UPS供配電系統的可靠性及可測試性

袁維

摘 要：隨著空管自動化系統、內話系統在空管系統中的不斷應用，人們對信息數據的重視程度越來越高，并對供電系統的運行穩定性提出了更高的要求。UPS不僅能在電力故障時持續供電，還能提高供電質量，提升在線式UPS的運行能力，因此，UPS在供配電系統中的推廣普及已是大勢所趨。在空管設備保障系統中，UPS已成為不可或缺的重要設備之一。簡要分析了UPS供配電系統的可靠性和可測試性。

關鍵詞：UPS；供配電系統；空管系統；可測試性

中圖分類號：TM72 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.02.112

UPS（Uninterruptible Power System），即不間斷電源，是將主機與蓄電池相連，通過其他電路將直流電轉化為市電的一種系統設備，主要用于計算機系統、電子設備等特別重要的設備的電力供應。當這些系統設備供電正常時，UPS可以對市電進行穩壓處理，此時，UPS相當于一臺穩壓器；當出現供電故障時，UPS可以立即將直流電轉化為交流電維持系統設備的正常工作，保證硬件不會遭到損壞。可以說，UPS供配電系統極大地滿足了我國民用航空空管系統、醫療系統、網絡系統、監控系統等對電源的可靠性要求，有效解決了供電中斷造成重大事故這一難題，供電故障防御能力較高。

1 UPS供配電系統的可靠性評價指標

1.1 可用性

UPS供配電系統的可用性是指系統易于維護和管理。只有做到這點，才能保證系統能夠提供更多的穩定運行時間，從而將故障不可用時間縮短到最短。

1.2 安全性

UPS供配電系統僅僅滿足可用性條件是遠遠不夠的，而且從關鍵供電需求的角度分析，UPS供電系統除需易于維護和管理外，還要有對嚴重后果的自控能力。也就是說，當局部發生故障或失效時，UPS供配電系統應當有限制整個系統產生嚴重后果的能力。這個能力即為系統的安全性，其安全性與系統的風險意識是緊密相連的，主要取決于系統的框架結構。

1.3 可信性

可用性和安全性可以用系統的可信性來表示，因此，可信性=可用性+安全性。可信性與上述兩個評價指標相比，能夠更加全面地描述用戶對供配電系統的需求。提高UPS供配電系統的可信性可通過采用可維護性更高的UPS產品設備、采用各種系統冗余的技術手段、借助各種技術手段不斷提高管理水平這三個途徑來實現。其中，采用各種系統冗余的技術手段是關鍵手段。

2 UPS供配電系統的可測試性分析

UPS供配電系統的可測試性是指當系統內部存在某種缺陷時，可通過外界檢驗或測試及時發現，而且不會對正常用電產生影響的能力，其對某些關鍵應用具有非同尋常的意義。例如，民航空管設備要求一年365 d、一天24 h連續運行，那么集中化業務平臺的電子系統就要具備全天候業務支撐能力，而且沒有額外的維護時間。

2.1 常見UPS供配電系統的可測試性

UPS供配電系統的可測試性與系統的冗余水平是直接相關的，一般情況下，系統的冗余水平越高，其可測試性越高。常見的UPS供配電系統，例如單機系統在故障時可轉由旁路供電，具備最基本的冗余能力。關鍵設備冗余系統的一臺UPS發生故障時，可由其他UPS設備繼續供電。系統性冗余系統的單個UPS出現故障時，其他系統不受影響，可以繼續供電，該系統是能夠實現容錯功能的UPS系統。從上述UPS供配電系統的冗余程度可以看出，單機UPS供配電系統的可測試性是最差的，一旦UPS出現故障，將造成負載停電的嚴重后果。雖然系統性冗余系統能夠滿足一些實際需求，但在極偶然的情況下，也會發生因UPS電源系統無法承擔高水平負荷而失效的突發事件。對于某些規模較大的計算機系統來說，具有系統性冗余能力的UPS供配電系統的在線測試也存在較大風險。在這樣極端的條件下，如果為了避免風險而取消對系統的完整測試，那么單個UPS故障就有可能直接演變為整個信息系統的崩潰。這種情況往往存在于民航空管空中交通管制系統中，因此，切實提高UPS供配電系統的可測試性對于維護民航空管設備的穩定運行具有重要意義，而且勢在必行。

2.2 提高UPS供配電系統可測試性的途徑

對于具有系統性冗余能力的UPS供配電系統來講，提高其系統可測試性的重要途徑就是采用STS裝置。STS裝置由兩組靜態切換開關組成，每組開關由可控硅組成，借助其旁路開關，可對STS進行在線測試和維護。旁路開關使STS具有極強的可測試性。也就是說，即使STS處于測試狀態，異常問題也不會對負載供電造成任何影響。STS切換時間很短，為毫秒級，不會對后級的大型數據處理系統造成任何影響，而且采用STS裝置的UPS供配電系統可以滿足365 d不間斷運行的窗口檢驗要求。采用STS裝置的UPS供配電系統的測試步驟是先測試STS，確認其性能完善，然后測試相互冗余的UPS供配電機組。

3 結束語

性能完備的UPS供配電系統在系統設計方面與傳統供配電系統有著明顯的區別，其所考慮的可靠性和可測試性問題往往是傳統供配電系統所不具備的，而高等級的UPS供配電系統卻要在這兩點上做到更好——不僅要滿足可用性、安全性、可信性三項指標，而且在沒有維護時間窗口時，同樣要具有可測試性，并且覆蓋系統的整個生命周期。由此可見，可靠性和可測試性已成為衡量UPS供配電系統性能的兩大重要指標。

參考文獻

[1]趙軍.數據中心動力環境建設中發電機及UPS技術探討[J].中國金融電腦，2012（08）：58-63.

[2]歐云.電視臺播控中心UPS供配電系統的設計[J].硅谷，2013（12）：81，83.

[3]楊策.分部冗余式UPS系統在數據中心中的應用[J].智能建筑，2013（08）：34-37.

[4]朱利偉，曹播.電子信息系統UPS冗余設計與供電可靠性問題[J].電氣應用，2009（18）：30-37.

[5]張忠，周光.合肥有線新中心機房供配電系統設計與建設[J].中國有線電視，2013（11）：1278-1282.

〔編輯：王霞〕