一.背景

雷达站电源子系统是VTS系统的重要组成子系统。该系统负载通常由动力负载和开关电源负载组成混合负载。其中，动力负载为雷达天线马达，开关电源负载为：雷达、微波、甚高频收发机、以及雷达信号处理器、AIS（船舶自动识别系统）等开关电源设备。

为了保障雷达站设备可用率负荷要求（≤5年使用年限的VTS系统设备，一级可用率要求≥99.9%[1]），雷达站通常由UPS（不间断电源）、柴油发电机及市电联合组成多路电源保障系统。

由于VTS雷达雷达站常建在沿海/水的相对地理高位，市电供应往往稳定性较差，因而UPS和发电机便成为VTS雷达站电源子系统的关键组成设备。长期以来，雷达站电源子系统的设计和设备选型，都不同程度地存在着侧重系统可靠性，而忽略节能性的现象。比如，总稳态功耗为2kVA的混合负载，往往被配置了10kVA甚至20kVA的UPS，为之匹配的发电组的常备功率被配置成20kVA甚至30kVA或以上！这些雷达站不仅投资成本高，而且长期运行能耗、成本也非常可观。

随着“建设资源节约型、环境友好型国家”的理念深入人心，怎样建设节能型VTS雷达站已经成为VTS建设、维护人员理应科学思考的命题。本文通过对雷达站负载的分析，研究、测试节能型UPS、发电机特性，总结得出的满足雷达站混合负载特点的节能型电源子系统的设计方法和设备选型方法。该方法最后还通过了测试验证，证明可行，并已在珠海VTS项目中得到采用。

二.经典高耗能电源子系统案例分析

我们以如下典型案例，说明现有雷达站电源子系统普遍存在的，在能源利用率方面的问题和不足。

1.案例1

图1为某雷达站电源子系统拓扑。该雷达站配置如下：

UPS型号：法国梅兰日兰 银河3000，三进三出10kVA UPS，输出功率因素0.8

发电机型号：英国Wilson，常备功率（12小时可连续运行的功率）14kVA(11.2KW) 三相发电机负载类型：某品牌1P三相雷达马达及雷达收发机等单相开关电源设备

                                          图1： 某雷达站电源子系统拓扑

该站负荷及节能性测试结果如表1、表2所示。

表1：该站实测UPS负载的稳态功耗

表2：该站实测UPS负载率与效率

该雷达站的能耗测试与实际应用结果分析：

（1）该站UPS配置功率10kVA。UPS整体效率极低：负载率14%时，效率仅有57%（W），与UPS说明书宣称的90%以上的满载效率相去甚远。

（2）该站UPS的输入谐波特性不佳，当雷达站发电机代替市电供电后，UPS经常提示 “逆变器内部故障”告警，并自动转直流逆变输出，发电机无法向UPS正常供电。而采用常备功率为25kVA或更大功率的发电机来匹配该UPS时，则可正常匹配。该站电源子系统综合造价较高，运行效率仍旧较低，没有解决高能耗问题。

2.案例2

有的雷达站为了追求可靠性，采用了图2所示的冗余UPS电源子系统。但由于对UPS及发电机的节能选型缺乏考虑，简单地采用了高能耗电源产品，所设计的冗余UPS电源子系统，不仅增加了配套发电机及UPS的一次性采购成本，而且由于冗余并机后的能耗增加，长期运行成本更高。

                                           图2： UPS冗余电源子系统拓扑

三.高耗能雷达站电源子系统的成因分析

多年来，高耗能电源子系统在不少雷达站的得到应用，其原因是是多方面的：

1.产品原因——早期缺乏节能型UPS

早期，市场上小功率（5kVA或以下）单相输出和大功率（10kVA或以上）三相输出的UPS较多，小功率三相输出的UPS教少；侧重接入IT开关电源负载的UPS较多，能带混合负载的UPS较少。且早期UPS在设计上大多侧重系统可靠性，节能特性并不突出或者不是主要卖点。由于这些市场的原因，可供VTS雷达站配套的节能型UPS极少，用户不可避免选择了高耗能UPS产品。

2.专业知识——对负载特点缺乏科学、深入研究

一些VTS工程师对雷达站负载及电源子系统的节能设计缺乏深入了解和研究，习惯照搬传统经验或听信厂家销售人员的推荐。比如，采用5倍于负载的稳态功耗作为的UPS的额定输出功率——雷达站负载稳态功耗2kVA，就配置10kVA的UPS。至于UPS匹配的发电机，不是在深入了解UPS及发电机特性的基础上进行选型，而是根据厂家的所谓经验公式，简单采用2~5倍于UPS额定功率的大功率发电机组。

有的工程师能简单地了解到，UPS加入雷达马达负载后，负载的开机瞬间启动冲击电流可能数倍于负载的稳态电流，但具体启动瞬态电流和常态电流之比到底多大，启动过程持续时间到底多长等关键技术细节缺乏科学测量及分析，因而对如何选择节能型UPS或发电机无从下手。不得已只能照搬传统经验或听信厂家的推荐，容易落入电源供货商的“行业陷阱”。

3.行业陷阱——利润率与功率成正比

通常，电源产品（如UPS、发电机等）的利润率是与产品的额定输出功率成正比的。销售人员往往尽其所能去推销大功率、高利润机器，向用户提供或推荐的电源子系统设计方案均力求按利润最大化来考虑。如配置就高不就低；能用大功率不用小功率；电池能上长延时不上短延时。有的供货商甚至将上述经验形成技术文档，使电源子系统各设备间的匹配简单化、教条化（比如将UPS的额定输出功率按3～5倍于负载稳态功耗配置；发电机额定输出功率2~5倍于UPS额定输出功率配置），向买家施加“技术影响”。

至于长期的运行成本，并不是商家关注的重点。产品提供商只负责产品质量的有限售后，产品的能源消耗则交由用户买单。只要产品足够可靠，VTS工程师通常也不介意接受销售人员推销的高能电源耗产品。

4.管理原因——运行成本无需考核。

现行管理制度考核雷达站的可用率，即可靠性，没有对系统或设备的运行成本进行考核，没有设定具体的鼓励节能、创新的管理举措。作为设备的运行或管理单位，习惯于确保维护经费到位，对电源子系统的节能建设积极性不大。

总之，传统雷达站电源子系统在节能性上的缺失，存在认识、管理及技术上的多方面原因。本文重点在技术上加以论述及尝试提供解决办法。

四.节能型雷达站电源子系统设计与设备选型方法

节能型雷达站电源子系统的设计应使系统可靠性与节能性兼顾。电源子系统的节能性与可靠性甚至与系统的经济性是相辅相成的。优秀节能型电源产品，设计合理，系统功耗更低，可靠性更高，长期运行成本更低，由此组成的系统的综合经济性也更优。作为终端用户，应提出电源子系统的需求目标，即系统设计和产品选型目标，进而支持产品的前期筛选、招标技术规格书编制和实际招标工作。

1.设计、选型目标

针对VTS雷达站的节能型电源子系统的设计、选型目标如下：

（1）雷达站通常要求24h不间断可靠运行，应将雷达马达纳入UPS统一供电，保证系统可用度和可靠性。

（2）由于雷达站混合负载通常仅为2kVA，UPS应能在较低的负载率下具备较高的综合运行效率。比如，在1KW纯阻性仿真负载下，UPS双转换模式下效率≥80%，ECO模式下效率≥90%。

（3）由于雷达马达是感性动力负载，瞬态启动电流较大。UPS的瞬态过载能力应能足以应对雷大马达的瞬态启动，而不是依靠UPS额定输出功率储备来满足启动要求。

（4）UPS应能具备优良的输入特性，以减少对电网的污染，降低对所匹配发电机的容量要求，实现UPS与发电机的高效匹配和节能运行。因而，UPS应在多个技术指标方面满足：

输入功因应能足够高，比如0.99 ；

UPS输入电流谐波足够低，比如小于5%；

UPS对所配套发电机的容量要求尽可能低。比如UPS在接近满载工况条件下，配套发电机与UPS的额定输出功率比值应低至1:1.2～1:2.0之间。

（5）为确保电源子系统三相平衡运行，减少故障节点。应优先采用三相电源子系统：采用“三进三出”的UPS并匹配三相输出发电机。配套发电机组的应尽可能工作在经济负荷区间。

（6）电源子系统的总体拓扑设计，应统筹考虑站点的市电供应可靠度、维护难易度等实际因素，决定是否采用冗余配置。

2.雷达站负载分析

雷达马达纳入UPS供电后，与开关电源设备组成了感性和容性混合负载。由于感性动力负载对电源的需求特性与普通开关负载显著不同，需要对雷达马达负载进行测试，以获得其瞬态和稳态特性，进而支持UPS选型。

（1）雷达马达

某VTS集成商提供两种类型的雷达天线马达，即直接启动或带缓启动的三相雷达马达。这两种马达的单相稳态、瞬态功耗截图如图3、图4。

图3中，单相稳态峰值电流为1.83A（三相总有效值功率0.85kVA）；瞬态峰值电流为12.5A（三相总有效值功率6.0kVA/<2s）。

图4中，单相稳态峰值电流为1.83A（三相总有效值功率0.85kVA）；瞬态峰值电流为10.0A（三相总有效值功率5.0kVA/<3s）。

                 图3：直接启动的1 P三相雷达马达的单相稳态、瞬态电流截图

                 图4：带缓启动的1 P三相雷达马达的单相稳态、瞬态电流截图

可见，雷达站负载是个稳态功耗较低，而瞬态功耗较高（约达到稳态的 7 倍），启动时间较长（长达2s）的动力负载。

（2）开关电源设备

开关电源设备属于弱感性负载，额定功耗较低（实测表明，微波收发机最大稳态功耗为273VA，仅为雷达马达的814VA的1/3）。而且现代开关电源设备，普遍采用“软启动”电路，防止浪涌电流的形成，保证开机全过程无瞬态冲击电流。如图5为某台式PC开关电源的实测启动电流波形：

                                图5：某台式PC开关电源的实测启动电流波形

雷达站负载加电时，通常采用“间隔”启动的方法启动负载，比如间隔数表启动：雷达马达 雷达收发机 其他开关电源设备。启动过程不会同时对UPS造成瞬态启动的叠加冲击。在雷达马达经启动进入正常运行状态后，UPS通常仍具备足够大的瞬态过载能力来应对后续设备的逐一启动。因此雷达站开关电源设备对UPS的瞬态要求也远低于雷达马达，可不做重点考虑。

（3）机房辅助设备-空调

空调设备的感性压缩机存在较大的启动瞬态功耗， 对电源的冲击较大，不提倡将空调接入UPS。但作为雷达站辅助设备，如空调以及照明、消防设备等小功率辅助设备可以与UPS并联接入发电机。

图5为实测某1P（制冷额定输入功率为1259W）单相定频空调的启动电流截图。图中空调的瞬态峰值电流44A/ 300ms（有效功率7.2kVA/300ms），稳态峰值7.4A（有效功率1.1kVA）。可见初始时间点上，空调的瞬态启动冲击电流接近4倍于1P雷达马达。若将其接入UPS，UPS将承受更大级别的浪涌冲击，若要保证UPS正常工作，UPS的过载能力及额定输出功率指标就要显著提高，这即不利于UPS的节能选型也不利于电源子系统的可靠运行。另外，在市电和油机电的短暂切换停电过程中，空调是允许短暂停机的。因此，UPS的负载应限制在包含雷达马达在内2kVA混合负载；发电机负载的重点考虑对象是UPS和空调（如需接入）。

       图5：某1P（制冷额定输入功率为1259W）单相定频空调的启动电流截图

3.节能UPS选型

（1）UPS额定输出功率的选择，应以提高负载率或效率，增强经济性为目的。

传统的UPS选型方法是：预留足够大的额定输出功率来应对负载的瞬态启动。如采用10kVA的UPS来启动包括雷达马达在内的2kVA稳态负载。这种“大马拉小车”的配置侧重了可靠性，却造成UPS长期工作在低负载率、低效率、高耗能状态下运行，比如案例1。

UPS配置功率不应过多预留的理由是：UPS的效率与带载率（UPS实际输出功率与额定输出功率的比值）成正比，如80%带载率的UPS比10%带载率的UPS效率高。因此， UPS的额定输出功率应尽可能接近实际负载功耗，功率配置上“够用”即可。如，对于2kVA的稳态负载，应将负载率控制在40%～80%之间，UPS额定输出功率可选择5kVA或更低。一方面效率较高；另一方面设备成本相对较低，系统经济性好。

再者，通常VTS雷达站属专业系统站。系统建成后电源子系统基本无需扩容。因此UPS的功率储备不应配置过大。对于计划日后对UPS功率扩容的站点，建议在UPS选型时，优先采用模块化UPS。比如先期采用5kVA单模块UPS应对2kVA雷达站负载；后期根据扩容需求，适当增加功率模块即可。

但是，配置较低的UPS额定输出功率有利于提高负载率，但却不利于保证UPS提供足够大的瞬态过载能力以实现动力负载的启动。因为UPS过载能力的大小直接受制于功率器件模块。额定输出功率较高的UPS，功率器件模块容量也较大，其瞬态过载能力也较强。所以，除了“就低”配置UPS的额定输出功率之外，还需考虑UPS的瞬态过载能力是否能满足负载的瞬态启动要求。

（2）应充分利用UPS瞬态过载能力来实现负载启动。

UPS过载能力是指在市电异常或负载异常（如瞬态启动）时， UPS的输出稳定程度。过载能力是为了保证UPS正常供电，避免UPS换到旁路供电所具备的一个重要指标。通常UPS的过载功率大于额定输出功率，允许过载持续时间远远短于稳态持续时间。UPS的瞬态过载能力特性恰好与动力负载的瞬态启动的电流特性吻合，因此，若能充分挖掘UPS的瞬态过载能力来启动负载，则能避免传统方法中，由于UPS功率储备过大造成系统能耗高、经济性差的缺陷。

如某品牌UPS在配置5kVA功率模块时的瞬态工作能力如表3：

表3：某品牌UPS在配置5kVA功率模块时的瞬态工作能力[3]

该模块的过载能力符合UPS国家标准关于І类在线式UPS产品的技术要求[4]。其125%～150%负载率时的瞬态过载能力为 6.25~7.5kVA/60s，指标上超越雷达马达6.0kVA/<2s或5.0kVA/<3s的启动功耗要求。经实测，该UPS的单一5kVA模块不仅完全满足稳态功耗为2kVA的雷达站混合负载的正常运行需求，而且也完全满足雷达马达的瞬态启动要求。

但是，若按照传统UPS选型方法，单一5kVA模块的UPS是无法满足雷达马达高达6.0kVA <1s的瞬态启动需求的。传统设备选型方法将会至少选用双模块组成的10kVA UPS或选择其他更大功率的UPS。

需要注意的是，判断UPS的过载能力，除了参考厂家提供的指标说明外，还要对产品进行实际测试，以判断其真实的过载能力，防止有的不良厂家虚标过载能力指标。

（3）选用低负载率下高效的UPS；善用ECO模式。

UPS的标称效率指标均为UPS满载效率指标，即“在额定输入电压、额定输出功率、电池断开的条件下，UPS输出端的功率与输入端的功率之比”[4]。通常UPS的满载效率通常都能高达到90%以上。但实际应用时，雷达站UPS很难工作在满载状态下。为了保证UPS有足够大的瞬态过载能力来启动负载，UPS的额定输出功率不能选择太小。如上述例子中选择单模块5kVA UPS来驱动2kVA混合负载，负载率为40%；若采用双模块冗余配置，负载率为20%；显然UPS无法实现高载时的高效运行状态。

由于很少有UPS产品提供低负载率下的效率指标。因此，应用在雷达站的节能型UPS应重点评估其低负载率下的运行效率。该效率指标应分别在UPS的双变换模式、电池逆变模式及ECO模式下测评。某款节能型UPS的在1kW存阻性仿真负载下的实测效率指标如表4所示。

表4 ：某款UPS在1kW纯阻性仿真负载下的实测效率

该UPS在在1kW低负载率的不同工作模式下，无论是配置单模块（5kVA）模块还是冗余双模块(10kVA ），其整机效率实测效率均可高达80%以上，符合雷达站节能型UPS的选型要求。

为了进一步提高效率；可将UPS运行在ECO 模式下。表4中，ECO 模式较双变换模式，能提高整机效率3%～10%。由于设计上的差异，不同厂家的ECO模式的节能幅度是不尽相同的，其真实指标应通过实测获得。

需要注意的是，由于ECO模式在市电中断后，将由电池逆变供电；或者在市电恢复后，重新恢复到ECO市电旁路模式，这两个动作均存在切换时间。对于开关电源设备，市电中断时间小于10ms不会影响设备正常运行。因此ECO模式切换时间要求≤ 10mS。图6为某款UPS的ECO模式下由旁路转逆变切换时间截图，切换时间toff≈4ms，符合要求。

          图6：某款UPS的ECO 模式下由旁路转电池逆变的切换时间截图

注：（CH1-CH3：三相电压 0.1KV/div；CH4：某相电流 10A /div）

4.节能UPS的配套发电机的功率配比

非线性负载投入、运行过程中，电压、电流的关系是经常变化的，会向柴油发电机或电网反射以 5 次和 7 次谐波为主的高次谐波。UPS是典型的非线性负载之一。其谐波可能导致使发电机输出电压、频率宽幅变动，UPS因检测到过电压或过频率而触发保护，如自动关断整流器，转由旁路直接向负载供电[6] 。本文案例1中的UPS与发电机无法配合即属于这种情形。

（1）传统UPS与配套发电机的功率配比

传统UPS与配套发电机组的匹配方法，是根据UPS的整流技术，采用UPS额定输出功率的2.0～5.0倍，作为所匹配发电机组的常备功率。即通过加大发电机组的输出功率来降低发电机输出阻抗，提高发电机组与UPS的匹配能力，进而规避UPS产生的谐波干扰。比如案例1中，采用25kVA的发电机组组代替14kVA的发电机组，实现正常匹配。表5为某电源设备销售公司推荐的发电机组与UPS的功率配比值表。

表5：发电机与UPS的功率配比值[3]

注：Sg表示发电机组的常备功率（kVA），Su表示 UPS的额定输出功率（kVA）。 

（2）节能型UPS与配套发电机的功率配比

表5同时说明，不同整流技术的UPS，对发电机组的常备功率要求是显著不同的。随着UPS技术不断进步，输入谐波更低，整机运行效率更高的UPS已经推出。某款节能型UPS采用独特的整流滤波技术，功率因数接近于1，输入电流谐波≤5%，UPS相对于电网而言接近于阻性负载。该节能型UPS的配套发电机的功率配置，已不是UPS额定功率的简单倍数关系，而应根据UPS及其负载的功耗大小换算得出。

如上述节能型UPS在10kVA配置，80%负载率时，若标配2kVA充电模块。UPS的总输入功耗是：8kVA（UPS负荷，80%负载率）+0.9kVA（UPS损耗，效率90%）+2kVA（UPS充电）=11kVA；此时，可选择额定输出功率为14~15kVA的发电机组即可满足UPS及发电机同时工作在80%负载率下的配套需求（发电机组经济负荷在下文具体论述）。该UPS产品手册推荐的发电机与UPS的功率配比值低至1.5。可见，节能型UPS对配套发电机组功率要求明显低于传统UPS，是整个节能型电源子系统的关键。

我们对该款UPS经行了匹配测试。案例1中的英国Wilson 14kVA(11.2KW) 三相发电机与梅兰日兰银河3000 10kVA UPS无法正常配合，但能与该款高效UPS正常配合（UPS配置双5kVA模块），发电机组与UPS的功率配比值仅为1.4；雷达站混合负载能正常启动、运行，UPS不存在任何告警。

通常厂家推荐的功率配比值是保证UPS在接近满载工况条件下的保守值。实际应用中，由于雷达站UPS的负载功耗通常仅为2kVA，大多数情况下UPS为低负载率或轻载运行。此时，发电机组的功率配置还可以进一步降低，以实现节能降耗，降低采购成本。

5.发电机组的节能选型与应用

发电机组由柴油机及发电机组成。柴油机的最佳经济运行负荷/功率是额定输出功率的75%-90% [7] ；通常柴油机与发电机的功率匹配关系1.1:1.0。因此柴油机组的经济负荷/功率是68%~81%的常备功率。

此外，发电机组的功率配置还要考虑其瞬态过载能力足以保证其负载的正常启动。在选用节能型UPS的基础上，发电机组的选型与节能应用技巧有如下几点：

（1）利用经济负荷要求配置发电机组的常备功率

珠海VTS荷包雷达站，建设在独立海岛上，地理位置偏远，站点到达、维护困难；采用某款节能型UPS，配置2个5kVA模块组成1+1模块冗余系统，UPS总功耗= 2kVA（UPS负荷）+0.4kVA（UPS损耗，效率80%）+4kVA（UPS充电，双充电模块）=6.4kVA。为使配套发电机组在经济负荷区间运行，有如下两种发电机组的配套方案：

方案1. 若该站日后设置成有人值守站。该站一台1.1kVA定频空调及2路1kVA其他用电设备与UPS一并接入发电机。此时发电机组总负荷=UPS总功耗+1.1kVA（空调）+2kVA（2路其他用电设备）=9.5kVA；发电机组常备功率配置为14~15kVA时，发电机组负荷为63~68%，接近或处于经济负荷区间。

方案2. 若该站为无人值守站点，电源子系统只需满足2kVA混合负载的启动、运行即可。此时，此时发电机组总负荷=UPS总功耗=6.4kVA。发电机组常备功率配置为8~10kVA时，发电机组负荷为64~80%，接近或处于经济负荷区间。

当然，由于产品设计的原因，不同品牌、型号的UPS的输入谐波特性是有显著差异的。为稳妥起见，建议对发电机与UPS的匹配方案进行测试、验证。

（2）采用”间隔”启动方法，避免负载启动浪涌叠加

常备功率大的发电机组，其备用功率也相应较大。为了提高负载率，使发电机组运行于经济区间，发电机组的常备功率又不应储备过大，因此备用功率的储备也是有限的。由于发电机组可能接入多个动力负载，如空调等。此时，若将发电机的所有负载并接在一个开关上同时启动，则瞬态启动浪涌的叠加可能造成发电机因过载而无法正常启动负载。

此时，应对发电机负载设置独立开关，采取“间隔”启动，即顺序、间隔数秒启动负载的方法，避免负载启动浪涌叠加。启动顺序的设置原则是：重要负载先启动，如UPS；次要负载后启动，如空调等；瞬态启动功耗大的负载先启动，功耗小的负载后启动；任何时候，只允许启动一个负载。

需要注意的是，采用“间隔”启动法之前，应测试负载的瞬态和稳态功耗，并通过计算，确保发电机的备用过载功率始终大于任意负载启动的瞬态功耗加上已完成启动的负载的稳态总功耗。

对无人值守的机房，“间隔”启动的自动执行可通过配置延时继电器完成。

（3）优先采用PMG发电机组

解决负载启动瞬态功耗过大造成发电机组可能无法正常带载的问题，除了采用“间隔”启动法处理，还可采用带PMG（永磁自励磁）的发电机组来解决。

由于PMG系统提供一个与定子输出电压波形畸变及大小无关的恒定的励磁电源，因而能提供较高的电动机起动承受能力，并对非线性负载产生的主机定子输出电压的波形畸变具有抗干扰性，可提高发电机带非线性负载能力，通常可达 300% 的额定电流，持续 10s[8] 。而普通自励磁发电机的备用功率（过载能力）仅具备110%的额定输出功率（ISO3046-1标准要求），要提高发电机的瞬态过载能力必须通过增加发电机的额定输出功率。

可见， PMG发电机非常适合瞬态过载功耗较大，但稳态功耗较低的雷达站应用。比如，14kVA PMG发电机组，具备42kVA/10s的瞬态过载能力，可以完全满足节能型10kVA UPS、一台1P空调及2kVA的用电设备的同时启动要求。

对雷达站应用而言，在同等备用功率下，PMG发电机组较传统发电机组的采购成本基本持平甚至还要低些；同等额定输出功率下，PMG发电机组较传统发电机组具备更高的备用功率。应优先采用PMG发电机组。

6.节能型电源子系统拓扑

节能型电源子系统拓扑的选择，应根据的负荷大小、可靠度要求等实际情况而定。可考虑如下几种方案：

方案1. 对负荷较小，市电供应可靠度较高的雷达站，可采用图7所示的单模块UPS电源子系统拓扑。

方案2. 对负荷较小，市电供应可靠度较差的雷达站，可采用图8所示的UPS模块冗余电源子系统拓扑。

方案3. 对于负符较大；市电可靠性差；地理位置偏远的雷达站，可采用图9所示的大负荷、UPS模块冗余电源子系统拓扑。

                                          图7：单模块UPS电源子系统拓扑

                                          图8：UPS模块冗余电源子系统拓扑

                                  图9：大负荷、UPS模块冗余电源子系统拓扑

7.节能型电源子系统的主要技术规格汇总

1)节能UPS主要技术规格

表6：节能型雷达站电源子系统之UPS主要技术规格

2)节能UPS配套发电机组的主要技术规格

表7：节能型雷达站电源子系统之发电机主要技术规格

五.节能型雷达站电源子系统的效益分析

案例1采用节能型UPS后，仅UPS效率就由原来的57%提高到80%(双变换模式),甚至90%(ECO模式)；节能率至少23%。原雷达站UPS输入总功耗为1933 W/h，改用节能型UPS后，功耗将降到1377W/h，节能556 W/h，24小时节能13344W，一个月节能400.3KW，一年节能4803KW。这样的节能幅度，对供电困难、供电费用较高的海岛雷达站是非常有价值的。如建设中的珠海VTS担杆岛雷达站和外伶仃雷达站，两站均为海岛雷达站，岛上居民采用发电机组自给发电，协议电费每度2.5～3.5元。如果采用节能雷达站设计，一年至少可节电：1.2～1.7万元。

再如珠海VTS荷包岛雷达站，因该站为独立海岛，没有市电供应，采用双柴油发电机与UPS组成“8+8+8”小时供电（即每天每台柴油各自轮流发电8小时，然后停机转由UPS不间断接续剩余的8小时）。该站计划设置成有人值守站，一台定频空调及2路1kVA其他用电设备需要与UPS一并接入发电机。若采用节能型UPS，可采用14kVA柴油发电机组（而传统高耗能雷达站则需22kVA或更大功率发电机组）。英国威尔信14kVA机组较22kVA的每小时燃油消耗节省约1～2L。每天节油16～32L，一年节油5760～11520升。按每升柴油到雷达站的总成本为7～10元计（含人工及运费），采用节能型UPS及发电机组后，每年仅燃油可节约4.0～12万元人民币。

节能雷达站电源子系统的采购成本可能略高于高耗能雷达站电源子系统，但由于前者的运行成本显著低于后者，因而前者的综合成本并不高于后者。特别是在缺电的雷达站，采用了节能电源子系统设计及设备选型后，长期能耗及资金的节约率将显著高于传统高耗能电源子系统。因而，无论是从环保角度还是投资角度，节能型电源子系统均值得采用的。

六.结束语

1.为提高电源子系统的可靠性，不建议采用“三进单出”UPS。不宜采用多UPS（其中一个UPS专供雷达马达）或UPS+EPS（专供雷达马达）组成的多电源故障节点电源子系统。有的VTS雷达站通过将雷达马达脱离出来，单独采用交流供电或EPS供电实现节能，但却牺牲了可靠性。合理的电源子系统设计应该是可靠性与节能型兼顾。

2.大多数UPS标称的效率为满载效率，有的节能产品认证规则也没有对低负载率下的效率指标提出验证要求，如《CSCG1604-2006不间断电源节能产品认证实施规则》。因此建议制定低负载率下的效率的指标要求，以支持产品的选型、采购。

3.节能电源产品是否真正具备高效特性及强过载能力，除了认真研究其手册说明之外，还需要对所选型的产品进行负载仿真或真实带载测试验证，其中UPS及其与发电机的匹配的测试尤为重要。

4.建议采用PDU电源分配单元，并与模块化UPS安装于标准机柜内。该PDU以机柜为单位输出配电。相对传统专用配电箱，PDU能提高电源子系统的整体经济性，减少了机房内电源走线量，增强维护便捷度。

5.雷达站采用节能电源产品后，外电（市电）的高压变电容量应根据实际需求相应降低。如将传统的35kW变电电容量降至15kW等。

参考文献

[1]海航测字(1999)659号 关于发布《船舶交通管理系统设备运行考核办法（试行）》的通知》 中国人民共和国海事局

[2]《柴油发电机组在带 UPS等非线性负载时的问题及解决措施》 周路来

[3]《SANTAK  ARRAY系列MP电源子系统使用手册》

[4]《YD／T1095－2008通信用不间断电源（UPS）》 国家标准 2008-11-1

[5]《CSCG1604-2006不间断电源节能产品认证实施规则》  中标认证中心

[6]《浅析通信备用柴油发电机组选用问题》 艾默生

[7]《柴油发电机组选购的依据》 http://www.kp168.cn/HTML/News_109.html

[8]《关于非线性负载机组选型问题注意》周路来

作者信息

姓    名：陈江彦  

单    位：珠海海事局

通信地址：珠海市情侣中路15号1幢 珠海海事局（邮编519015）

传    真：0756-3333391

办公电话：0756-3360763

移动电话：13825615208

电子邮件：cjy_jason@163.com

MSN: cjy_jason@hotmail.com