4 提高低压配电系统的可靠性

　　根据对美国大型IDC机房统计表明,从UPS输出端到最终用户的设备输入端仍存在如下故障隐患或“单点瓶颈”故障隐患。

　　(1)79%的故障来源于UPS输出端与负载之间的供电线路(例如保险丝烧毁、断路器跳闸或不慎“短路”等);

　　(2)11%的故障来源于UPS机组及电池组;

　　(3)其它故障占10%左右。

　　国内广电行业的经验也表明,低压配电系统的故障是最主要的,如开关故障、电缆故障、短路过载、越级跳闸等等。根据试验和统计数据,低压配电系统的可用性Av=0.99999。不能满足广电行业的要求。由此可见,应采取必要的技术措施来消除可能出现在UPS输出端的种种故障隐患。

　　随着近几年广播技术的发展,广播技术逐步向数字化播音转变。其所采用的服务器,存储设备以及专业播音设备都采用了双电源系统,只有极少数设备是单电源供电。为了适应这种发展,并提高低压配电系统的可靠性,采用了UPS“双总线输出”配送电系统。其基本配置为:由两路市电输出+两路UPS电源输出+双路输出配电柜+负载静态切换开关(STS)所组成的UPS“双总线输出”供电系统,如图5所示(市电部分进行了简化),其可靠性模型如图6所示。

　　对于双电源负载,供电系统的可用性为

　　Aw=1-(1-As×Au×Av)2=0.99999998789

　　对于单电源负载,假设STS的可用性为Ac= 0.99999,则供电系统的可用性为:

　　Au=1-(1-As×Au×Av×Ac)2=0.9999999855

　　可以看出,上述系统的可用性达到了7个9,完全满足广电系统对供电可靠性的要求。

　　针对上述双总线系统,根据具体应用,进行了局部的修改和完善。

　　(1)取消了同步控制器LBS。对于少数的单电源负载,可用小功率(≤3kVA)的ATS(或无需输入同步的小型STS),由于不需要两路输入同步,所以就可以去掉双总线中的总线同步器。小型ATS的转换时间小于<10ms,丝毫不影响负载的正常运行。设计中采用的是双输入的小型UPS来替代STS实现切换功能。由于取消了LBS,不但降低了成本,而且消除了两台UPS之间的电气连接,使两路供电系统完全隔离,提高了可靠性。

　　(2)对市电与油机间ATS切换的改进。对于双路供电系统,需要采用4台ATS才能实现两台UPS输入端的可靠供电。具体结构如图7所示,这样成本就比较高。

　　(3)低压配电系统采用标准配电柜。为了提高低压配电系统的可靠性,采用了标准配电柜,按照标准统一设计,工厂化生产,严格检验。另外,为了将来供电系统集中监控的考虑,机房列头柜考虑采用智能配电柜。它们不但可以监控每个分路的电量,还可以实现变压器隔离,分路开关的热拔插更换等,极大的提高了配电系统的可靠性、可维护性和可管理性。

　　5 结束语

　　上述双总线双电源供电系统在中国国际广播电台正常运行已一年有余,经过了北京奥运会转播的考验,实践证明是一种高可靠性的供电方案。

　　(注)此文曾参考中科院张广明研究员撰写的《如何正确配置UPS冗余供电系统》一文,该文刊登在《UPS应用》2007年2月。（游米儿）