通信UPS供電系統合理化配置的探討

　　3 UPS蓄電池容量的配置

　　合理選擇蓄電池的容量，是UPS 對負載設備正常供電的重要保證。容量配置過(guò)大，蓄電池不能充分被利用，浪費資源；容量配置過(guò)小，又不能滿(mǎn)足用戶(hù)對后備時(shí)間的要求，且對電池的壽命不利。

　　蓄電池容量選擇應遵循以下原則：即蓄電池必須在后備時(shí)間內供電給逆變器，且在額定負載下，蓄電池組電壓不應下降到逆變器所允許的最低電壓以下。其中后備時(shí)間應大于從市電中斷到恢復的時(shí)間或到發(fā)電機組正常供電所需時(shí)間（前級供電系統配有發(fā)電機組），若此段時(shí)間較長(cháng)，則應配置外接的長(cháng)延時(shí)的電池組，但此時(shí)應確認UPS 內部整流器有能力對外接大容量電池組進(jìn)行充電，否則應配置外接充電器?，F在通信局（站）要求油機在停電后的啟動(dòng)時(shí)間為15 分鐘，并且對于UPS 運行中以并機冗余供電方式達到的實(shí)際帶載為60%左右，因此建議每臺中、大型UPS 的后備電池延遲時(shí)間（按UPS 帶滿(mǎn)負載計算）一般選擇1 小時(shí)為宜。

　　UPS 后備蓄電池的容量計算方法很多，恒功率法（查表法）、估算法、電源法、恒流法等，不同的計算方法有不同的結果，我們很難說(shuō)出哪種計算方法是最準確的，各種計算方法各有側重點(diǎn)，在實(shí)際應用中需要綜合考慮蓄電池的使用情況，UPS 所帶負載情況以及應用的場(chǎng)合來(lái)選擇適合的電池容量計算方法。其中恒流法比較簡(jiǎn)便，適合所有品牌電池的計算，是粗略的電池配置方法。

　　恒流法計算公式：C=（P×T）/（V×η×K），

　　其中：C--蓄電池容量（AH）、P--負載功率（W）、T--理想備用小時(shí)數（h）、V--UPS 蓄電池組額定電壓（V）、η--蓄電池逆變效率（查表）、K--蓄電池放電系數（查表）

　　舉例：愛(ài)默生系列120KVA UPS 后備時(shí)間1h，選用華日2V 系列蓄電池。估算蓄電池容量。

　　解：UPS 一般功率因數為0.8，P＝PUPS×0.8＝120000×0.8＝96000（W），V＝192×2＝ 384（V），查表取η＝0.9、K＝0.3

　　C=（P×T）/（V×η×K）=（96000×1）/（384×0.9×0.3）=926（AH）即選擇2V500AH 蓄電池2 組，即可滿(mǎn)足使用。

　　4 并機冗余運行方式的選擇

　　在通信局（站）中，通信設備是不允許停電的，為了提高UPS 系統的可靠性、便于UPS 系統的擴容和定期檢修維護，常采用并機冗余運行方式。冗余連接方式有多種，各有優(yōu)缺點(diǎn)，考慮方案時(shí)要根據實(shí)際負載情況，選擇合適的模式。當前并機冗余運行方式大致可分為兩大類(lèi)：

　?。?）熱備份（即串聯(lián)冗余)。UPS 有主機和從機之分，其基本原理是：主機正常時(shí)100% 地承擔負載電流，故障時(shí)由從機提供后備電源。由于備用UPS 是在主機旁路處在等待工作狀態(tài)，故稱(chēng)為熱備份。此系統結構及控制簡(jiǎn)單，但存在以下缺點(diǎn)：主機長(cháng)時(shí)間工作，而從機處于長(cháng)期待機狀態(tài)，兩機的元件老化程度不均勻，且從機所配蓄電池長(cháng)期處于浮充狀態(tài)，影響蓄電池壽命；在從機供電的狀態(tài)下，主機靜態(tài)旁路故障時(shí)將可能中斷整個(gè)系統供電，出現瓶頸故障；系統負載不能超過(guò)單機容量且以后無(wú)法擴容。

　?。?）并聯(lián)冗余。將多于兩臺同型號、同功率的UPS，通過(guò)并機柜、并機模塊或并機板，把輸出端并接而成。目的是為了共同分擔負載功率，其基本原理是：正常情況下，兩臺UPS 均由逆變器輸出，平分負載和電流，當一臺UPS 故障時(shí)，由剩下的一臺UPS 承擔全部負載。三機并聯(lián)也是常用的一種方式，比如對于60KVA 的負載，我們可以考慮三臺30KVA 并聯(lián)，即使一臺UPS 出現故障，另兩臺UPS 仍然可以承擔全部負載，此為N+1 并聯(lián)冗余。并聯(lián)冗余的本質(zhì)，是UPS 均分負載。此種方式目前常有兩種結構，一種是UPS 通過(guò)外加并機柜方式并聯(lián)，并機柜提供同步及多機均流控制，同時(shí)提供并聯(lián)系統的總靜態(tài)旁路；另一種是在每臺UPS 內安裝一套邏輯控制板，控制各臺機器的同步及均流輸出。此方案的優(yōu)點(diǎn)是易于擴容（采用并機柜方式時(shí)應將并機柜按終期考慮），通過(guò)冗余備份提高供電可靠性。但也存在一些缺點(diǎn)：采用并機柜方式，一般會(huì )使并機柜成為系統的公共瓶頸點(diǎn)，一旦其內部失控或故障，會(huì )導致整個(gè)系統供電失??；此外由于各臺UPS 輸出量參數難以保持完全一致，也會(huì )導致各UPS 在向負載供電同時(shí)，還在UPS 內部的逆變器間形成環(huán)流，當環(huán)流過(guò)大，將直接危及逆變器安全；如果各UPS 向負載供電的電流差異過(guò)大，將使逆變器的功率放大元件老化速度失衡，也會(huì )引發(fā)故障，一般來(lái)說(shuō)，供電系統中并機數量越多，UPS 電源系統發(fā)生故障的概率也越大。