不間斷電源可靠性和可維護性的探究

高凱林

摘? ?要：UPS電源能夠提供持續、穩定的電力供應，在民航空管系統中有廣泛的應用。文章研究UPS電源可靠性及可維護性，積累UPS電源應用經驗，促進民航空管系統穩定、高效運行。

關鍵詞：UPS電源;可靠性;可維護性

民航空管對信息化系統的依賴程度逐漸增加，同時也給系統供電穩定性提出了更高的要求。目前，不間斷電源成為民航空管信息系統的主要供能方式。為在空管信息化系統中合理運用不間斷電源，需對其可靠性及可維護性進行客觀分析。

1? ? 不間斷電源的可靠性

1.1? 不間斷電源

不間斷電源（Uninterruptible Power System，UPS）連通主機和蓄電池，完成直流電向市電的轉換，為信息系統、網絡系統及其他電子設備提供穩定的電力供應。常規的不間斷電源系統涵蓋整流回路、充電回路、逆變回路、蓄電池、開關等結構。交流電經整流回路的處理被轉變為直流電，對蓄電池進行選擇性充電，再通過逆變回路的處理轉化為脈沖寬度調制（Pulse Width Modulation，PWM）型正弦波電源。

1.2? 不間斷電源的可靠性

（1）在線UPS。在線UPS在運行過程中能自動抵消電網帶來的干擾，降低負荷影響。當供電電壓相對穩定時，電網與其他設備之間的轉換速度提升，例如，電網與蓄電池之間可達到實時切換。若在供電過程中突發電壓失穩問題，此時在線UPS就會自動啟動，繼續對系統進行供電。若電壓未出現異常波動，則電流會被突波抑制設備處理轉換為直流電，再經過逆變轉換器轉化為交流電，供應各類設備的用電需求。（2）后備UPS。后備UPS具備穩定電壓的功能，可有效緩解供電電壓波動的問題，但無法對電網中的干擾信號進行抑制。若系統突發斷電問題或電壓下降至170 V，蓄電池以逆變器作為負載為系統提供穩定的交流電。當供電電壓正常時，旁路通道中電流轉變為交流電。開關轉換后，自動進行供電活動，此時逆變器停止運行，以達到節約電能的目的。（3）互動UPS?；邮経PS處于常備狀態，當互動UPS運行時，所需的電流轉換時間很短，可有效提升供電電壓的可靠性。但由于互動UPS一般使用雙向充電器，充電效果并不好，進而導致UPS無法正常運行。因此，在互動UPS系統中，需安裝電力轉換器，將其設置在逆變器及充電器當中，提升電池充電速度。斷電時，變向轉換器取代逆變器，將電池中存儲的電能轉化為交流電負載。

1.3? 不間斷電源可靠性提升

UPS系統元件、運行條件、運行荷載均可能影響其可靠性，需對電源選型及安裝過程作重點關注。以獨立運行的UPS為例，電源型號選擇完畢后，應確保其額定電流高于基準電流30%[1]。在集中配置UPS電源中，需合理調節負載，確保三相負載平衡。定期進行放電實驗，檢查電池容量是否滿足供電需求，延長電池使用壽命。優選UPS并聯供電方案，達到更高的可靠性。

2? ? 不間斷電源的可維護性

2.1? 可維護性介紹

不間斷電源的可維護性指單次故障維護的平均時間，維護用時在一定程度上決定不間斷電源的使用性能，且存在如下關系：平均維護用時與電源維修率之間呈反比例關系。在民航空管信息系統中，不間斷電源維護過程中發生故障占總故障數的1/10左右，表明電源可維護性與可靠性之間也存在相互影響關系。在實際工作中，出于經濟性的考慮常將可維護性忽視，不間斷電源的可維護性越高，其在維護過程中不間斷的時長越短。

2.2? 不間斷電源的可維護性

不同階段的不間斷電源在可維護性上發生明顯的變動。例如，第一代不間斷電源的供電原理為借助機械慣性存儲電能，并依靠電動機、發電機等裝置進行不間斷供電，但這種狀態維持的時間較短，且電源運行產生較大的噪音。第二代不間斷電源發生故障時，需要返廠維修，運維管理人員很難開展相關操作，因此一旦電源出現故障，就可能導致長時間無法正常運行的情況，給民航空管工作帶來不小的影響。第三代不間斷電源為高頻模式，其可維護性得到顯著提升，平均維護時間更短，數小時內即可完成故障維修工作。目前，相關技術進一步發展，各類新的元件設備不斷研發，不間斷電源可維護性研究的重點逐漸轉移到電源自我修復及修復時長的進一步縮短上。第四代不間斷電源為模塊化高頻UPS，該類型的不間斷電源在可維護性上又取得新的突破，維護技術難度顯著降低。例如，容量在50 kVA之內的小型UPS，維護人員使用模塊熱插拔技術即可自主完成電源維修、擴容活動，且相關活動用時僅停留在分鐘級別。而對于容量超過200 kV的UPS，可利用模塊隔離技術，通過在線分、合模塊即可定位到故障點并開展維修作業，維修時間大大縮短，且其他模塊正常運行，保證其余部分電源的可用性。

3? ? 結語

民航航班密度增加使得空管信息化系統承擔更高的協調、管理壓力，信息化系統運行穩定與民航安全之間產生更大的關聯性。在信息化系統運維管理及優化升級過程中，重點關注不間斷電源設施的維護與更新，為系統正常運行提供穩定、連續的電源供應，進一步提高民航空管工作水平。

[參考文獻]

[1]趙鶴群.UPS電源供電可靠性相關分析[J].電子技術與軟件工程，2017（22）：239.