UPS供配電系統的可靠性及可測試性

中海廣東天然氣有限責任公司 黃 敏

現階段，作為一種關鍵應急電源的形式已經在多個領域中獲得了全面應用。特別在大部分領域的供配電系統中更是成為了其中的重要組成部分。這也給UPS系統的穩定性提出了更高要求。為保持供配電的持續性，實現系統長期穩定運行，就應該著重對UPS供配電系統可靠性和可測試性進行詳細分析。

目前隨著各領域技術的發展，已經成為了系統中電子設備、計算機系統等安全可靠運行所必不可少的設施。即是指不間斷電源，主要連接蓄電池與用電設備，在逆變電路的作用下把直流電轉換為交流電。一旦供電出現異常，就可以將電池中的電能供給到需要的用電設備上，以促使其實現正常運行；如果供電正常，它還能夠有效穩壓。UPS同時具備供電和穩壓兩項功能，因此有必要對其可靠性與可測試性進行分析。

1 可靠性分析

的主要作用就是給正在運行的用電系統提供可靠穩定的電源，防止其因為斷電或供電不穩定等問題而產生一些難以預期的故障，從而使得用電設備停機，造成業務中斷，該設備極具可靠性。另外，UPS還具備以下特點

1.1 可用性

在供配電系統當中，可用性是最基礎、最關鍵的一項指標，而要實現這一特性，往往要將便捷維護與監管作為前提。只有真正符合系統的所有指標，才能從根本上將故障損耗的時間縮短，并保證系統穩定性。

1.2 安全性

當前供配電系統除了關注基本的可用性，還更注重系統的安全性。由于本身能夠開展系統運行狀態管理，所以更便于系統實施維護工作，即便是出現了較大規模的故障，它也依然能夠對相關故障加以控制。由此可以看出，倘若產生了局部失效問題，供配電系統就會即刻阻斷局部故障，防止其蔓延發展，有效遏制住了供電中斷之后產生的不良后果。為了更進一步強化供配電效果，還需要對一些潛在風險進行密切關注。

1.3 可信性

本身具有良好的安全性，而這一特性實現的重要指標就在于可信性。如果站在系統性能判斷的角度上進行分析，可信性完全綜合了安全及可用兩項主要特性，從整體上描述了用戶對于系統的基本需求。和單一化的評價指標相比較，它也更具全面性，所以也與基礎供配電需求相符合。從當下的配電系統看來，可信性的提升最大一點就在于能夠實現有效維護，以保證系統性能。同時還要有良好可靠性的產品，能夠應用各類系統冗余技術，這也是強化可信性最關鍵的要素之一。

2 可測試性分析

該項特性即是指一旦供配電系統當中出現問題，則可以通過檢驗或者測試的方式馬上發現，并且還不會給負載用電帶來影響的一種能力。它在目前很多關鍵應用當中都是非常重要的，最為典型的就是大型商業銀行。當下實現電子化的大型商業銀行整體要全年無休地對外運行，因此其集中化的電子信息系統就要具備可以支持全天候運行的能力，并且沒有維護時間窗口。

2.1 所有系統的可測試性分析

通常情況下，冗余水平愈高的系統，其可測試性也會愈佳。一般性的單機供配電系統，基本上并不具備良好的可測試性，譬如在實際測試其設備逆變器和自動旁路的切換功能過程中，只要產生問題，雖然會及時發現，但卻無法避免負載停電引起的后果。

某些具備冗余的系統，其可測試性還可能難以得到保障。比如在商業銀行的數據機房里，依照規定其應當使用或者是該類系統，如果其電子信息系統當中的全部IT設備都是應用的雙電源進行正常供電，且其分別承擔一半的負載，只要其中一個損壞，另一個就應當承擔全部負載。但在實際情況中卻經常出現因為一個損壞，另一個難以承擔過高負荷水平的情況。再加上這類電子信息系統規模巨大，也都極為重要，所以對其系統開展在線測試就成為了一項極具風險性的事情。倘若因為測試過程可能會面臨一定風險而不對系統開展完整性測試，一旦其中任何一個出現問題，就會使得整個電子信息系統運行失效。為此，就應當將系統的可測試性提升上去。

一般針對冗余的系統，要想進一步提升可測試性，則可以直接從應用裝置著手。特別是其中的靜態切換開關，能有效實現兩者選一的自動化電源切換設備，可以在自動或者手動的模式下使負載在極短的時間之內從原先的一路電源被切換到另一路電源上，也可以進行返回切換。整個過程消耗的時間也都與特定標準相符合，能有效滿足設備短時間內電力供應中斷的基本需求。在該裝置的作用下，整個系統也能達到良好的可測試性，具體先對系統當中的各項進行測試，確保其性能的完整性，然后再開展系統測試，同時還可以模擬故障發生。

2.2 提升可測試性的主要措施

和傳統供配電系統相比，供配電可靠性更高，實際應用時，要對系統的可測試性進行綜合性衡量，主要測試項目包括電壓、電流、頻率、波形失真程度等。同時還要對處在正常運行狀態中的電氣設備開展冗余、故障應急以及性能等方面的測試工作。

以技術參數測定為例，需要先準備好單臺的，給輸出端連接阻性負載，通過專門電能質量分析裝置對系統的可用性進行驗證分析，并對輸入和輸出兩頭的具體參數進行監控和測試。其中輸入端頭的測試項目主要有頻率與電壓的偏移等，合格與否應該根據當下的相關規定和規范進行確定。通過測試之后且滿足系統需求則可以進行輸出端的測試，即直接讓處于25%、50%、75%、90%以及100%的負荷之下運行半小時，觀察其電源質量，再根據具體規范和規定檢查其合格程度。對于整個系統的動態性能及質量，在實際測試時則應使用紅外線檢測法對突然降低或增加負載之后的安裝質量實施直接測試。

3 UPS供配電系統運維

3.1 UPS方面

從以上分析當中能夠發現，單從設備本身來看，其故障的產生率基本是可以忽略不計的，尤其是應用了冗余技術的，提升了整機可靠性。所以操作者日常只需對其進行正確操作和保養維護即可。如果是大中型的都有比較嚴格的操作程序，特別是開關機方面，應當嚴格按照設備要求開展，防止給功率器件的電流沖擊帶來影響，也不能出現帶負荷開關機的現象。由于當下普遍應用的當中都使用了大量IT技術等，濕度和灰塵都會引起故障，所以應當加大對工作環境的重視度。

3.2 蓄電池組方面

很多時候蓄電池組都僅是正常市電和輔助電源相互切換的暫時代替電源，但從ups系統的故障原因來分析，由蓄電池組引起的故障往往比較嚴重，所造成的影響較大，再加上其中使用的電池價格較高，更換電池比較復雜，所以應當保證其工作狀態的良好。如果能夠得到有效維護，則能進一步延長其使用壽命。所以不管考慮經濟性還是可靠性，都應當充分落實其維護工作。一是盡可能將其工作溫度控制在攝氏度之間；二是防止出現短路放電或者深放電等現象，日常加大設備與負載的檢查和維護；三是防止出現過電壓/電流充電，盡可能確保電池的使用壽命；四是防止其長期被閑置，或者處在浮充狀態不進行放電。一般情況下應該兩至三個月人為對市電進行中斷一次，使電池能夠處在帶載放電狀態之下，更好地活化其惰性，盡可能延長使用期限以及總容量。

另外，電池組應該安裝電池組與電池單體檢測設備，對電池電壓、內阻、溫度等進行實時監測。當監測到數據與預設值產生較大偏差時，應產生報警，方便維護人員及時處置，避免市電中斷時ups不能發揮作用。

3.3 輸配電線路方面

當在使用之后，在負載的變化影響下，輸配電線路也應當即刻進行調整，以滿足相關需求。一般其負載需要保持三相平衡；同時給配電線路應用逐級隔離保護的措施；并始終保證布線的安全性。

3.4 備用發電機組方面

如果市電長時間中斷，或者在開展任務的時候，應當使用發電機組實施有效供電。對于該系統而言，要保證基本的可靠性，僅通過發電機組進行單純發電是遠遠不夠的，還要盡可能確保輸出電壓及頻率的穩定性，防止給相關設備帶來巨大沖擊和影響，使得元器件迅速老化。為此，日常還需要充分落實發電機組的基本維護保養工作。

良好的供配電系統其設計與一般系統之間存在較大差別，其中的可靠性與可測試性都是一般性系統并不具備的。它不但要達到可用、安全和可靠三項重要標準，還要在沒有維護時間窗口的基礎上具備基本的可測試性，并完全覆蓋其系統運行的全過程。從這之中能夠發現，可靠與可測試這兩大特性已經完全成為了這類系統性能衡量的兩項指標，應當對其給予充分重視。