UPS電源供電可靠性相關分析

趙鶴群

文章首先從UPS電源系統的概念，和基本架構的角度出發，分析了其應用環境中的幾種典型優化方式，并且就其主要的應用環境和應用特征做出評析。最后對于UPS電源選用過程中應當注意的若干問題加以討論，對于加強該領域的認識有著一定的積極價值。

【關鍵詞】UPS 電源 可靠性

1 前言

在當前信息環境之下，對于信息系統的依賴遠遠超過人們的想象。然而在信息系統運行的過程中，雖然無源已經成為一個突出的技術方向，并且在數據傳輸領域有了長足的進展，但是從整個信息通信體系的角度看，電力仍然是不容忽視的重要能源。電力供給的穩定，直接決定了整個信息系統的穩定，因此不間斷電源（UPS，Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply）成為該領域的重要能源供給技術之一。

2 UPS電源供電的可靠性

從本質上看，UPS是將蓄電池與主機相連接，通過主機逆變器等模塊電路將直流電轉換成市電的系統設備，其作用在于給單臺計算機、計算機網絡系統或其它電力電子設備如電磁閥、壓力變送器等提供穩定、不間斷的電力供應。除此以外，UPS的作用還在于實現為用電設備穩壓，保持用電通信設備能夠在平穩的電力能源環境下展開工作。

一個典型的UPS系統包括整流回路、充電回路、蓄電池、逆變回路、自動旁路開關、手動維修旁路開關等幾個主要部分。普通的交流電源經過整流回路轉化成為直流電，并且選擇性向蓄電池充電，同時經逆變回路輸出PWM型正弦波電源。其常規配置結構參見圖1。

從圖1中看到，UPS有兩個輸入源，但是輸出只有一個。此種狀況導致整個UPS的故障比例增加，即當UPS發生故障的時候，即便是存在兩個輸入源，也無法保證DCS的持續供電。同樣的情況還會發生在UPS系統檢修的時候，如果發現UPS運行異常，必然需要停止運行實現檢修，而無法單純通過電氣隔離的方式檢修，這樣必然會影響到電力輸出。

針對UPS的這種不足，當前比較常用的優化方式，包括UPS的配置方式優化以及靜態開關與UPS電源組合供電的方式兩種。對于前者而言，具體包括了UPS電源的分散配置和集中配置兩種工作方式。分散配置模式多用于DCS控制系統距離偏遠的情況，采用單獨的UPS電源系統進行供電。相對于此種工作方式而言，集中配置方式更多用于由UPS來面對處于集中狀態的DCS控制系統實現供電，或者在需要較高保障的電力環境中進行供電，如果電源重點會給生產裝置帶來比較大的影響，諸如會造成恢復時間長，或者難以恢復，以及帶來設備事故乃至于人身傷害的情況，則多考慮采用UPS電源集中配置方式展開供電。此種模式能夠提供較高保證，但是對于分散配置所面對的應用情況而言，反而會因為輸出電路過長而容易發生故障。在集中配置模式之下，多臺UPS電源之間通過通信保持同步，當其中一臺發生故障的時候，其他UPS將對既有負荷進行優化承擔，保證連續供電。而靜態開關（STS，Static Transfer Switch）的參與，則是在不同型號的UPS電源系統無法實現有效的通信，并且進一步影響到同步水平的時候發揮作用。STS能夠將兩臺UPS進行組合，達到冗余運行的供電效果。在系統構造中，STS安裝在多臺UPS以及DCS之間，保持多臺UPS之間的協調工作。從技術層面看，STS為電源二選一自動切換裝置，主要元件為快速晶閘管，以先斷后通的控制方法，在1/4周波的時限內完成不同電源切換，從而實現無間斷供電。

在UPS電源系統應用的領域中，其自身元件、工作環境以及負載狀況等因素，都會影響到UPS電源系統故障率和穩定水平，因此在選型和安裝的時候，尤其應當從實際情況出發進行合理抉擇。例如對于單臺運行的UPS電源，在確定型號的時候，應當保持其額定電流超過復雜電流基準20%-30%水平。而對于集中配置模式之下的UPS電源系統而言，則首先需要注重合理分配負載，實現其輸出三相負載平衡。還應當定期對UPS蓄電組件展開充放電試驗，確認電池容量和工作水平，延長電池壽命。對于服役超過十年的UPS電源系統，則應當加強關注其工作狀態，合理確定淘汰更新時間。加強通信接口板的引入，當UPS電源工作發生異常的時候，能夠及時將異常信息反饋給對應的工作人員，在最短時間內恢復UPS電源系統正常。并且在實際布局中，還可以考慮從UPS輸出電源母線由多個斷路器向不同的DCS控制系統和應急操作電源供電，縮小DCS電源線路故障停電影響范圍。

3 結語

實際工作中，對具體情況的深入分析，妥善選取UPS電源的組合模式，對于提升其電源供電可靠性有著不容忽視的積極價值，有助于整個通信環境，以及其他相關領域設備供電環境的優化。

參考文獻

[1]黃紹毅.UPS 供電系統可靠性的計算分析[J].石化動力，2005（01）.

[2]張國光.UPS使用注意事項[J].現代通訊， 2004（08）.

作者單位

91550部隊 遼寧省大連市 116000endprint