1、双变换式UPS电源案例回顾
　　
　　双变换式UPS在电视中心的应用已经有数十年的历史,在不同时期,其技术基础、产品体系、规模等千差万别,在这里仅针对目前最成熟的双变换式UPS作简要回顾。
　　
　　塔式双变换型UPS是将控制功能、整流充电、逆变器等安装在一个体积较大的非标准机体内,是一个功能完整的单机。塔式机安装时,接好交流市电输入、UPS输出电缆以及电池组,安装即完成。电视中心的电源安全性是重中之重,电源一旦中断,将“一失万无”,且在短时间内难以恢复,造成停播和设备损坏事故。为了进一步增加电源的安全性,UPS厂商采用了多种冗余和容错的技术方案,串联冗余和并联冗余是两种主要的UPS冗余技术。
　　
　　UPS串联冗余的连接如图1所示,这种连接要求主用UPS有旁路输入,将备用UPS的输出接到主用UPS的旁路输入即可。这种冗余连接模式对两台UPS的一致性要求较低,不同品牌、不同容量都可以连接,只需连接四根电缆(3L+1N),不需任何控制电缆,是最安全、最可行的连接模式。当主用UPS发生故障或维护性停机时,静态旁路或维修旁路将备用UPS的输出送到负载设备,实现了对负载设备的保护。但这种串联冗余方案也有不足之处,备用UPS长期处于空载状态,一旦主用UPS发生故障,备用UPS不一定能带动负载,当然这样的概率是较低的。就好比一个健康的人，很长一段时间没有干活，偶尔有一天干点活就会有身体不适的现象。

　　
　　笔者对UPS串联冗余的这一不足之处有一种改进方案,连接方式,如图2所示。两台UPS始终带有负载,在任何一台UPS出现故障的前后时刻,另一台UPS的负载始终维持不变。

UPS并联冗余的连接如图3所示。该方案对于UPS一致性、电力前级、施工工艺等要求非常高,适合一次建设到位。两台UPS的品牌、型号、配置必须完全一致,并且必须有并联功能。对电力的要求,主要是主、备用UPS的主路电必须来自同一变压器,旁路电源也必须来自同一变压器,但主路电、旁路电可以来自不同的变压器。安装时,两台UPS应尽量靠近,当然并排安装最好,两台UPS的电缆规格、长度应一致,避免出现交流电相位滞后带来的控制失锁。UPS串联冗余、并联冗余提高了电源总线的供电可靠性,但输出端作为单总线,其路由上的电缆、分配开关、机柜开关仍然是单故障点。目前,新建的电视中心普遍采用双总线到机柜的配电方式,对于双电源设备,将主、备电源线分别插入主、备电源回路;对于具有主备功能之分的单电源设备,则将主、备设备的电源线分别插入主、备电源回路。广电总局62令将电视中心的双电源总线定为强制性标准。

　　
　　在已过去的数十年内,塔式UPS的科学技术、产品水准已经达到很先进的水平,市面上的主流厂商、主流机型的品质完全可以信赖。但塔式UPS在工程中的问题也一直存在,在快速发展的今天,也变得突出起来。塔式UPS是典型的单机,一次制造成型,几乎没有扩展性。机房安装好UPS后,初期看容量确实充足,但随着业务规模的扩展,很快就遭遇UPS这一资源瓶颈,近十年来我台更换过三次UPS,对电视中心来说有点折腾不起。
　　
　　另外大容量的塔式UPS机体笨重,在运输、安装、机房布置上都较困难。一台200kVA的UPS,要从楼底搬到新闻大楼5层,是一件非常困难也极其危险的事。搬运、安装时,如有失手,可能会伤到人员,损坏设备。在部署电源机房时,为了分散UPS的重量,需要在地面铺设高强度的钢梁,工程实在浩大。
　　
　　传统电源的核心技术是大功率整流及逆变技术,与之对应的是IGBT大功率管。在这类UPS中,所有的负载均由这几个IGBT管承受,IGBT管的发热非常明显,热量非常集中,对散热风机的要求很高,所以塔式机的噪声较大。塔式UPS的IGBT管也是理论单点,一旦损坏,负载只能转到静态旁路然后进行停机检修,相应设备只能靠交流市电工作,系统设备得不到保护。塔式UPS的备品、备件种类较多,用户出于安全考虑,往往会尽量采购各类备品、备件,这也带来设备购买、管理的诸多问题。
　　
　　2、塔式UPS容量的可用系数k
　　
　　在冗余UPS系统中,最终输出能承受的容量比系统中各单台UPS容量总和要小,这就是冗余UPS系统的容量代价。容量可用系数k是指冗余UPS系统能承受的负载与各单台UPS容量总和的比值。在构建各类冗余UPS系统时,容量可用系数k也是评估投资利用率的指标之一。
　　
　　对于串联冗余的UPS,其可用容量为系统中最小UPS容量的80%。在图1串联冗余UPS的系统中,假设两台UPS均为200kVA,那么能承受的负载为160kVA。那么,共计投入为400kVA的UPS,实际上只能用到160kVA,容量可用系数k为40%。（御风）