通信UPS供電系統(tǒng)合理化配置的探討

　　3 UPS蓄電池容量的配置

　　合理選擇蓄電池的容量，是UPS 對(duì)負(fù)載設(shè)備正常供電的重要保證。容量配置過(guò)大，蓄電池不能充分被利用，浪費(fèi)資源；容量配置過(guò)小，又不能滿足用戶對(duì)后備時(shí)間的要求，且對(duì)電池的壽命不利。

　　蓄電池容量選擇應(yīng)遵循以下原則：即蓄電池必須在后備時(shí)間內(nèi)供電給逆變器，且在額定負(fù)載下，蓄電池組電壓不應(yīng)下降到逆變器所允許的最低電壓以下。其中后備時(shí)間應(yīng)大于從市電中斷到恢復(fù)的時(shí)間或到發(fā)電機(jī)組正常供電所需時(shí)間（前級(jí)供電系統(tǒng)配有發(fā)電機(jī)組），若此段時(shí)間較長(zhǎng)，則應(yīng)配置外接的長(zhǎng)延時(shí)的電池組，但此時(shí)應(yīng)確認(rèn)UPS 內(nèi)部整流器有能力對(duì)外接大容量電池組進(jìn)行充電，否則應(yīng)配置外接充電器?，F(xiàn)在通信局（站）要求油機(jī)在停電后的啟動(dòng)時(shí)間為15 分鐘，并且對(duì)于UPS 運(yùn)行中以并機(jī)冗余供電方式達(dá)到的實(shí)際帶載為60%左右，因此建議每臺(tái)中、大型UPS 的后備電池延遲時(shí)間（按UPS 帶滿負(fù)載計(jì)算）一般選擇1 小時(shí)為宜。

　　UPS 后備蓄電池的容量計(jì)算方法很多，恒功率法（查表法）、估算法、電源法、恒流法等，不同的計(jì)算方法有不同的結(jié)果，我們很難說(shuō)出哪種計(jì)算方法是最準(zhǔn)確的，各種計(jì)算方法各有側(cè)重點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中需要綜合考慮蓄電池的使用情況，UPS 所帶負(fù)載情況以及應(yīng)用的場(chǎng)合來(lái)選擇適合的電池容量計(jì)算方法。其中恒流法比較簡(jiǎn)便，適合所有品牌電池的計(jì)算，是粗略的電池配置方法。

　　恒流法計(jì)算公式：C=（P×T）/（V×η×K），

　　其中：C--蓄電池容量（AH）、P--負(fù)載功率（W）、T--理想備用小時(shí)數(shù)（h）、V--UPS 蓄電池組額定電壓（V）、η--蓄電池逆變效率（查表）、K--蓄電池放電系數(shù)（查表）

　　舉例：愛默生系列120KVA UPS 后備時(shí)間1h，選用華日2V 系列蓄電池。估算蓄電池容量。

　　解：UPS 一般功率因數(shù)為0.8，P＝PUPS×0.8＝120000×0.8＝96000（W），V＝192×2＝ 384（V），查表取η＝0.9、K＝0.3

　　C=（P×T）/（V×η×K）=（96000×1）/（384×0.9×0.3）=926（AH）即選擇2V500AH 蓄電池2 組，即可滿足使用。

　　4 并機(jī)冗余運(yùn)行方式的選擇

　　在通信局（站）中，通信設(shè)備是不允許停電的，為了提高UPS 系統(tǒng)的可靠性、便于UPS 系統(tǒng)的擴(kuò)容和定期檢修維護(hù)，常采用并機(jī)冗余運(yùn)行方式。冗余連接方式有多種，各有優(yōu)缺點(diǎn)，考慮方案時(shí)要根據(jù)實(shí)際負(fù)載情況，選擇合適的模式。當(dāng)前并機(jī)冗余運(yùn)行方式大致可分為兩大類：

　?。?）熱備份（即串聯(lián)冗余)。UPS 有主機(jī)和從機(jī)之分，其基本原理是：主機(jī)正常時(shí)100% 地承擔(dān)負(fù)載電流，故障時(shí)由從機(jī)提供后備電源。由于備用UPS 是在主機(jī)旁路處在等待工作狀態(tài)，故稱為熱備份。此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制簡(jiǎn)單，但存在以下缺點(diǎn)：主機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作，而從機(jī)處于長(zhǎng)期待機(jī)狀態(tài)，兩機(jī)的元件老化程度不均勻，且從機(jī)所配蓄電池長(zhǎng)期處于浮充狀態(tài)，影響蓄電池壽命；在從機(jī)供電的狀態(tài)下，主機(jī)靜態(tài)旁路故障時(shí)將可能中斷整個(gè)系統(tǒng)供電，出現(xiàn)瓶頸故障；系統(tǒng)負(fù)載不能超過(guò)單機(jī)容量且以后無(wú)法擴(kuò)容。

　?。?）并聯(lián)冗余。將多于兩臺(tái)同型號(hào)、同功率的UPS，通過(guò)并機(jī)柜、并機(jī)模塊或并機(jī)板，把輸出端并接而成。目的是為了共同分擔(dān)負(fù)載功率，其基本原理是：正常情況下，兩臺(tái)UPS 均由逆變器輸出，平分負(fù)載和電流，當(dāng)一臺(tái)UPS 故障時(shí)，由剩下的一臺(tái)UPS 承擔(dān)全部負(fù)載。三機(jī)并聯(lián)也是常用的一種方式，比如對(duì)于60KVA 的負(fù)載，我們可以考慮三臺(tái)30KVA 并聯(lián)，即使一臺(tái)UPS 出現(xiàn)故障，另兩臺(tái)UPS 仍然可以承擔(dān)全部負(fù)載，此為N+1 并聯(lián)冗余。并聯(lián)冗余的本質(zhì)，是UPS 均分負(fù)載。此種方式目前常有兩種結(jié)構(gòu)，一種是UPS 通過(guò)外加并機(jī)柜方式并聯(lián)，并機(jī)柜提供同步及多機(jī)均流控制，同時(shí)提供并聯(lián)系統(tǒng)的總靜態(tài)旁路；另一種是在每臺(tái)UPS 內(nèi)安裝一套邏輯控制板，控制各臺(tái)機(jī)器的同步及均流輸出。此方案的優(yōu)點(diǎn)是易于擴(kuò)容（采用并機(jī)柜方式時(shí)應(yīng)將并機(jī)柜按終期考慮），通過(guò)冗余備份提高供電可靠性。但也存在一些缺點(diǎn)：采用并機(jī)柜方式，一般會(huì)使并機(jī)柜成為系統(tǒng)的公共瓶頸點(diǎn)，一旦其內(nèi)部失控或故障，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)供電失?。淮送庥捎诟髋_(tái)UPS 輸出量參數(shù)難以保持完全一致，也會(huì)導(dǎo)致各UPS 在向負(fù)載供電同時(shí)，還在UPS 內(nèi)部的逆變器間形成環(huán)流，當(dāng)環(huán)流過(guò)大，將直接危及逆變器安全；如果各UPS 向負(fù)載供電的電流差異過(guò)大，將使逆變器的功率放大元件老化速度失衡，也會(huì)引發(fā)故障，一般來(lái)說(shuō)，供電系統(tǒng)中并機(jī)數(shù)量越多，UPS 電源系統(tǒng)發(fā)生故障的概率也越大。