摘要：近几年，国内的通信及信息行业的快速发展，使得UPS得到了越来越广泛的应用。本文就UPS的应用和实际中的配置使用方法作了简单的探讨。
关键词：UPS；不间断电源；冗余
Introduction to UPS uninterruptible power supply system configuration instance analysis
Abstract: in recent years, the domestic communications and the rapid development of information industry, the UPS has been more and more widely used.In this paper, the configuration of UPS application and actual usage were simply discussed.
引言
现代社会，随着科技水平日新月异的快速发展，各种电子产品的层出不穷，对电力的安全要求越来越严格。保证集中布局的大型机房、重要信息系统的平稳运行，首先就要求电能质量和供电系统的安全性要有保证。实际情况是，绝大多数用电设备都是非线性的，使电网一些重要用户的关键设备如数据中心、通信网络管理、实时信号提供系统等，要求提供高质量的无时间中断的交流电源，即供电的稳定性和不间断性。由于供电系统的不稳定和各种突发故障，更带来了巨大的损失。以它所具有的供电连续性、耐冲击、高质量等特点，得到了日益广泛的应用。如何高效的配置UPS不间断电源系统，做到用最合理的配置、最高效的配置满足用电设施的要求，是必须考虑的一个方面。笔者就职于民航空管系统，针对不同的用电环境，不同的要求，UPS系统采用了不同的配置方式。
一、UPS不间断电源系统简介
UPS不间断电源系统能够解决现实中碰到的大部分电力问题：解决电网停电问题----不停电功能；解决公共电网电压剧烈波动问题----交流稳压功能；解决电网与电源污染问题----净化功能等。尤其是随着计算机技术及计算机网络技术的发展，人们对UPS的要求越来越高：不但要求供电质量高，而且要求智能化，这也是科学技术发展的必然趋势。现在，将现代电子技术、信息技术、控制技术、计算机网络技术等UPS相关技术应用于UPS不间断电源，使UPS电源供电系统变得越来越完善，对各种性质的负载适应性更强，产品种类更齐全。以笔者所在部门，从80年代连稳压功能都不具备的IPM公司的UPS到现在的UPS系统，从功能、可靠性等方面取得了长足的进步。
UPS发展到现在，按运行方式进行分类，常见的UPS有：静态UPS，动态UPS，塔式与模块化UPS，直流UPS。其中，静态UPS又分为双变换UPS并细化为工频与高频UPS，后备式UPS，Delta变换UPS。
动态UPS运行效率可达 97% ，动态UPS无须化学蓄电池，更加环保，动态UPS整体占地面积可减少50%，但是由于支持时间短，通常需要直接与发电机配合应用，对配套发电机和联动要求较高，并未能得到广泛应用。“工频”UPS是最传统的UPS，主要特征为有输出变压器，采用可控硅整流器。“工频”UPS输入性能通常比较差，
通常需要额外配置输入滤波器，运行效率较低。高频UPS采用高频升压整流器，没有输出变压器，UPS输入性能较好，运行效率较高。模块UPS具有维持高负载水平的能力，运行效率比较高，元件数量远多于塔式UPS产品，故障率较高。但是模块UPS也具有着鲜明突出的优点，就是大都支持热插拔，故障恢复时间非常短，因此故障后设备维护人员可以自行快速修复，大大缩减了UPS故障带来重大损失的风险。
随着 YD-T “通信用240V直流供电系统技术要求和试验方法”的颁布，高压直流UPS的应用不断扩大，240V直流UPS给用户带来客观的应用价值：造价较低；能耗较低；可靠性与安全性高；维修方便。
铅酸蓄电池是UPS主要的储能部件。为解决维护困难的问题，阀控密封式铅酸蓄电池得到了广泛的应用，它的优点非常突出，具有免维护，优越的高低温性能，耐过充、过放、充电接收能力强。
二、UPS不间断电源系统的几种典型配置
笔者所从事的行业对供电质量要求极高，保障运行的设备为24小时不间断运行，直接影响到航空安全。根据不同的设备配置，UPS系统采用了多种配置方式。
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1、单UPS不间断电源系统
单UPS配置的优点是方式简单，成本低，能实现稳压、改善电力质量、不间断提供电力保障的基本要求。缺点是一旦UPS系统故障，所承担的负载将立刻中断电力供应，为设备不间断运行带来了较大的风险。此种配置方式适用于对设备连续运行要求不高，安全运行要求低的情况下采用。这种配置方式多见于早期的UPS系统，现在民航系统已很少采用这种UPS配置方式。
2、1+1冗余配置的UPS不间断电源系统
1+1冗余配置方式由两套独立UPS系统组成，实际运行采用了主备用在线式运行方式，极好的做到了实用性和稳定性的平衡。正常运行状态下，两套UPS同时在线，分别承担百分之五十的负载。当一台UPS系统出现故障或需要维修时，可以自动进行调整，将故障UPS系统所承担的负载自动转至另一台UPS系统，实现无缝连接，不影响正常运行。当两台UPS均出现运行异常，无法正常为负载供电时，可通过静态旁路和人工旁路等方式继续为负载提供电力供应。这种配置方式的优点是，既为负载提供了较为可靠的电力保障，又能降低一定的成本，是较为成熟可靠的一种配置方式。在实现多重备份的设备运行站，基本采用这种配置方式，笔者所在的部门用于空中飞行监视的设备保障站点均采用这种配置方式。
3、2（1+1）冗余配置的UPS不间断电源系统
2（1+1）冗余配置由两套独立的1+1冗余配置的UPS系统组成，负载对供电稳定性和连续性要求极高的站点采用这种配置，且负载具备主备用电源系统。这种配置方式供电具有极高的稳定性，由于负载具有主备用电源接入系统，在主用电源中断时自动接入备用电源，几乎不存在断电的可能。在用于甚高频地空通信设备机房、信号传输中心机房等站点大多采用这种配置。这种配置的优点是提供了极高的冗余度，负载的用电环境极其可靠，为UPS维护提供了较大的便利性，在维护时可逐套进行，实现不停航施工。但是这种配置成本较高，日常维护费用和工作量较大。
4、正常综合配置UPS系统和独立UPS系统
这种配置方式较特殊，多见于有独立设备的站点。例如在正常设备保障的站点，一方面保证了基本设备的用电，另一方面通过增加的独立UPS系统，进一步提高了某一类独立设备的用电安全性。一般为1+1冗余配置的UPS不间断电源系统加单UPS系统组合配置，1+1冗余配置的UPS系统输出作为单UPS系统的输入，经过单UPS系统后提供给后续的独立设备。这种配置的单UPS系统一般容量较小，只能使用于特殊设备。这种配置方式的优点是既保证了UPS系统的实用性和稳定性，又通过单UPS系统的辅助，满足独立设备的用电要求。例如笔者所在部门，在空中飞行监视设备站点，由于增加了卫星通信系统，为进一步提升卫星系统的运行可靠性，单独为卫星系统安装了台容量为5KVA的小型UPS系统，实现双UPS系统保障的功能。
三、UPS系统配置的相关问题
在配置UPS系统时，作为UPS系统的重要组成部分，如何配置蓄电池也是一个需要认真考虑的问题。在市电中断时，UPS系统将由蓄电池储存的电力为设备提供正常用电。配置多少节蓄电池，每节容量多大，和负载情况、需要满足多长时间的应急用电输出有直接的关系，并不是越多越好，容量越大越好。随着节数的增加，容量的增加，不光是安装成本的增加，而是直接影响到充放电时间和电池长期使用性能。在市电正常的情况下，蓄电池始终处于浮充状态，如果长期不进行放电，直接影响到蓄电池的使用寿命。因此，在UPS系统维护时，必须进行定期放电操作，以保证蓄电池的活力。根据公共电网的稳定性和可靠性，以及需要UPS系统在市电中断的情况下提供多长时间的应急输出，来合理的配置蓄电池。为保证用电安全，现在供电系统一般采用市电，柴油发电机，UPS系统组合的方式，更是大大提高了设备用电的可靠性。
此外，做好UPS系统的日常维护保养，也是一项重要的工作。UPS系统维护工作的核心是性能的核实，它包括UPS上游供配电系统性能的核实、UPS设备性能的核实和蓄电池性能的核实。一旦在实际运行中出现故障，就会带来不可预料的严重后果。因此，UPS的可测试性也成为现在评价UPS保障能力的一项重要指标。测试对于UPS系统来说，主要是基于可用性的要求、降低风险的要求和安全运行的要求。现在，通过配备各种辅助监控软件，例如UPS系统监控软件、蓄电池在线监视和测试软件等，极大的提高了UPS系统的稳定运行。
参考文献
[1]小型UPS及应用.钱希森.科学出版社.2000年.
[2]UPS原理及应用.姚行中.科学出版社.1998年.
[3]UPS供电系统应用手册.张乃国.电子工业出版社 2003年.
一
论文作者:范军
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/23
标签：系统论文; 设备论文; 负载论文; 方式论文; 冗余论文; 蓄电池论文; 供电系统论文; 《电力设备》2017年第26期论文;