李晨蕾

（中国民用航空西北地区空中交通管理局 陕西西安 710082）

浅谈UPS供电系统及其可靠性

李晨蕾

（中国民用航空西北地区空中交通管理局 陕西西安 710082）

本文以空管某台站一起不安全事件反映出的空管设备UPS供电系统“单点供电”问题为导线，通过描述空管设备几种常见的UPS供电系统及其可靠性，并介绍该台站的UPS供电系统进行改造后的供电模式。

空管供电；UPS；可靠性

1 引言

一般来说，空管设备均要求一主二备三应急，尤其是对于设备运行最重要的供电设备，除过主备用电源，还有发电机组作为最后的供电保障。为了供给设备不间断的纯净电源，在市电和油机供电进入设备之前，都要经过UPS，以提高设备用电的可靠性。然而，通过空管某台站发生的一起的不安全事件，反映出了UPS供电系统的一个致命缺点—单点供电。

2 UPS系统供电方式

空管通信导航监视设施设备负荷保障等级分为空管一级供电保障和空管二级供电保障[1]。咸阳机场空管设备基本分布在新塔台、航管楼、内场各台站以及周边导航台，根据台站环境的不同，UPS的供电方式也不尽相同，下面介绍几种典型的UPS供电方式：

2.1 UPS单机供电方案

UPS单机供电是最简单的UPS供电方式。咸阳机场近场导航台均采用该供电方案，单路市电供电的同时，还配有柴油发电机组，在市电异常时，为后端设备持续供电。由于只有一路UPS电源供电给设备，为了提高可靠性，每部设备除过UPS电源外，还接有蓄电池组，为设备提供最后的供电保障。

2.2 并机互动热备份[2]

并机互动热备份方案两机单体并行运行，通过STS转换开关接入负载，本方案中的两台UPS采用单元互动形式，通过STS开关的预先设置来选择负载由1#UPS或者2#UPS供电，实现负载分配。当任何一台UPS故障无输出时，STS会在几毫秒之内转换到另一台UPS为负载供电，这时无故障UPS承担100%的负载。咸阳机场新塔台及内场雷达站均采用的是这种供电方式。

2.3 “N+X”并机热备份

两台或者多台UPS在同一控制程序下稳定地协调工作，通过并机柜、并机模块或者并机板实现自动并机，自动均分负载。此方案在同一控制程序下协调工作，多机之间需要通讯连接，所以要求UPS是同品牌、同系列、同规格的UPS。这种供电方案的显著优点是可以实现功率平均分配，且过载能力强。咸阳机场航管楼有4部UPS并机运行，大大提高了供电的可靠性。

3 空管某台站UPS供电系统

空管某台站一部10KVA的UPS发生故障，导致与故障UPS连接的空管设备供电中断，三个扇区地空通信失效，造成了严重的影响。为了避免类似的情况再次发生，对该台站UPS供电系统进行了分析。事件发生时，该台站的供电系统如图1所示，故障UPS为1#UPS。从图中可以看出，1#UPS后端负载仅有一路UPS电源供电，一旦UPS故障无法输出，则无法快速供电给后端设备。一般情况下，当UPS发生故障时，UPS的正常动作应为直接跳转到静态旁路，继续为设备供电。然而经厂家分析，该UPS故障原因为主控板DSP故障，UPS无法发出指令给可控硅进行逆变和系统旁路之间的切换。这就是UPS单点供电的问题，在故障发生时，无法进行快速有效地操作，设备风险增大。事件发生后，相关单位立即对该台站供电系统进行改造，改造后的供电系统如图2所示。

由图2可以看出，改造后该台站的设备进行了整合，改造后的UPS供电方式为并机互动热备份方案。从图中也可以看到，改造后UPS供电系统的一个显著特点是每部设备机柜都有两路UPS电源进入，实现了主备电源的分离，单点供电的问题得到了解决。根据该台站的实际情况，选用容量为20kVA的UPS较为合适。该台站容量为20kVA的2#、3#两部UPS本身不具有手动操作至旁路的功能，因此，在改造后的供电系统中，给每部UPS都人为增加了一个手动旁路，当故障发生时，如果设备本身无法自动跳转至静态旁路，则可以进行手动操作切换至旁路，将主用电源切换到市电，继续为后端负载供电。市电和UPS电源的切换是通过ATS完成的。在UPS电源进入设备之前，还要经过STS，以保证每台设备都接有主备两路电源，并在一路电源异常时瞬间切换到另一路电源上。以2#UPS出现故障为例，当2#UPS无法正常输出的时候，ATS检测到上端UPS无输出，立即切换到2#UPS的市电旁路，由市电直接为后端供电。若2#UPS下端ATS故障或UPS电源与市电均无法正常供电，则通过STS的切换，由3#UPS为后端负载供电，仍可保证后端设备的正常用电。该台站经改造后的UPS供电系统，不但将后端设备主备电源分离，解决了UPS单点供电的问题，并对两部UPS增加了市电旁路，这样不但降低了设备的故障风险，还提高了故障时的应急处理效率。

图1 空管某台站原UPS供电系统示意图

图2 空管某台站改造后UPS供电系统示意图

4 结束语

随着UPS电源运用地越来越广泛，人们渐渐发现，UPS电源并未像当初想象般的可靠，增加系统冗余可以大大提高UPS系统可靠性，有效解决单点供电的问题，是目前提高供电系统可靠性最有效的办法。然而设备故障是不可避免，当故障发生时，采取行之有效的应急措施也是至关重要的，作为供电系统的维护人员，必须充分熟悉设备，熟练掌握应急办法，只有从设备和人员两方面入手，才能在真正意义上保障供电系统的可靠性。

[1]民航空管通信导航设施设备供电配置指导材料[S].中国民用航空局空中交通管理局，2015.

[2]郑长玖.UPS冗余热备份方案的探讨与分析[J].空中交通管理，2011.

TN86

A

1004-7344（2016）07-0302-01

2016-2-25

李晨蕾（1987-），女，助理工程师，硕士，主要从事UPS等相关电力设备维护工作。