UPS電源系統(tǒng)在線割接方案研究

【摘 要】本文提出兩種UPS電源在線割接方案，對兩種方案行研究和比較，闡述了UPS在線割接的方案原理、實施步驟和需要注意的問題；同時，結(jié)合通信行業(yè)UPS電源系統(tǒng)運行及維護現(xiàn)狀，針對性給出UPS電源系統(tǒng)在線割接解決途徑、方案，方案經(jīng)過多次實踐檢驗，具有可靠、安全的特點。

【關(guān)鍵詞】UPS電源系統(tǒng)；在線割接

0 引言

UPS系統(tǒng)是交流電源設(shè)備，蓄電池提供的電能經(jīng)過逆變后才能供電給通信設(shè)備，如果UPS故障很可能導致負載切換，失去保護；此外，交流電源需要在電壓差、頻率差及相位差都為0的條件下才能并接。因此，UPS系統(tǒng)的維護、割接難度遠大于高頻開關(guān)電源系統(tǒng)，UPS系統(tǒng)故障導致通信設(shè)備斷電宕機發(fā)生的概率也大于前者。

UPS的割接，是通信電源專業(yè)工作不可缺少的一環(huán)，在割接過程中不間斷供電是保證通信暢通的必要條件。所以，UPS的在線割接是電源維護的必要手段。

由于在通信網(wǎng)中一般使用在線式雙變換（AC-DC-AC）UPS設(shè)備的1+1并機方式（或者雙母線方式）供電（見圖1），本文僅對在線式1+1并機UPS系統(tǒng)的割接方案進行研究、探討。此外，本文僅討論具體割接操作，對實際割接工作涉及的相關(guān)管理流程不作闡述。

圖1 在線式UPS 1+1并機系統(tǒng)示意圖

1 UPS在線割接方案

1.1 采用臨時UPS作保障電源的割接方案

1.1.1 方案原理

采用臨時UPS作保障電源的割接方案（簡稱方案一，下同），原理如圖2所示。其主要思路是：利用臨時UPS作為原UPS和新UPS的輸入電源，保證原UPS和新UPS在并機時滿足交流系統(tǒng)并機條件，在并機后將負載轉(zhuǎn)移至新UPS，然后將原UPS、臨時UPS拆除。

本文在介紹方案一時，選用原UPS輸出屏的配置有備用輸入開關(guān)的特例。如果沒有配置備用輸入開關(guān)，可選取容量符合要求（根據(jù)負載大小確定）的備用輸出開關(guān)臨時反供電來代替?zhèn)溆幂斎肟傞_關(guān)（見圖2所示）。

1.1.2 方案實施

前期準備工作。前期準備工作包括：

1）新建UPS及臨時UPS的安裝、調(diào)試；割接方案的細化。

2）電纜（新建永久電纜、臨時電纜）敷設(shè)。

3）原UPS、新UPS及臨時UPS的性能檢查，特別是是原UPS的單機間的負載切換。

4）各種開關(guān)性能和電纜絕緣的檢查 。

割接操作。主要割接步驟、順序如下：

1）斷開新UPS的輸入，由臨時UPS連接臨時電纜C2至新UPS，使新UPS由臨時UPS供電。新UPS輸出開關(guān)應斷開。

2）斷開原UPS的輸入，由臨時UPS連接臨時電纜C1至原UPS，使原UPS由臨時UPS供電。

3）將原UPS切換至旁路供電。

4）將新UPS切換至旁路供電。

5）閉合新UPS輸出開關(guān)，新UPS供電至UPS輸出屏的備用輸出總開關(guān)。

圖2 采用臨時UPS作保障電源割接方案

6）測量備用輸出總開關(guān)的輸入、輸出端子（上、下樁）的電壓差。

同相上、下樁端子（即A相上樁、下樁，B相上樁、下樁，C相上樁、下樁）間電壓差應為0，異相上、下樁端子（即A相上樁與B相、C相下樁，B相上樁與A相、C相下樁，C相上樁與A相、B相下樁）間電壓應和UPS的輸出完全一致。如果滿足前述條件，則繼續(xù)下一步驟。否則，需進行檢查。

7）測量輸出屏主用輸出總開關(guān)的三相電流值L并記錄；拆除主用、備用輸出總開關(guān)間的連鎖裝置，并閉合備用輸出總開關(guān)；再測量主用輸出總開關(guān)的電流值J、備用輸出總開關(guān)的電流值K，L應等于J+K。如果滿足前述條件，可繼續(xù)下一步驟。否則，則說明并機不成功，應停止進一步操作。

一般來說，由于回路阻抗不同，主用、備用輸出總開關(guān)并不均流，但電流值接近。

8）斷開主用輸出總開關(guān)；恢復主用、備用輸出總開關(guān)間的連鎖裝置；測量備用輸出總開關(guān)電流值M。在負載波動不大的情況下，L應與M一致。

9）將新UPS轉(zhuǎn)至逆變供電，檢查新UPS運行是否正常，若正常則拆除臨時電纜C2，接入永久電纜。

10）關(guān)閉并拆除原UPS、臨時UPS以及電纜C1、C3。割接完成。

1.2 采用新建UPS作為保障電源的優(yōu)化割接方案

1.2.1 方案原理

采用新建UPS作為保障電源的優(yōu)化割接方案（簡稱方案二，下同），原理如圖3所示。其主要思路是：利用新UPS作為原UPS輸入電源，保證原UPS和新UPS在并機時滿足交流系統(tǒng)并機條件，在并機后將負載轉(zhuǎn)移至新UPS，然后將原UPS拆除。

本文在介紹方案二時，選取原UPS輸出屏沒有配置備用輸入總開關(guān)的特例。此時，選取容量合適的備用輸出分路開關(guān)就十分必要。在實際工作中，UPS輸出屏的輸出分路開關(guān)可能全部使用，為了保證多數(shù)負載在割接過程不斷電，對部分不重要的負載臨時下電騰出開關(guān)以供割接使用。

1.2.2 方案實施

前期準備工作。前期準備工作同上。

割接操作。主要割接步驟、順序如下：

1）斷開原UPS的輸入，拆除電纜C1。

2）由新UPS連接臨時電纜C3至原UPS，使原UPS由新UPS供電。

3）將原UPS切換至旁路供電。

4）由新UPS連接臨時電纜C4至輸出屏備用輸出分路開關(guān)S2。此時S2應處于斷開狀態(tài)。

5）測量分路開關(guān)S2的輸入、輸出端子（上、下樁）的電壓差。

同相上、下樁端子間電壓差應為0，異相上、下樁端子間電壓應和新UPS的輸出完全一致。如果滿足前述條件，則繼續(xù)下一步驟。否則，則發(fā)生了接線相序錯誤或者原UPS未轉(zhuǎn)旁路供電，應停止進一步操作。

圖3 采用新建UPS作為保障電源的優(yōu)化割接方案

6）測量輸出屏輸出總開關(guān)S1的三相電流值L1并記錄；并閉合備用輸出分路開關(guān)S2；再測量輸出總開關(guān)S1的電流值J1、備用輸出分路開關(guān)S2的電流值K1，L1應等于J1+K1。如果滿足前述條件，可繼續(xù)下一步驟。否則，則說明S1、S2分擔負載不成功，應停止進一步操作。

7）斷開輸出總開關(guān)S1；測量備用輸出分路開關(guān)S2電流值M1。在負載波動不大的情況下，L1應等與M1。

8）拆除電纜C2。由新UPS連接電纜C5至輸出屏輸出總開關(guān)S1。此時，S1應處于斷開狀態(tài)。

9）測量開關(guān)S1的輸入、輸出端子（上、下樁）的電壓差。

同相上、下樁端子間電壓差應為0，異相上、下樁端子間電壓應和新UPS的輸出完全一致。如果滿足前述條件，則繼續(xù)下一步驟。否則，則發(fā)生了接線相序錯誤，應停止進一步操作。

10）閉合輸出屏輸出總開關(guān)S1；測量S1的三相電流值N1并記錄；再測量備用輸出分路開關(guān)S2的電流值F1， N1+F1應等于M1或者L1。如果滿足前述條件，可繼續(xù)下一步驟。否則，則說明S1、S2分擔負載不成功，應停止進一步操作。

11）斷開開關(guān)S2。關(guān)閉并拆除原UPS以及電纜C3、C4。割接完成。

2 兩種割接方案的比較

方案一、二都需要耗費臨時電纜，方案一需要租借臨時UPS。在經(jīng)濟性上，主要由臨時電纜的長度、租借UPS的價格決定。如果UPS上級配電柜與UPS見的電纜敷設(shè)距離較長時，采用方案二成本較低；此外，如果無法獲取臨時UPS，方案二就是唯一選擇。

在割接操作的復雜性上，方案二較方案一復雜，方案一的操作步驟較為簡單、明了。方案二需要在UPS輸出屏的開關(guān)上作4次合斷，方案一只需兩次，每次閉合開關(guān)都需謹慎地核對測量電壓、電流。

在工程量上，方案一要大于方案二。方案一需敷設(shè)、拆除三條臨時電纜及一臺臨時UPS，且需對臨時UPS使用的蓄電池組割接回新UPS（一般會利用新建UPS的蓄電池給臨時UPS，蓄電池無法租借）；而方案二則最多僅需拆除兩條臨時電纜（如果UPS輸出屏配置有備用總開關(guān)，則只需一條臨時電纜）。

在實際割接中，選取哪種方案，應結(jié)合現(xiàn)場具體情況，綜合比較后確定。

3 UPS在線割接需要注意幾個原則

UPS在線割接的操作難度及風險要高于開關(guān)電源的在線割接，在操作過程中稍有不慎就可能造成通信設(shè)備掉電宕機。割接方案的細化、相關(guān)準備工作、現(xiàn)場指揮以及具體操作都尤為重要。根據(jù)廣州公司近幾次UPS在線割接的經(jīng)驗，以下幾點需注意。

原則一，割接操作時間要最短。操作時間越短，發(fā)生誤操作等意外情況的幾率越小。因此可以放在前期準備工作開展的工作盡量前移。

原則二，每一步操作需確認無誤后方可進行下一步操作。若操作的結(jié)果與預期不符，需退回上一步，找出問題；若無法找到問題原因，應停止割接，恢復原有供電。

原則三，采用操作票制，操作人員和監(jiān)督人員分開。行之有效的方法是，將方案細化成操作表格，每執(zhí)行完一步，由現(xiàn)場指揮人員擔任監(jiān)督確認一步。

在意外發(fā)生時，應立即啟動應急預案，將故障影響控制在最小范圍。

4 結(jié)語

本文所介紹的兩個方案，在中國移動廣州分公司的工程割接中，都有采用。從本文方案述及的相關(guān)操作可以得知，在UPS系統(tǒng)的設(shè)計、建設(shè)時，配置一定數(shù)量的備用開關(guān)是十分必要的；由此外，若需進行在線割接，UPS的供電方式采取1+1并機方式（或者雙母線方式）易于開展，其它方式則容易造成并機失敗。實際割接的應用證明本文所述割接方案有一定的創(chuàng)新性和實用性，對通信電源的維護工作具有一定的借鑒意義。

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[責任編輯：楊玉潔]