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1引言 計算機在通訊系統中的廣泛應用，對供電質量提出了越來越高的要求，由此在通訊機房中安裝ups(不間斷電源)供電系統變得越來越普遍。乙個設計良好的ups供電系統能給負載提供優質電源，然而在實際應用中，許多問題又往往是ups供電系統本身引起的。因此，如何建立～個合理的、安全的ups供電系統成為大家關注的問題。
本文將從ups供電系統設計角度對這～問題進行**。
2對ups前級供電系統的要求
ups可以向負載提供穩壓精度高、穩頻、波形失真度小的高質量電源，並且在與靜態旁路切換時可以做到供電無間斷。但要做到這點，它的前級供電質量不容忽視。我們在設計通訊機房前級供電系統時，應考慮以下幾個方面：
(1)前級供電系統電源質量不宜太差，電壓及頻率應穩定在正常範圍。一般地講，大容量ups主機輸人電壓範圍應為380v±15%。電壓過低，將使ups備電池頻繁放電，最終因長期處於欠壓充電狀態而大大縮短它的使用壽命，相反，電壓過高，則易引起逆變器損壞。
對於旁路輸入，其電壓和頻率波動也有～定的範圍，一般為額定電壓±10%，額定頻率±15%，如果前級電源變化範圍過大，就會導致逆變器和旁路電源之間的切換被禁止或有間斷。因此，如果通訊機房的前級電網在電壓範圍上達不到要求，應在ups前級配置合適的抗干擾交流穩壓電源，但不宜採用電子管型交流穩壓器或磁飽和穩壓器，因為這兩類穩壓器在開機時可產生瞬時高壓，輸出波形失真度也較大，易造成ups故障。
(2)前級供電系統中不應當帶有別的頻繁啟動負載，比如經常使用的電梯，頻繁開啟的空調等。原因是在這些負載開、關機時會出現瞬間高低壓，使供電線路上電壓波形失真度過大，造成ups市電旁路供電與逆變器供電轉換控制電路誤動作，進而引起同步控制電路故障。所以在條件許可下，宜將ups電源盡可耀於電網輸入的前端。
(3)前級供電系統中的交流發電機組容量應適當放大。大多數通訊機房都備有發電機組，以解決較長時間停電難以供電問題。但在配置發電機組時，其容量應考慮不少於ups電源額定輸出功率的1.
5-2倍，以保證發電機輸出電壓、頻率正常，並改善其波形失真度。
3 ups容量的確定
根據負載容量及性質，選擇適當的ups，既可保證ups的供電質量，降低故障率，又可節省投資，提高經濟效益。一般來說，ups容量的確定主要是要滿足當前負載的需要，同時，也要考慮幾個因素：
(1)負載性質對ups輸出功率的影響。當前大部分ups生產廠家在產品說明書中所給的輸出功率都是指負載功率因數為一0.8(滯後)時的值，而ups電源實際可帶的負載量是與負載功率因數密切相關的，當負載為純電阻性或電感性時，逆變器在額定機在功率下其有功功率將有所下降。
所以在考慮ups容量時，對不同的負載功率因數要進行功率折算，通常可作這樣的估算：假設負載功率因數為一0.8(滯後)時ups額定功率為1kva，則當功率因數為一0.
9和-1.0時，輸出功率分別約為0.9-0.
92 kva和0.74-0.77kva。
對於計算機類負載，只要負載的峰值係數在ups允許的範圍內，ups基本上可以輸出額定功率，對於電阻性或電感性負載，則需酌情加大ups容量。
(2)ups容量較負載不宜過大，使其過度輕載執行。過度輕載執行雖有利於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。
(3)ups容量不宜過小，使其長期處於過載執行狀態。這樣雖可節省一部分投資，但由於逆變器處於過載執行，其輸出波形將發生畸變，輸出電壓幅值抖動過大。這樣既不能為負載提供優質電源，還極易造成ups逆變器的本級驅動元件損壞，所以，即使從經濟角度講也是得不償失。
根據目前一些ups廠家推薦，ups負載量不宜長期超過其額定容量的80%。
(4)對於通訊機房面積較大，負載不斷分期擴容的情況，在首期配置ups容量時，應適當考慮中遠期發展趨勢，並在選型中挑選可併機或多機執行的機型，以使中遠期負載容量增大時，通過ups併機擴大其輸出容量。相應地，配置ups輸入輸出配電屏時，應預留多台ups的輸入開關和中遠期的負荷分路開關，以便於今後擴容。
4供電系統的電氣隔離及接地
一般來說，電網中經常存在差模噪擾和共模噪擾，這些噪擾對計算機正常執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執行造成影響。所以在考慮ups供電方案時應採取措施把這些影響減少到最小。
傳統的ups通過內部的工頻輸入及輸出變壓器來實現負載和電網間的電隔離和電壓匹配，抑制來自電網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，應從通訊機房的交流工作接地排上單獨引線至該輸出點。
為了解決通訊機房面積窄小及樓板荷載能力不足問題，近年來，出現了採用高頻鏈結構的不含輸出隔離變壓器的ups。由於採用了高頻變壓器代替工頻變壓器，其體積重量明顯減小，但因為其輸出瑞直接通過變換元件輸出，一定程度上存在直流高壓過人負載的危險，而且在三相負載不平衡情況下，還存在電壓零點偏移問題。中性線與地線間的電壓可達十幾伏甚至更高，大大超出一些計算機廠家的要求。
所以對於大型計算機網路等比較重要的負載，供電系統應盡量採用帶工頻隔離變壓器的ups。
5正確配置ups後備電池
為保證電網停電時，也能利用ups電源繼續向計算機提供高質量供電，後備電池的配置尤為重要。當負載不允許被中供電時，通訊機房內ups電池後備時間應大於從市電中斷到恢復的時間或到發電機組正常供電所需時間(前級供電系統配有發電機組)，若此段時間較長，則應配置外接的長延時的電池組，但此時應確認ups內部整流器有能力對外置大容量電池組進行充電，否則應配置外接充電器。電池容量選擇應遵循以下原則：
即電池必須在後備時間內供電給逆變器，且在額定負載下，電池組電壓不應下降到逆變器所允許的最低電壓以下。在布置機房裝置排列時，應盡量使電池組靠近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櫃內，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，後者可分散承重，且散熱性好，但占地面積多，易積塵，給維護帶來不便。
6通過冗餘方式增加供電可靠性
為了提高ups供電的可靠性，可採用多種ups冗餘連線方式，各種方式都有優缺點，考慮方案時要根據實際負載情況，選擇合適的模式。
當前冗餘連線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輸出接到另一台作為主機的ups2的旁路輸入，正常執行時由ups2供電，ups1處於備份。當ups2故障時，負載切換至ups2旁路，由ups1承擔負載供給任務。
此系統結構及控制簡單，但存在以下缺點：主機長時間工作，而從機處於長期待機狀態，兩機的元件老化程度不均勻;在從機供電的狀態下，主機靜態旁路故障時將導致系統供電失敗;系統負載不能超過單機容量且以後無法擴容。
(2)功率均分併聯備份。該系統將兩台或多台ups逆變單元併聯執行，正常時兩台(或多台)逆變器同時向負載均分供電，當其中一台故障時，該ups從系統中脫離，使用者所需負載電流，由剩餘逆變器按新的份額重新供電。此種方式目前有兩種結構，一種是ups通過外加並機櫃方式併聯，並機櫃提供同步及多機均流控制，同時提供併聯系統的總靜態旁路;另一種是在每台ups內安裝一套邏輯控制板，控制各台機器的同步及均流輸出。
此方案的優點是易於擴容(採用並機櫃方式時應將並機櫃按終期考慮)，通過冗餘備份提高供電可靠性，但也存在缺點：(a)採用並機櫃方式的，並機櫃成為系統的公共瓶頸點，一旦它內部失控或故障，會導致整個系統供電失敗。(b)由於各台ups輸出量引數難以保持完全一致，導致各ups在向負載供電同時，還在ups內部的逆變器間形成環流，當環流過大，將直接危及逆變器安全。
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，也會引發故障，一般來說，供電系統中並機數量越多，ups電源系統發生故障的概率也越大。
(3)併聯熱備份。該系統將兩台ups的電池組輸入，整流器輸出及逆變器輸出併聯，並共用旁路，正常時兩台整流器同時向兩逆變器供電，並向兩組電池充電，通過逆變器輸出靜態開關選擇其中一台逆變器向負載供電，兩台整流器和逆變器分別互為備用，只有當兩台逆變器同時故障時，系統將負載切至共同靜態旁路，由市電繼續向負載供電。該方案沒有瓶頸故障點，任何一台ups區域性或整體故障，系統仍能繼續向負載供電，由於真正輸出只有一台逆變器，故也不存在逆變器間的環流，但由於此模式類似單機執行模式，帶載能力相對差且不易擴容。
7供電系統應具備智慧型性
為了保證供電系統能長期不間斷執行，ups必須具有智慧型性，對執行中的ups狀態自動檢測，對ups故障及時發現。診斷和處理，並減少因故障或檢修而造成的間斷，同時，作為通訊機房動力系統的一部分，應提供通訊協議，以便納入動力集中監控網路內。因此，在系統設計時，我們應考慮到這些因素。
一般來說，作為智慧型性的ups應具備下列功能：
(1)實時監測功能。監視電路中各部分狀態，隨時獲取主機工作時的有關引數。
(2)人機互動功能。可按實際運**況，通過程式修改，重新設定ups內部的各種臨界工作點閥值，也可讀取ups電源各種工作引數。
(3)故障診斷功能。對監測到的不正常引數及時分析，及早發現故障苗頭，顯示其性質、部位，給出處理方法，並自動記錄有關資訊。
(4)遠端監控功能。提供乙個遠端計算機介面，能通過rs232或rs485介面經數據機實現與異地計算機終端通訊，達到遙測和遙信的目的。
8結束語
乙個ups供電方案的好壞，直接決定了通訊機房內重要負載是否能正常執行。在設計通訊機房ups供電系統時，我們既要節省投資，又要考慮系統的可靠性、靈活性，為通訊裝置及計算機負載提供有效的保障。
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