UPS以及ATSE在電力信息交流低壓供電系統(tǒng)中的應(yīng)用

經(jīng)驗(yàn)人：蘇雪娟

UPS以及ATSE在電力信息交流低壓供電系統(tǒng)中的應(yīng)用

經(jīng)驗(yàn)人：蘇雪娟

隨著電力信息技術(shù)不斷的快速發(fā)展，信息機(jī)房原有UPS電源及其配電系統(tǒng)無(wú)法滿足實(shí)際工作需求，本文以某供電公司電力信息機(jī)房UPS改造為例，介紹了UPS和ATSE設(shè)備的工作原理在電力信息交流低壓供電系統(tǒng)中的應(yīng)用及對(duì)供電連續(xù)可靠和供電質(zhì)量的重要作用。

隨著電力企業(yè)信息機(jī)房信息設(shè)備的逐漸增加，電源系統(tǒng)的電源質(zhì)量以及供電可靠性提出了很好的安全需求，需要UPS電源系統(tǒng)能夠提供穩(wěn)定、安全以及可靠的無(wú)中斷全天候的優(yōu)質(zhì)電源服務(wù)。在實(shí)際的應(yīng)用中，UPS有兩個(gè)作用：一是改善電能質(zhì)量，消除市電中可能存在的電壓波動(dòng)、脈沖干擾甚至斷電等情況；二是應(yīng)急情況使用，防止市電突然中斷而造成信息機(jī)房的信息設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施等無(wú)法正常工作。

UPS電源簡(jiǎn)介

UPS介紹

UPS（Uninterruptible Power System），不間斷電源，其電壓功率穩(wěn)定，主要由5個(gè)部分構(gòu)成：蓄電池、AC/DC變換的整流器，DC/AC變換的逆變器，輸入電路（如主路、旁路、電池等）以及逆變和旁路輸出切換電源。工作原理分為三種，即后備式、雙變換式和互動(dòng)式。本文中的實(shí)例采用的是后備式，即市電正常時(shí)，蓄電池為充電狀態(tài)，市電通過(guò)穩(wěn)壓濾波輸出供給負(fù)載設(shè)備，而當(dāng)市電斷電時(shí)，逆變器將蓄電池的直流電轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的交流電輸出給負(fù)載設(shè)備。

UPS容量選擇和配置

通常用有功功率P（單位：W）來(lái)標(biāo)注信息機(jī)房設(shè)備的總功率，視在功率S（單位：VA）認(rèn)定為UPS電源的額定容量。而由于信息機(jī)房設(shè)備多為主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，有功功率和無(wú)功功率對(duì)UPS的選擇都會(huì)產(chǎn)生影響，P=S×cosφ ，cosφ是功率因數(shù)，取值為0.65，則

計(jì)算的時(shí)候，需將設(shè)備的有功功率P換算成視在功率S：

其中K 為負(fù)載系數(shù)。一般情況下，設(shè)定感性負(fù)載系數(shù)K=0.3，阻性負(fù)載系數(shù)K=0.7，容性負(fù)載系數(shù)K=1。有額定電壓和額定電流的設(shè)備，其視在功率為S=UI，其中取額定電壓為220V，所有負(fù)載和：

UPS容量應(yīng)該以機(jī)房實(shí)際負(fù)載需求為基礎(chǔ)，一般應(yīng)是其額定功率的25％～70％，同時(shí)還應(yīng)預(yù)留3～5年的擴(kuò)容的可能容量。經(jīng)過(guò)公式（3），計(jì)算出信息機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備容量大致為90kW，按照（1）公式計(jì)算得出應(yīng)選用60KVA的UPS電源容量。

ATSE開關(guān)功能介紹

圖1 ATSE開關(guān)示意圖

ATSE（Automatic transfer Switching equipment），雙電源自動(dòng)切換開關(guān)設(shè)備，如圖1所示。在電源系統(tǒng)中該設(shè)備用于主備電源之間的自動(dòng)切換。 ATSE包括兩個(gè)兩部分：開關(guān)本體和控制器。而開關(guān)本體也有兩種，分別為PC級(jí)（整體式）和CB級(jí)（斷路器）。PC級(jí)：兩個(gè)電源之間能夠自動(dòng)切換，但不能分?jǐn)喽搪冯娏?；CB級(jí)：不僅能使兩個(gè)電源之間自動(dòng)切換，而且能分?jǐn)喽搪冯娏?。控制器用?lái)檢測(cè)主備電源的工作情況，當(dāng)主備電源發(fā)生故障時(shí)，控制器即發(fā)出指令，開關(guān)本體將負(fù)載設(shè)備從主電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換到備用電源。

所以ATSE開關(guān)是信息機(jī)房UPS電源系統(tǒng)中不可缺少的電氣設(shè)備，保障信息機(jī)房供電的質(zhì)量和可靠性，發(fā)揮著其他設(shè)備無(wú)法替代的作用。

圖2 某公司機(jī)房配電系統(tǒng)示意圖

UPS及ATSE在信息機(jī)房中的應(yīng)用實(shí)例

UPS以及ATSE開關(guān)是保障信息機(jī)房供電可靠運(yùn)行的重要控制設(shè)備。以某供電公司信息機(jī)房電源系統(tǒng)為例，其配電進(jìn)線采用兩路市電電源互為主備，市電電源通過(guò)ATSE開關(guān)進(jìn)行相互切換，兩臺(tái)配電柜分別向兩臺(tái)UPS主機(jī)提供電源，如圖2所示。所以只要電源系統(tǒng)的兩路市電不同時(shí)斷電，即保證其中一臺(tái)UPS持續(xù)向重要設(shè)備供電。ATSE開關(guān)的自動(dòng)切換理論實(shí)踐控制在100ms。目前該公司信息機(jī)房的兩套UPS設(shè)計(jì)為雙母線供電，所以其主電源不斷電，負(fù)載就一直由主電源供電。

從圖中可以看出，如果UPS1輸出發(fā)生改造、檢修等無(wú)法持續(xù)供電的情況時(shí)，ATSE開關(guān)將自動(dòng)切換到運(yùn)行正常的UPS2輸出上，確保機(jī)房?jī)?nèi)重要核心設(shè)備可靠用電。為了進(jìn)一步保證各個(gè)信息系統(tǒng)供電的可靠性，機(jī)房?jī)?nèi)的所有機(jī)柜都從UPS1和UPS2輸出母線上分別引兩路電源到各個(gè)PDU設(shè)備上，并且機(jī)柜內(nèi)的每臺(tái)設(shè)備都保證雙電源分別從兩個(gè)PDU設(shè)備取電，保證了每臺(tái)設(shè)備都同時(shí)由兩臺(tái)UPS供電。

總結(jié)

本文詳細(xì)闡述了UPS及ATSE在某公司信息機(jī)房供電系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)踐，證實(shí)了在信息機(jī)房交流低壓供電系統(tǒng)中，UPS以及ATSE設(shè)備在確保重要負(fù)載設(shè)備的供電質(zhì)量以及供電連續(xù)性、可靠性等方面起著舉足輕重的作用，在電力企業(yè)機(jī)房的配電系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.23.031