通信UPS供電系統(tǒng)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。容量配置過大，蓄電池不能充分被利用，浪費資源；容量配置過小，又不能滿足用戶對后備時間的要求，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間內(nèi)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。其中后備時間應大于從市電中斷到恢復的時間或到發(fā)電機組正常供電所需時間（前級供電系統(tǒng)配有發(fā)電機組），若此段時間較長，則應配置外接的長延時的電池組，但此時應確認UPS 內(nèi)部整流器有能力對外接大容量電池組進行充電，否則應配置外接充電器。現(xiàn)在通信局（站）要求油機在停電后的啟動時間為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 的后備電池延遲時間（按UPS 帶滿負載計算）一般選擇1 小時為宜。

　　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，我們很難說出哪種計算方法是最準確的，各種計算方法各有側重點，在實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合來選擇適合的電池容量計算方法。其中恒流法比較簡便，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--理想備用小時數(shù)（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(shù)（查表）

　　舉例：愛默生系列120KVA UPS 后備時間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(shù)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(tǒng)的可靠性、便于UPS 系統(tǒng)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，考慮方案時要根據(jù)實際負載情況，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：

　?。?）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100% 地承擔負載電流，故障時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)，故稱為熱備份。此系統(tǒng)結構及控制簡單，但存在以下缺點：主機長時間工作，而從機處于長期待機狀態(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)旁路故障時將可能中斷整個系統(tǒng)供電，出現(xiàn)瓶頸故障；系統(tǒng)負載不能超過單機容量且以后無法擴容。

　?。?）并聯(lián)冗余。將多于兩臺同型號、同功率的UPS，通過并機柜、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，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(xiàn)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，是UPS 均分負載。此種方式目前常有兩種結構，一種是UPS 通過外加并機柜方式并聯(lián)，并機柜提供同步及多機均流控制，同時提供并聯(lián)系統(tǒng)的總靜態(tài)旁路；另一種是在每臺UPS 內(nèi)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)點是易于擴容（采用并機柜方式時應將并機柜按終期考慮），通過冗余備份提高供電可靠性。但也存在一些缺點：采用并機柜方式，一般會使并機柜成為系統(tǒng)的公共瓶頸點，一旦其內(nèi)部失控或故障，會導致整個系統(tǒng)供電失??；此外由于各臺UPS 輸出量參數(shù)難以保持完全一致，也會導致各UPS 在向負載供電同時，還在UPS 內(nèi)部的逆變器間形成環(huán)流，當環(huán)流過大，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大，將使逆變器的功率放大元件老化速度失衡，也會引發(fā)故障，一般來說，供電系統(tǒng)中并機數(shù)量越多，UPS 電源系統(tǒng)發(fā)生故障的概率也越大。