dān)負載供給任務(wù)。此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制簡單，但存在以下缺點：主機長時間工作，而從機處于長期待機狀態(tài)，兩機的元件老化程度不均勻；在從機供電的狀態(tài)下，主機靜態(tài)旁路故障時將導(dǎo)致系統(tǒng)供電失敗；系統(tǒng)負載不能超過單機容量且以后無法擴容。

（2）功率均分并聯(lián)備份。該系統(tǒng)將兩臺或多臺UPS逆變單元并聯(lián)運行，正常時兩臺（或多臺）逆變器同時向負載均分供電，當(dāng)其中一臺故障時，該UPS從系統(tǒng)中脫離，用戶所需負載電流，由剩余逆變器按新的份額重新供電。此外，如果各UPS向負載供電的電流差異過大，將使逆變器的功率放大元件老化速度失衡，也會引發(fā)故障，一般來說，供電系統(tǒng)中并機數(shù)量越多，UPS電源系統(tǒng)發(fā)生故障的概率也越大。

（3）并聯(lián)熱備份。該系統(tǒng)將兩臺UPS的電池組輸入，整流器輸出及逆變器輸出并聯(lián)，并共用旁路，正常時兩臺整流器同時向兩逆變器供電，并向兩組電池充電，通過逆變器輸出靜態(tài)開關(guān)選擇其中一臺逆變器向負載供電，兩臺整流器和逆變器分別互為備用，只有兩臺逆變器同時故障，系統(tǒng)將負載切至共同靜態(tài)旁路，由市電繼續(xù)向負載供電。該方案沒有瓶頸故障點，任何一臺UPS局部或整體故障，系統(tǒng)仍能繼續(xù)向負載供電，由于真正輸出只有一臺逆變器，故也不存在逆變器間的環(huán)流，但由于此模式類似單機運行模式，帶載能力相對差且不易擴容。

參考文獻：

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