APCUPS電源SUA2200R2ICH

APCUPS電源SUA2200R2ICH

APCUPS電源是較為常見的應(yīng)急電源系統(tǒng)，其在市電正常與市電異常的情況下，工作方式也有所不同，本文主要介紹了APCUPS電源的四種工作方式：正常運行、電池工作、旁路運行和旁路維護。

1、電池工作方式
一旦市電發(fā)生異常時，將儲存于蓄電池中的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，此時逆變器的輸入改由電池組來供應(yīng)，逆變器持續(xù)提供電力，供給負載繼續(xù)使用，達到持續(xù)供電功能。APCUPS電源系統(tǒng)的電力來源是電池，而電池的容量是有限的，因此UPS系統(tǒng)不會像市電能持續(xù)不斷供應(yīng)電力，所以無論多大容量的不間斷電源系統(tǒng)，在其滿載的的狀態(tài)下，其所供電的時間必定有限，若要延長放電時間，須購買長延時APCUPS電源。

2、旁路維護方式
當APCUPS電源進行檢修時，通過手動設(shè)置旁路保證負載設(shè)備的正常供電，當維修操作完成后，重新啟動APCUPS電源，此時的APCUPS電源轉(zhuǎn)為正常運行。

3、旁路運行方式
當在線式UPS應(yīng)急電源超載、旁路命令(手動或自動)、逆變器過熱或機器故障，APCUPS電源一般將逆變輸出轉(zhuǎn)為旁路輸出，即由市電直接供電。由于旁路時，UPS輸出頻率相位需與市電頻率相位相同，因而采用鎖相同步技術(shù)確保APCUPS電源輸出與市電同步。旁路開關(guān)雙向可控硅并聯(lián)工作方式，解決了旁路切換時間問題，真正做到了零時間切換，控制電路復(fù)雜，一般應(yīng)用在中大功率APCUPS電源上。如UPS過載時，必須人為減少負載，否則旁路短路器會自動切斷輸出。

4、正常運行方式
APCUPS電源系統(tǒng)的供電原理是當市電正常時，機器會將市電的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，而后對電池充電，以備電力中斷時使用；需強調(diào)的是不間斷電源系統(tǒng)并不是停電時才會工作，如遇到電壓過低或過高、瞬間突波等，足以影響設(shè)備正常運轉(zhuǎn)的電力品質(zhì)時，UPS系統(tǒng)都處于工作狀態(tài)，為負載設(shè)備提供穩(wěn)定且干凈的電力。

4、旁路維護方式
當APCUPS電源進行檢修時，通過手動設(shè)置旁路保證負載設(shè)備的正常供電，當維修操作完成后，重新啟動APCUPS電源，此時的APCUPS電源轉(zhuǎn)為正常運行。

大功率三相APCUPS電源由于功率比較大，在應(yīng)用過程中，起著舉足輕重的作用，它的每一次故障都會引起我們的重視，所以我們必須配置監(jiān)控系統(tǒng)，對APCUPS電源進行更好的管理。

大功率三相APCUPS電源由于功率比較大，在應(yīng)用過程中，起著舉足輕重的作用，它的每一次故障都會引起我們的重視，同時因為三相UPS的供電設(shè)備涵蓋范圍廣泛，除了一般計算機工作站主機也包含網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、制造設(shè)備的作業(yè)機臺、醫(yī)療設(shè)備、精密儀器等等，且三相UPS放置的位置大多散布于建物內(nèi)各處與監(jiān)控機房有一段距離，所以我們必須配置監(jiān)控系統(tǒng)，對APCUPS電源進行更好的管理。
  
  大功率三相UPS監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)計上考慮的重點有別于一般小型單相UPS。因三相機的供電設(shè)備涵蓋范圍廣泛，除了一般計算機工作站主機也包含網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、制造設(shè)備的作業(yè)機臺、醫(yī)療設(shè)備、精密儀器等等，且三相機放置的位置大多散布于建物內(nèi)各處與監(jiān)控機房有一段距離。經(jīng)由實際設(shè)計案例，以下列出設(shè)計上考慮的重點。同時與多部UPS聯(lián)機由于三相機散布位置廣，為避免管理人員將時間浪費在往返多部UPS路途時間，系統(tǒng)須有集中監(jiān)控的能力將所有的UPS信息集中于一套系統(tǒng)，共享一致的告警接口讓管理人員經(jīng)由一套系統(tǒng)即可管理所有的UPS。當任何電力事件發(fā)生時系統(tǒng)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)廣播、呼叫器、e-mail、語音告警等主動通知相關(guān)人員，不僅可免除經(jīng)常性的檢查工作還能在電力事件發(fā)生后的第一時間獲得來自監(jiān)控系統(tǒng)的通知訊息?？梢杂行Ы档凸芾砣藛T的工作量。
  
  同時，定時的進行蓄電池測試UPS最主要的工作是在市電中斷時立即為負載持續(xù)提供干凈良好的電源，為確保UPS在斷電時能發(fā)揮其應(yīng)有的功能，必須確保電瓶保持在良好狀態(tài)，當輸入市電中斷時UPS能順利的切換至蓄電池供電。故系統(tǒng)須能依使用者設(shè)定的時間定時作電瓶測試(一般會設(shè)定在用電離峰時間，大部分是夜間或清晨)，確保蓄電池可以在需要的時候派上用場。當蓄電池測試失敗時再經(jīng)由監(jiān)控系統(tǒng)通知管理人員檢查或更換蓄電池。
  
  歷史資料保存、打印根據(jù)經(jīng)驗，大部分的公司皆會保留歷史數(shù)據(jù)文件、事件紀錄檔案，有些甚至將整年度的資料備份至光盤上，需要時再由監(jiān)控系統(tǒng)加載分析。所以系統(tǒng)不僅須提供實時信息還要兼具讀取分析備份資料的能力，能夠協(xié)助管理人員快速取得所查詢的資料。此外對于保存的資料制作例行性的報表也能節(jié)省不少寶貴的時間。遠程監(jiān)控當監(jiān)控系統(tǒng)通知管理者有異常電力事件發(fā)生時管理者未必在監(jiān)控中心，此時須有管道能讓他以遠程監(jiān)控的方式與三相UPS監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)機獲得更完整的信息才能做出正確的處理動作。對偏遠地區(qū)因無網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機我們以調(diào)制解調(diào)器點對點的方式作遠程監(jiān)控，若系統(tǒng)已有網(wǎng)絡(luò)連接則以TCP/IP網(wǎng)絡(luò)進行聯(lián)機。同時亦提供HTTP讓管理者只以網(wǎng)絡(luò)瀏覽器就可以與監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)機，隨時隨地掌握最完整的電力信息。
  
  保護各供電中的操作系統(tǒng)雖然我們著重在對三相UPS的監(jiān)控方面，但主機及工作站仍會是三相UPS的重要負載，所以保護各種類的操作系統(tǒng)在斷電時能安全的關(guān)機也是設(shè)計的重點。關(guān)于這點我們?yōu)楦鞣N操作系統(tǒng)各開發(fā)了一支小程序，它是經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)向三相監(jiān)控程序取得UPS狀態(tài)，當偵測市電中斷或電瓶低電位時再依使用者先前的設(shè)定依序發(fā)出警告信號當?shù)竭_關(guān)機時間后便將操作系統(tǒng)安全的關(guān)閉。這項功能可以分擔信息管理人員的工作，不用急著在斷電時趕回機房去shutdown主機。通訊配線以往的配線方式是將每部UPS到UPS間以RS485或RS422串聯(lián)，但當距離拉遠時不僅消耗線材也使得通訊上易受*。現(xiàn)今大部份廠區(qū)網(wǎng)絡(luò)線漸廣，善用既有的網(wǎng)絡(luò)線就近將UPS透過網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)機不但可節(jié)省配線開銷也能提高通訊品質(zhì)。

提高電源可靠性的技巧——UPS安全安裝要求

單一APCUPS電源系統(tǒng)中的反饋保護

如圖3所示，Eaton公司所提供的三相APCUPS電源設(shè)備包括一款內(nèi)部反饋保護裝置作為標準。其包括一款內(nèi)部反饋接觸器(K5)，可在靜態(tài)開關(guān)內(nèi)自動防止故障情況。

如果一款靜態(tài)開關(guān)發(fā)生故障，將其驅(qū)動到不需要的導(dǎo)電狀態(tài)，則將在APCUPS電源輸出和電源之間供電;電源可以在任一方向上根據(jù)變頻器及輸入電源之間的電壓差和相位移動進行傳輸。

這種意外的電流可能導(dǎo)致APCUPS電源系統(tǒng)過載，激活變頻器的電流限制，并且由于各種原因?qū)е屡月诽l甚至關(guān)閉。因此，故障可能對系統(tǒng)運行和可靠性產(chǎn)生重大影響。

圖3：具有靜態(tài)開關(guān)和內(nèi)部反饋保護(K5)的APCUPS電源

當APCUPS電源不處于旁路模式且靜態(tài)旁路開關(guān)未打開時，反饋檢測電路和APCUPS電源固件可以檢測旁路線路中的電流。然后打開內(nèi)部反饋接觸器以隔離故障并防止APCUPS電源輸出和電源之間的電力流動，從而允許APCUPS電源在雙轉(zhuǎn)換模式下仍繼續(xù)運行，即使是在靜態(tài)開關(guān)故障時。

警報將通知現(xiàn)場人員，或者遠程監(jiān)控站(如果使用的話)檢測到了單元中的缺陷，將以激活一系列計劃中的糾正措施。

并聯(lián)APCUPS電源系統(tǒng)中的反饋保護

APCUPS電源在APCUPS電源系統(tǒng)中并聯(lián)，以獲得更高的可用性或更大的容量。圖4顯示了具有內(nèi)部反向饋電接觸器K5的分布式旁路配置的并聯(lián)APCUPS電源系統(tǒng)。

在其中一個靜態(tài)開關(guān)中所出現(xiàn)的故障將潛在地允許并聯(lián)的逆變器在系統(tǒng)輸出和電源之間饋送或抽取電流。因此，單個靜態(tài)旁路開關(guān)中的故障最終可能導(dǎo)致系統(tǒng)中的嚴重故障。但是，由于電路故障導(dǎo)致的電流流失可以被檢測到，并且在相關(guān)聯(lián)的APCUPS電源模塊內(nèi)部的反饋接觸器會自動打開，允許系統(tǒng)保持雙重轉(zhuǎn)換操作，以保護負載。

并聯(lián)系統(tǒng)的靜態(tài)旁路線路具有冗余性，因為一個靜態(tài)旁路故障不會阻止其他旁路線路的運行。在冗余并行系統(tǒng)中，靜態(tài)旁路故障不會以任何方式影響系統(tǒng)的旁路能力;然而，在容量并行系統(tǒng)中，旁路容量將略有降低。

一些并聯(lián)APCUPS電源系統(tǒng)使用集中旁路拓撲，其中系統(tǒng)旁路模塊(SBM)為所有并聯(lián)APCUPS電源單元提供了一條通用的旁路線路，如圖4所示。

SBM與APCUPS電源的內(nèi)部旁路開關(guān)一樣，包括反并聯(lián)連接的晶閘管。因此，服務(wù)人員存在相同的安全隱患，可能會發(fā)生類似的故障機制;因此，反饋保護對于集中式旁路系統(tǒng)同樣重要，也是強制性的要求。在并聯(lián)APCUPS電源系統(tǒng)中，內(nèi)部反饋保護意味著分布式旁路系統(tǒng)中的每個靜態(tài)開關(guān)都包括反饋接觸器，因此可以保持配置冗余。相比之下，具有外部反饋接觸器通常意味著僅為多個靜態(tài)開關(guān)安裝一個接觸器，因此其中一個開關(guān)的故障或?qū)?dǎo)致連接到公共反饋接觸器的所有靜態(tài)旁路線路的全部損失。在一些模塊化APCUPS電源設(shè)計中使用了類似的實施方案，其中一個反饋電源接觸器用于多個或所有靜態(tài)開關(guān)。對系統(tǒng)冗余和彈性的影響可能更大。

有一種觀點認為，反饋保護裝置本身可能會降低系統(tǒng)的可靠性，因為它是一個組件，就也可能會出現(xiàn)故障失敗。

這是非常真實的，但有很多因素要考慮。這些因素包括組件通常如何發(fā)生故障失敗，其在系統(tǒng)中如何使用以及可能的影響。

如果反饋接觸器故障關(guān)閉，并且在供電丟失時不打開，那么直到靜態(tài)旁路開關(guān)發(fā)生故障，都不會影響APCUPS電源系統(tǒng)的運行;需要發(fā)生第二次故障才會影響APCUPS電源系統(tǒng)的運行。該系統(tǒng)將幾乎像一個沒有反饋保護的系統(tǒng)。無論如何，這種故障失敗是罕見的。

另一種更典型的故障模式是反饋接觸器未按照適當需求被打開或關(guān)閉。在實踐中，這意味著如果有相應(yīng)的需要時，旁路線路不可用。只有一條靜態(tài)旁路線路的系統(tǒng)將失去所有旁路容量;那些具有多個靜態(tài)旁路，而且每個都有自己的反饋接觸器的，僅會損失部分容量。

請注意，只有當主旁路電源可用時，APCUPS電源旁路線路才可用——旁路管路可用性不能高于其供電。顯然，具有相關(guān)控制電路的反饋保護裝置的可靠性遠遠高于主電源，因此對旁路線路總體可用性的影響可以忽略不計。

具有反饋保護和短路靜態(tài)開關(guān)檢測的APCUPS電源可以隔離故障的靜態(tài)旁路開關(guān)，任何時候這都是系統(tǒng)的關(guān)鍵故障，并將消除系統(tǒng)中的單點故障。這種優(yōu)勢勝過由反饋保護引起的對旁路可用性的邊際影響，并提高整體系統(tǒng)的彈性。

最后，個人偏好不是決定因素。確保維修人員的安全是APCUPS電源設(shè)備和設(shè)備安裝的強制性要求。APCUPS電源系統(tǒng)的設(shè)計必須安全;唯一的問題是如何實現(xiàn)安全設(shè)計，以提高系統(tǒng)級彈性的形式實現(xiàn)最大的額外收益。圖4：左側(cè)是分布式旁路配置中的并行APCUPS電源系統(tǒng)，右側(cè)是集中旁路系統(tǒng)。這兩個例子都有內(nèi)部反饋保護裝置;APCUPS電源單元內(nèi)的接觸器(K5)和用于大型集中旁路的隔離器/開關(guān)(無跳閘單元)的電動機空氣斷路器(FBP)。