開關(guān)電源淺談通信機(jī)房UPS供電系統(tǒng)配置方案
不連續(xù)電源(UPS)在通訊范疇?wèi)?yīng)用十分廣泛。在通訊機(jī)房中裝置UPS(不連續(xù)電源)供電體系越來越遍及。一個(gè)規(guī)劃杰出的UPS供電體系能給負(fù)載供給優(yōu)質(zhì)電源。如何樹立一個(gè)合理的、安全的UPS供電體系成為大家重視的問題。筆者從UPS供電體系裝備各方面進(jìn)行論說，以供同行參閱。
1 對UPS前級供電體系的要求
UPS能夠向負(fù)載供給穩(wěn)壓精度高、穩(wěn)頻、波形失真度小的高質(zhì)量電源，并且在與靜態(tài)旁路切換時(shí)能夠做到供電無連續(xù)。但要做到這點(diǎn)，它的前級供電質(zhì)量不容忽視。咱們在規(guī)劃通訊機(jī)房前級供電體系時(shí)，應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：
(1)前級供電體系電源質(zhì)量不宜太差，電壓及頻率應(yīng)穩(wěn)定在正常規(guī)模。一般地講，大容量UPS主機(jī)輸入電壓規(guī)模應(yīng)為380V±15％。電壓過低，將使UPS備用電池頻頻放電，最終因長時(shí)刻處于欠壓充電狀況而大大縮短它的運(yùn)用壽命；相反，電壓過高，則易引起逆變器損壞。關(guān)于旁路輸入，其電壓和頻率波動(dòng)也有必定的規(guī)模，一般為額外電壓±10％，額外頻率±15％。假如前級電源改變規(guī)模過大，就會(huì)導(dǎo)致逆變器和旁路電源之間的切換被禁止或有連續(xù)。因此，假如通訊機(jī)’房的前級電網(wǎng)在電壓規(guī)模上達(dá)不到要求，應(yīng)在UPS前級裝備適宜的抗干擾交流穩(wěn)壓電源，但不宜選用電子管型交流穩(wěn)壓器或磁飽滿穩(wěn)壓器，因?yàn)檫@兩類穩(wěn)壓器在開機(jī)時(shí)可產(chǎn)生瞬時(shí)高壓，輸出波形失真度也較大，易構(gòu)成UPS毛病。
(2)前級供電體系中不該當(dāng)帶有頻頻啟動(dòng)負(fù)載，比方常常運(yùn)用的電梯，頻頻打開的空調(diào)等。原因是在這些負(fù)載開、關(guān)機(jī)時(shí)會(huì)呈現(xiàn)瞬間高低壓，使供電線路上電壓波形失真度過大，構(gòu)成UPS市電旁路供電與逆變器供電變換操控電路誤動(dòng)作，進(jìn)而引起同步操控電路毛病。所以在條件許可下，宜將UPS電源盡可置于電網(wǎng)輸入的前端。
(3)前級供電體系中的交流發(fā)電機(jī)組容量應(yīng)恰當(dāng)擴(kuò)展。大多數(shù)通訊機(jī)房都備有發(fā)電機(jī)組，以處理較長時(shí)刻停電難以供電問題。但在裝備發(fā)電機(jī)組時(shí)，其容量應(yīng)考慮不少于UPS電源額外輸出功率的1.5~2倍，以確保發(fā)電機(jī)輸出電壓、頻率正常，并改進(jìn)其波形失真度。
2 UPS容量的斷定
依據(jù)負(fù)載容量及性質(zhì)，挑選恰當(dāng)?shù)腢PS，既可確保UPS的供電質(zhì)量，下降毛病率，又可節(jié)約出資，進(jìn)步經(jīng)濟(jì)效益。一般來說，UPS容量的斷定主要是要滿意當(dāng)時(shí)負(fù)載的需求，一起，也要考慮幾個(gè)要素：
(1)負(fù)載性質(zhì)對UPS輸出功率的影響。當(dāng)時(shí)大部分UPS生產(chǎn)廠家在產(chǎn)品說明書中所給的輸出功率都是指負(fù)載功率因數(shù)為-0.8(滯后)時(shí)的值，而UPS電源實(shí)踐可帶的負(fù)載量是與負(fù)載功率因數(shù)密切相關(guān)的。當(dāng)負(fù)載為純電阻性或電理性時(shí)，逆變器在額外功率下其有功功率將有所下降。所以在考慮UPS容量時(shí)，對不同的負(fù)載功率因數(shù)要進(jìn)行功率折算。一般可作這樣的預(yù)算：假定負(fù)載功率因數(shù)為-0.8(滯后)時(shí)UPS額外功率為1kVA，則當(dāng)功率因數(shù)為-0.9和-1.0時(shí)，輸出功率別離約為0.9～0.92kVA和0.74~0.77 kVA。關(guān)于計(jì)算機(jī)類負(fù)載，只需負(fù)載的峰值系數(shù)在UPS答應(yīng)的規(guī)模內(nèi)，UPS基本上能夠輸出額外功率，關(guān)于電理性負(fù)載，則需酌情加大UPS容量。
(2)UPS容量較負(fù)載不宜過大，以免使其過度輕載運(yùn)轉(zhuǎn)。過度輕載運(yùn)轉(zhuǎn)雖有利于下降逆變器的損壞概率，但可能構(gòu)成市電停電時(shí)，電池放電電流過小而放電時(shí)刻偏長，在電池保護(hù)裝置毛病時(shí)，電池組被深度放電，而遭永久性損壞。
(3)UPS容量不宜過小，以免使其長時(shí)刻處于重載運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。這樣雖可節(jié)約一部分出資，但因?yàn)槟孀兤魈幱谥剌d運(yùn)轉(zhuǎn)，其輸出波形將發(fā)作畸變，輸出電壓幅值顫動(dòng)過大。這樣既不能為負(fù)載供給優(yōu)質(zhì)電源，還極易構(gòu)成UPS逆變器的損壞，所以，即便從經(jīng)濟(jì)視點(diǎn)講也是因小失大。依據(jù)現(xiàn)在一些UPS廠家推薦，UPS負(fù)載量不宜長時(shí)刻超越其額外容量的80％。
(4)關(guān)于通訊機(jī)房面積較大，負(fù)載不斷分期擴(kuò)容的狀況，在首期裝備UPS容量時(shí)，應(yīng)恰當(dāng)考慮中遠(yuǎn)期發(fā)展趨勢，并在選型中挑選可并機(jī)或多機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)型，以使中遠(yuǎn)期負(fù)載容量增大時(shí)，經(jīng)過UPS并機(jī)擴(kuò)展其輸出容量。相應(yīng)地，裝備UPS輸入輸出配電屏?xí)r，應(yīng)預(yù)留多臺(tái)UPS的輸入開關(guān)和中遠(yuǎn)期的負(fù)荷分路開關(guān)，以便于今后擴(kuò)容。
3 正確裝備UPS后備電池
為確保電網(wǎng)停電時(shí)，也能利用UPS電源持續(xù)向計(jì)算機(jī)供給高質(zhì)量供電，后備電池的裝備尤為重要。當(dāng)負(fù)載不答應(yīng)被中供電時(shí)，通訊機(jī)房內(nèi)UPS電池后備時(shí)刻應(yīng)大于從市電中止到恢復(fù)的時(shí)刻或到發(fā)電機(jī)組正常供電所需時(shí)刻(前級供電體系配有發(fā)電機(jī)組)。若此段時(shí)刻較長，則應(yīng)裝備外接的長延時(shí)的電池組，但此刻應(yīng)承認(rèn)UPS內(nèi)部整流器有才能對外接大容量電池組進(jìn)行充電，否則應(yīng)裝備外接充電器。電池容量挑選應(yīng)遵從以下準(zhǔn)則：即電池有必要在后備時(shí)刻內(nèi)供電給逆變器，且在額外負(fù)載下，電池組電壓不該下降到逆變器所答應(yīng)的最低電壓以下。在安置機(jī)房設(shè)備排列時(shí)，應(yīng)盡量使電池組接近UPS主機(jī)，縮短兩者連線長度，增大連線截面積，以下降連線自感量和線路壓降。電池組可裝置在電池柜內(nèi)，也可裝置在打開的電池架中，前者漂亮、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，給保護(hù)帶來不方便。
4 經(jīng)過冗余辦法增加供電可靠性
為了進(jìn)步UPS供電的可靠性，可選用多種UPS冗余銜接辦法。各種辦法都有優(yōu)缺陷，考慮計(jì)劃時(shí)要依據(jù)實(shí)踐負(fù)載狀況，挑選適宜的形式。冗余銜接辦法大致有以下三種：
(1)雙機(jī)主從式熱備份。將作為從機(jī)的UPSl輸出接到另一臺(tái)作為主機(jī)的UPS2的旁路輸入，正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由UPS2供電，UPSl處于備份。當(dāng)UPS2毛病時(shí)，負(fù)載切換至UPS2旁路，由UPSl承當(dāng)負(fù)載供給使命。此體系結(jié)構(gòu)及操控簡單，但存在以下缺陷：主機(jī)長時(shí)刻作業(yè)，而從機(jī)處于長時(shí)刻待機(jī)狀況，兩機(jī)的元件老化程度不均勻；在從機(jī)供電的狀況下，主機(jī)靜態(tài)旁路毛病時(shí)將導(dǎo)致體系供電失利；體系負(fù)載不能超越單機(jī)容量且今后無法擴(kuò)容。
(2)功率均分并聯(lián)備份。該體系將兩臺(tái)或多臺(tái)UPS逆變單元并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)，正常時(shí)兩臺(tái)(或多臺(tái))逆變器一起向負(fù)載均分供電。當(dāng)其間一臺(tái)毛病時(shí)，該UPS從體系中脫離，用戶所需負(fù)載電流，由剩下逆變器按新的比例從頭分配供電。此種辦法現(xiàn)在有兩種結(jié)構(gòu)，一種是UPS經(jīng)過外加并機(jī)柜辦法并聯(lián)，并機(jī)柜供給同步及多機(jī)均流操控，一起供給并聯(lián)體系的總靜態(tài)旁路；另一種是在每臺(tái)UPS內(nèi)裝置一套邏輯操控板，操控各臺(tái)機(jī)器的同步及均流輸出。此計(jì)劃的長處是易于擴(kuò)容(選用并機(jī)柜辦法時(shí)應(yīng)將并機(jī)柜按終期考慮)，經(jīng)過冗余備份進(jìn)步供電可靠性，但也存在缺陷：(a)選用并機(jī)柜辦法的，并機(jī)柜成為體系的公共瓶頸點(diǎn)，一旦它內(nèi)部失控或毛病，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)體系供電失利。(b)因?yàn)楦髋_(tái)UPS輸出量參數(shù)難以堅(jiān)持完全一致，導(dǎo)致各UPS在向負(fù)載供電一起，還在UPS內(nèi)部的逆變器間構(gòu)成環(huán)流。當(dāng)環(huán)流過大，將直接危及逆變器安全。此外，假如各UPS向負(fù)載供電的電流差異過大，將使逆變器的功率擴(kuò)展元件老化速度失衡，也會(huì)引發(fā)毛病。一般來說，供電體系中并機(jī)數(shù)量越多，UPS電源體系發(fā)作毛病的概率也越大。
(3)并聯(lián)熱備份。該體系將兩臺(tái)UPS的電池組輸入、整流器輸出及逆變器輸出并聯(lián)，共用旁路。正常時(shí)兩臺(tái)整流器一起向兩逆變器供電，并向兩組電池充電，經(jīng)過逆變器輸出靜態(tài)開關(guān)挑選其間一臺(tái)逆變器向負(fù)載電，兩臺(tái)整流器和逆變器別離互為備用。只要當(dāng)兩臺(tái)逆變器一起毛病時(shí)，體系將負(fù)載切至一起靜態(tài)旁路，由市電持續(xù)向負(fù)載供電。該計(jì)劃沒有瓶頸毛病點(diǎn)，任何一臺(tái)UPS部分或全體毛病，體系仍能持續(xù)向負(fù)載供電，因?yàn)檎鎸?shí)輸出只要一臺(tái)逆變器，故也不存在逆變器間的環(huán)流，但因?yàn)榇诵问较嗨茊螜C(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)形式，帶載才能相對差且不易擴(kuò)容。
5 供電體系應(yīng)具有智能性
為了確保供電體系能長時(shí)刻不連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，UPS有必要具有智能性，對運(yùn)轉(zhuǎn)中的UPS狀況自動(dòng)檢測，對UPS毛病及時(shí)發(fā)現(xiàn)。確診和處理，并削減因毛病或檢修而構(gòu)成的連續(xù)，一起，作為通訊機(jī)房動(dòng)力體系的一部分，應(yīng)供給通訊協(xié)議，以便納入動(dòng)力會(huì)集監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。因此，在體系規(guī)劃時(shí)，咱們應(yīng)考慮到這些要素。一般來說，作為智能性的UPS應(yīng)具有下列功用：
(1)實(shí)時(shí)監(jiān)測功用。監(jiān)督電路中各部分狀況，隨時(shí)獲取主機(jī)作業(yè)時(shí)的有關(guān)參數(shù)。
(2)人機(jī)交互功用。可按實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，經(jīng)過程序修改，從頭設(shè)置UPS內(nèi)部的各種臨界作業(yè)點(diǎn)閥值，也可讀取UPS電源各種作業(yè)參數(shù)。
(3)毛病確診功用。對監(jiān)測到的不正常參數(shù)及時(shí)剖析，及早發(fā)現(xiàn)毛病預(yù)兆，顯示其性質(zhì)、部位，給出處理辦法，并自動(dòng)記錄有關(guān)信息。
(4)長途監(jiān)控功用。供給一個(gè)長途計(jì)算機(jī)接口，能經(jīng)過RS232或RS485接口經(jīng)調(diào)制解調(diào)器完成與異地計(jì)算機(jī)終端通訊，達(dá)到遙測和遙信的意圖。
6 結(jié)束語
在規(guī)劃通訊機(jī)房UPS供電體系時(shí)，咱們既要節(jié)約出資，又要考慮體系的可靠性、靈活性，為通訊設(shè)備及計(jì)算機(jī)負(fù)載供給有用的動(dòng)力保障。
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