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SATAUPS UPS电源的日常运行与管理

2017-5-22 10:38:14点击:

 一、运行要求

  大量的运行实践表明,UPS供电系统所提供的交流电源质量的高低,是影响系统能否向它的最终用户提供高质量、高可靠性和高安全性的365天“全天候”信息增值服务的关键因素之一。当今判断一套电信机房用UPS供电系统质量高低的标准应该是,该套供电系统具有以下技术特性。
  
  1.高可靠性
  
  在UPS供电系统的运行中既不允许出现任何瞬间供电中断的停电事故,也不允许出现由普通的市电经交流旁路直接向用户的负载供电的局面。要求UPS系统本身具有100%的可靠性。按照当今的UPS制备技术水平,惟一能完善地解决这个问题的办法是采用双总线输人+UPS冗余直接并机供电系统+双总线输出+负载自动切换开关的供电方案才有可能达到此目标。这是一种具有高度容错能力的冗余供电系统,只要设计妥当,就可以消除可能出现在通信网供电系统中的单点瓶颈故障隐患。
  
  2.防雷击、抗高能浪涌的功能
  
  雷击、闪电及电网上的高能浪涌严重威胁着UPS系统和电信网的安全。如无相应的保护措施,将造成UPS系统及电信网硬件和软件的损坏。UPS应具有这方面的保护电路,其指标应符合国家及国际安全规范标准。
  
  3.过载能力强
  
  由于机房内的计算机、交换机等负载属于整流型负载,在启动时往往有较大的瞬态冲击电流,如果UPS的过载能力较弱,有可能导致系统不能正常安全运行。一般传统双变换型UPS和在线互动式UPS可以在125%过载时坚持10min,而后转到旁路供电,而串并联调整式UPS却能在120%过载时长期工作。 

  二、运行方法

  从UPS电源的三种工作状态即逆变工作、电池工作及旁路工作来看,其确实有较高的供电质量和可靠性。但是UPS电源毕竟是由成百上千个电子元器件、功率器件和散热风机与其他一些电气装置组成的功率电子设备。当采用单台UPS电源供电时,由于其存在单点瓶颈性故障隐患,所以还是会发生由于UPS电源本身的故障而中断供电的现象。采用双机热备份的冗余技术可使供电系统的可靠性得到很大的提高。注意的是双机并联不一定是冗余的,并不是所有并联UPS系统都具有冗余的功能。并联的概念是增容,而冗余的概念则是可靠性。比如两台SATAUPS50kVAUPS并联给80kVA负载供电,只能说这两台UPS实现了并联,但若其中任一台因故障而关机,则余下的另一台也会因过载而转人旁路供电。然而若负载为40kVA,那么一台SATAUPS50kVAUPS因故障而关机后,负载并没有被切换到这台UPS的旁路上去,而是由另一台UPS继续供电,这就实现了冗余。也就是说,当一个UPS并联系统中的一台或者几台UPS故障时,余下的UPS仍能向负载正常供电,那么这个系统就是冗余系统。因此,并联是实现冗余的必要手段而并不一定就是冗余。在谈到这个问题时,可先了解什么是系统的冗余度。系统冗余度的表达式为N+X,其中N的含义是并联系统中UPS单机的总台数,X的含义是并联系统中允许出现故障的UPS单机台数。例如,在5台UPS并联系统中,允许其中两台同时出现故障,那么这个系统的冗余度就是5+2。目前大部分使用的UPS系统都采用的是双机热备份全冗余并联系统,连接方式主要有两种:
  
  1.主从并联系统:系统中任一台UPS既是主机又是从机,哪一台UPS先开机,它就是主机。主机提供负荷需要的全功率,从机热备份,有自动倒换功能。
  
  2.同步并联系统:同步并联系统是由两台具有相同输出功率的UPS单机和双总线输出开关柜所组成的。由于这种双总线输出开关柜的引人,它可以明显地提高整个并机系统的可维护性。由于在双总线输出开关柜中的两个断路器MOBI和MOBZ并关的旁边分别配置有表示UPS1和UPS2之间的频率和相位是否满足直接并机条件要求的指示灯,因此,只要操作人员看见这两个指示灯处于发亮状态,就可以将MOBI和MOBZ置于闭合状态,实现正常的“1+1”型并机输出运行操作,无需专业技术人员去判断UPS1和UPS2的实际输出参数是否满足直接并机条件。
  
  当某台UPS因出现故障而自动脱机并需要检修时,用户只需要将这台出故障的UPS的输人开关、蓄电池开关和位于双总线输出开关柜中的对应的断路器开关断开,就可确保用户的负载继续由剩下的一台正常的UPS向用户提供高质量的交流电源的前提下,在完全无电条件下来检修出现故障的UPS,从而确保检修人员的人身安全。
  
  两台UPS在执行并机操作时,不需要互相获取对方的实时的输出频率、相位、电压、电流等参数信息,就能达到相互锁相同步并机、均匀分担负载电流的目的,这种并机技术在强大的微处理器的直接数字合成技术和自适应调控功能的支持下,只需要两台UPS分别关注自己的输出电压、电流及相位,就可实现输出同步跟踪、均分负载电流以及在万一某台UPS出故障时将这台出故障的UPS从并机系统中快速“脱机”等调控功能(执行“选择性脱机跳闸”操作),从而将UPS的并机概念提高到一个崭新的高度。该技术的好处在于,各UPS单机之间无需通信电缆连接来传递实时信号,就可实现并机系统的电流均分控制。对于并机系统中的各台UPS,它们都处于完全平等的调控状态。采用独特的小步长、高频度同步相位调制法,每台UPS能“智能”地将位于并机系统中的各台UPS的同步跟踪调到最佳状态(彼此之间的相位差几乎为零)并实时动态地调节所带负载的百分比,实现高精度的负载均分。这种技术可使并机系统负载电流均分的不均衡度小于2%。
  
  同步并联系统具有如下特点:
  
  ①系统级交流转换柜(SBM)具有一套单独的用于维修、故障清除和在紧急情况下处理事故的系统级维修转换供电系统。
  
  ②转换柜内采用基于微处理器调控的逻辑控制电路,从而减少了硬件总数,提高了运行可靠性。两套完全冗余的单机监视网络提供UPS供电系统的运行参数测量和报警信息。为方便安装,每条数字网络通信电缆仅由一条双绞线组成。
  
  ③从转换柜的监视器面板上可获得与单机监视器面板上同样详细的UPS运行状态信息。
  
  ④可选择公共蓄电池组或单独蓄电池组两种配置方案,可达到8台UPS单机的现场并联增容。
  
  热同步并机技术具有如下优点:
  
  ①两台UPS之间没有信号通信用的电缆,减少了故障率;
  
  ②两台UPS均独立工作,无主从关系;
  
  ③UPS单机系统可以很容易地被扩展为“N+1”型直接冗余并机系统;
  
  ④当一台UPS的输人电源发生故障时,另一台UPS的输出电源可对这台出故障的UPS的蓄电池进行充电,从而确保蓄电池组永远处于满充状态。
  
  这里以SATAUPS公司C系列UPS为例阐述热同步并机技术。由于C系列UPS单机本身的输出电压可精确到380V±0.1V,UPS逆变器电源的相位与市电电源的相位之间的偏差小于1。当UPS直接并机时,两台UPS均会同时同步跟踪交流旁路电源的频率和相位。由于这两台UPS的交流旁路电源是共用同一市电电源的,因此这时的两台UPS的输出电源在电压及相位方面已经非常接近了。但为使各台UPS的相位差尽可能地趋于零,位于并机系统中的UPS还会小幅度地和快速地调整它的输出电源的相位,以使得可能出现在UPS并机系统中的各台UPS之间输出电流均流的不均衡度尽可能地减小。在理想情况下均流的不均衡度为零,也就是说,从每台UPS单机输出的电流都完全相等。为提高调节精度,在这种并机系统中采用高频度、小步长的调控法,它在1s内对UPS的逆变器电源执行3000次同步跟踪调节。当在这两台UPS之间出现微小的相位差时,它会导致每台UPS所输出的负载电流不相等。此时,位于UPS并机系统中的各台UPS将会通过它们各自的输出电流监测电路来实时监视其实际的输出电流的幅值。当某台UPS发现它的输出电流增大时,它的CPU就会控制自己的输出电源的相位向相反的方向移动,以达到减少负载电流不均衡度的目的。经过这样反复多次调节,最终就能找到一个最小的电流不均衡点。

  三、运行注意事项

  1.UPS的电源连接
  
  ①UPS的配电箱所使用的开关不宜选用老式的刀闸开关,因为这种开关在接通或切断电源时有拉弧现象,会对电网产生干扰。另外,不可使用熔断式保险丝,因为其过流响应速度慢,在负载或UPS短路时不能及时切断电源,从而会对设备造成危害。所以应采用空气开关,这种开关不仅有消弧和负载短路时响应速度快的功能,而且有漏电保护和过热保护等功能。
  
  ②空气开关的容量选用应适中,开关容量过大会造成在过流或负载发生短路时起不到保护作用,过小会经常造成市电中断。
  
  ③市电电压的波动范围应符合UPS输人电压变化范围的要求。目前市售的绝大数UPS都具有抗干扰、自动稳压功能,一般没必要再外加抗干扰交流稳压器。如市电电压波动较大,应在UPS前级增加其他保护措施(如稳压器等),可以将交流稳压器用作UPS的输人级。
  
  ④使用UPS时,应务必遵守厂家产品说明书中的有关规定,保证所接的相线、零线及地线符合要求,用户不得随意改变其相互的顺序。
  
  ⑤外接蓄电池至UPS的距离应尽量短,导线的截面面积应尽量大,以增大导电量和减小线路上的电能损耗。特别是在大电流工作时,电路上的损耗是不可忽视的。
  
  2.UPS的防雷接地
  
  雷击是所有电器的天敌,一定要注意保证UPS的有效屏蔽和接地保护。为防止寄生电容耦合干扰以及保护设备及人身安全,UPS必须接地且接地电阻不可大于1欧姆。
  
  3.UPS的工作环境
  
  UPS主机对环境温度要求不高,工作时环境温度要求为0℃—40℃,湿度为10%—90%。UPS在摆放时应避免阳光直射,并留有足够的通风空间。UPS的工作环境应保持清洁,避免有害灰尘对UPS内部器件的腐蚀,否则灰尘加上潮湿会引起主机工作不正常。蓄电池对温度要求较高,标准使用温度为25℃,平时不能超出-15℃—+30℃的范围。