UPS供配電系統(tǒng)的可靠性及可測試性

袁維

摘 要：隨著空管自動化系統(tǒng)、內(nèi)話系統(tǒng)在空管系統(tǒng)中的不斷應用，人們對信息數(shù)據(jù)的重視程度越來越高，并對供電系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性提出了更高的要求。UPS不僅能在電力故障時持續(xù)供電，還能提高供電質(zhì)量，提升在線式UPS的運行能力，因此，UPS在供配電系統(tǒng)中的推廣普及已是大勢所趨。在空管設(shè)備保障系統(tǒng)中，UPS已成為不可或缺的重要設(shè)備之一。簡要分析了UPS供配電系統(tǒng)的可靠性和可測試性。

關(guān)鍵詞：UPS；供配電系統(tǒng)；空管系統(tǒng)；可測試性

中圖分類號：TM72 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.02.112

UPS（Uninterruptible Power System），即不間斷電源，是將主機與蓄電池相連，通過其他電路將直流電轉(zhuǎn)化為市電的一種系統(tǒng)設(shè)備，主要用于計算機系統(tǒng)、電子設(shè)備等特別重要的設(shè)備的電力供應。當這些系統(tǒng)設(shè)備供電正常時，UPS可以對市電進行穩(wěn)壓處理，此時，UPS相當于一臺穩(wěn)壓器；當出現(xiàn)供電故障時，UPS可以立即將直流電轉(zhuǎn)化為交流電維持系統(tǒng)設(shè)備的正常工作，保證硬件不會遭到損壞?？梢哉f，UPS供配電系統(tǒng)極大地滿足了我國民用航空空管系統(tǒng)、醫(yī)療系統(tǒng)、網(wǎng)絡系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等對電源的可靠性要求，有效解決了供電中斷造成重大事故這一難題，供電故障防御能力較高。

1 UPS供配電系統(tǒng)的可靠性評價指標

1.1 可用性

UPS供配電系統(tǒng)的可用性是指系統(tǒng)易于維護和管理。只有做到這點，才能保證系統(tǒng)能夠提供更多的穩(wěn)定運行時間，從而將故障不可用時間縮短到最短。

1.2 安全性

UPS供配電系統(tǒng)僅僅滿足可用性條件是遠遠不夠的，而且從關(guān)鍵供電需求的角度分析，UPS供電系統(tǒng)除需易于維護和管理外，還要有對嚴重后果的自控能力。也就是說，當局部發(fā)生故障或失效時，UPS供配電系統(tǒng)應當有限制整個系統(tǒng)產(chǎn)生嚴重后果的能力。這個能力即為系統(tǒng)的安全性，其安全性與系統(tǒng)的風險意識是緊密相連的，主要取決于系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)。

1.3 可信性

可用性和安全性可以用系統(tǒng)的可信性來表示，因此，可信性=可用性+安全性?？尚判耘c上述兩個評價指標相比，能夠更加全面地描述用戶對供配電系統(tǒng)的需求。提高UPS供配電系統(tǒng)的可信性可通過采用可維護性更高的UPS產(chǎn)品設(shè)備、采用各種系統(tǒng)冗余的技術(shù)手段、借助各種技術(shù)手段不斷提高管理水平這三個途徑來實現(xiàn)。其中，采用各種系統(tǒng)冗余的技術(shù)手段是關(guān)鍵手段。

2 UPS供配電系統(tǒng)的可測試性分析

UPS供配電系統(tǒng)的可測試性是指當系統(tǒng)內(nèi)部存在某種缺陷時，可通過外界檢驗或測試及時發(fā)現(xiàn)，而且不會對正常用電產(chǎn)生影響的能力，其對某些關(guān)鍵應用具有非同尋常的意義。例如，民航空管設(shè)備要求一年365 d、一天24 h連續(xù)運行，那么集中化業(yè)務平臺的電子系統(tǒng)就要具備全天候業(yè)務支撐能力，而且沒有額外的維護時間。

2.1 常見UPS供配電系統(tǒng)的可測試性

UPS供配電系統(tǒng)的可測試性與系統(tǒng)的冗余水平是直接相關(guān)的，一般情況下，系統(tǒng)的冗余水平越高，其可測試性越高。常見的UPS供配電系統(tǒng)，例如單機系統(tǒng)在故障時可轉(zhuǎn)由旁路供電，具備最基本的冗余能力。關(guān)鍵設(shè)備冗余系統(tǒng)的一臺UPS發(fā)生故障時，可由其他UPS設(shè)備繼續(xù)供電。系統(tǒng)性冗余系統(tǒng)的單個UPS出現(xiàn)故障時，其他系統(tǒng)不受影響，可以繼續(xù)供電，該系統(tǒng)是能夠?qū)崿F(xiàn)容錯功能的UPS系統(tǒng)。從上述UPS供配電系統(tǒng)的冗余程度可以看出，單機UPS供配電系統(tǒng)的可測試性是最差的，一旦UPS出現(xiàn)故障，將造成負載停電的嚴重后果。雖然系統(tǒng)性冗余系統(tǒng)能夠滿足一些實際需求，但在極偶然的情況下，也會發(fā)生因UPS電源系統(tǒng)無法承擔高水平負荷而失效的突發(fā)事件。對于某些規(guī)模較大的計算機系統(tǒng)來說，具有系統(tǒng)性冗余能力的UPS供配電系統(tǒng)的在線測試也存在較大風險。在這樣極端的條件下，如果為了避免風險而取消對系統(tǒng)的完整測試，那么單個UPS故障就有可能直接演變?yōu)檎麄€信息系統(tǒng)的崩潰。這種情況往往存在于民航空管空中交通管制系統(tǒng)中，因此，切實提高UPS供配電系統(tǒng)的可測試性對于維護民航空管設(shè)備的穩(wěn)定運行具有重要意義，而且勢在必行。

2.2 提高UPS供配電系統(tǒng)可測試性的途徑

對于具有系統(tǒng)性冗余能力的UPS供配電系統(tǒng)來講，提高其系統(tǒng)可測試性的重要途徑就是采用STS裝置。STS裝置由兩組靜態(tài)切換開關(guān)組成，每組開關(guān)由可控硅組成，借助其旁路開關(guān)，可對STS進行在線測試和維護。旁路開關(guān)使STS具有極強的可測試性。也就是說，即使STS處于測試狀態(tài)，異常問題也不會對負載供電造成任何影響。STS切換時間很短，為毫秒級，不會對后級的大型數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)造成任何影響，而且采用STS裝置的UPS供配電系統(tǒng)可以滿足365 d不間斷運行的窗口檢驗要求。采用STS裝置的UPS供配電系統(tǒng)的測試步驟是先測試STS，確認其性能完善，然后測試相互冗余的UPS供配電機組。

3 結(jié)束語

性能完備的UPS供配電系統(tǒng)在系統(tǒng)設(shè)計方面與傳統(tǒng)供配電系統(tǒng)有著明顯的區(qū)別，其所考慮的可靠性和可測試性問題往往是傳統(tǒng)供配電系統(tǒng)所不具備的，而高等級的UPS供配電系統(tǒng)卻要在這兩點上做到更好——不僅要滿足可用性、安全性、可信性三項指標，而且在沒有維護時間窗口時，同樣要具有可測試性，并且覆蓋系統(tǒng)的整個生命周期。由此可見，可靠性和可測試性已成為衡量UPS供配電系統(tǒng)性能的兩大重要指標。

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〔編輯：王霞〕