北京中航弱电系统工程有限公司 尚 明

机场是人们出行的主要区域，弱电控制系统在城市中起到了重要的作用。弱电管理系统的应用，丰富了机场的多种服务功能并提高了机场服务水平。随着互联网技术的飞速发展，越来越多的弱电设备与计算机技术集成在一起，这些弱电设备对弱电质量提出了更高的要求，机场弱电设备的供电要求为一类负载。不过，无论双向用电切换或者启动备用的特殊发电机组，都需要一些时间。在此期间，要想实现机场计算机和弱电系统的正常运行，高质量的UPS电源不能缺少，只有高质量的UPS电源保护机场弱电系统，才能确保机场的日常使用。

1 机场弱电系统的组成及供电要求

1.1 机场弱电系统的组成

机场弱电系统，用专业的话来讲就是航站楼的弱电系统，它由多个系统构建组成，有综合布线系统、信息集成系统、广播系统、航班信息显示系统、离港系统、楼宇自动控制系统、安防监控系统、内部信息调度系统、有线电视系统等不同的系统构建而成，可以说缺少任何一个系统，机场就会失去运营能力[1]。

信息集成系统，这个系统主要包括对信息集成的不同子系统软件的结合，有核心小型机、数据库、新建成航站楼的网络交换机、信息集成调度PC工作站，这是机场弱电系统的核心组成，也是机场弱电系统的核心系统[2]。

离港系统，这是乘客完成值机，并被配载到不同航班，让航空公司可以实现有效控制的主要系统，这个系统包括服务器、数据库系统、离港软件和PC工作站这四个部分组成，对旅客而言，一般登机牌和行李牌的打印，以及登机口的扫描，都离不开离港系统的作用。

航班信息显示系统，这个系统包含服务器、信息发布软件和数据库等不同内容的系统。一般对旅客的实际作用，主要是对旅客进行航班信息的获取、登机信息的获取以及有关于航班的一切信息，都可以在航班信息显示系统都能获取到[3]。旅客可以从机场大屏幕中获得航班的数据信息。

广播系统，主要由语音库、扬声器和广播主机组成。广播系统的作用可以为旅客及时提供当日航班信息、登机广播通知以及所有航班的即时状态的广播。旅客可以从广播系统的扬声器中听到应急广播、业务广播和服务性的广播。

其他机场弱电系统，例如，安防监控系统、综合布线系统、楼宇自动控制系统等不同系统都有着自己的特殊作用，为旅客的安全出行提供便利。这些弱电系统在机场建设中有不同的侧重点，所以机场弱电核心系统有不同的差异，不管有什么差异都主要体现在设备的选型和媒体的介质有区别，后台系统的组成架构没有大的区别。

1.2 机场弱电系统供电要求

机场系统业务使用的服务器、存储、交换机等核心设备是关键或特别关键的重要负载，因此UPS电源需要非常可靠的后备电源，以保证供电的质量和连续性。机场所有弱电系统，主要是由计算机系统、网络设备、电信设施等所构成的相容性负载，UPS系统最适宜供电。但鉴于机场工作环境和设施的特点，电源供电的UPS系统通常需要同时符合下列条件，需要保证UPS电源工作稳定安全，适合于机场内外的工作环境[4]。机场弱电系统在设备操作上具有很强的安全性，技术人员要设计安全性能进行全方位的防护，这样最大程度避免人为造成的故障，减少可能引起的安全事故，尽量使用本地远程管理，利用标准的通信模式，来减少机场弱电系统的损耗，同时避免网络资源的拥堵，这样可以留有足够的空间来实现机场弱电系统的最佳配置效果。

2 UPS电源设备分类及组成

2.1 UPS电源分类

UPS按工作原理，一般可以分成三种，后备式、在线互动式和在线双转换式。这三类UPS的工作方式都有所不同，适合于不同的工作场所。

后备UPS电源在机场供电系统正常工作时将机场供电系统垂直向负荷电源，在机场供电系统超过常规工作或断电时，通过双电源自动开关切换为单电池或逆变电源[5]。这种供电系统优点为构造简单、尺寸较小、成本低，且输入电流范围较窄、输出电流平稳、精度低、开关时间较特定长。该种类型的UPS适合于对电源品质要求不高，且能够承受短时断电的情形，例如家用电脑常配置就是这种类型的UPS电源。

在线互助式UPS电源最大的功效，就是为机场弱电系统的正常负荷电力提供稳定电源，机场电源出现低于稳定电压的情况下，经过UPS电源的配置进行电路输出。当出现异常或电源供应不够的情形下，将切换至转换开关状态，以转换开关进行电池的逆变供电。其优点是输入电流范围较广、噪音低、体积小等特点，但切换过程需要一定时间完成[6]。

在线双转换UPS在机场电能顺利工作时，对机场电源完成整流提供，并提升直流电压供逆变器顺利工作，然后逆变器再向机场负荷供应交换电。提供能量的电池转换器一直保持运行状态，以确保不间断输出。在线双转换式优点，输入电流范围很广，没有开关时间，输出电流平稳和精确，尤其适用于大功率要求，但生产成本较高。目前，在线双转换式UPS电源已经在国内机场有了广泛应用。

2.2 在线双转换式UPS电源组成及功能

在线双变频UPS开关电源主要由整流电压模组（或整流器）、逆变器、静态开关、旁路开关电源系统和监测模组等构成，当外接交换开关电源工作顺利运行时，UPS电源可视其为稳频稳压电源。电池组经过补充为逆变器开关电源，由逆变器提供稳定的交流电。在断电的情形下，电池组再经过逆变器直接给负载用电。

3 UPS电源在机场弱电系统中的实际应用

以青岛胶东国际机场为例，青岛胶东国际机场航站楼，其建筑面积已经达到了140万多平方米，主要有四层，每一层都属于特殊的设备，地下一层是专用的设备管沟，青岛胶东国际机场航站楼属于一类高层建筑，防火分类是一级防火，青岛胶东国际机场扩建工程是航站楼的配套工程，涵盖着最重要的弱电系统，包括离港控制系统、安检信息管理系统、UPS弱电配电系统和机房工程，这几组系统在实际弱电系统中的应用非常普遍。

3.1 机场弱电系统UPS电源供电方式

UPS电源的供电方案一般可以分成UPS集中供电方案和UPS分布式电源方案两类，集中式供电系统一般是指由一个大功率UPS或两个并联的大中功率UPS，为电站整个弱电系统负荷范围供应优质电力，分布式供电系统也是当今最广泛使用的一种配置方式。它针对每个系统中的主要电气设备而定，并配置了适当的中小功率UPS。我国国内机场修建初期，由于所有弱电部分系统都是相对单独的，而当时使用成熟的大功率UPS电源装置极少，于是引入了分布式供电系统。

青岛胶东国际机场航站楼，UPS电源过载、过温、逆变器等故障时可以自动实现自由切换到安全路径，一般可以抵抗超过6kV的高压冲击，还能实现一定的开关保护和限制电流的功能，UPS电源全程是智能化操作，还能实现在线诊断和报警，并且可以进行24小时的监视控制作用，最重要的是有对电池实现检测和电池放电维护的重要功能。

3.2 机场弱电系统供电方式的选择

3.2.1 机场单机集中供电

这种供电方式主要是单台UPS来完成，对所有机场的负载进行供电，这套系统结构比较简单，占地面积比较小，不需要花太多的钱就能完成采购，但是此方案对UPS电源设备有着极高的要求，需要有安全可靠性，如果UPS电源出现故障，会导致整个机场弱点系统失去电力，最终导致整个弱点系统瘫痪，给机场带来严重的经济损失和安全风险。

3.2.2 机场双机并联集中供电

机场使用这种供电方式一般主要是两台并联运行的UPS向机场所有系统负载进行供电，两台UPS是均分负载，这种供电方式的可靠性，明显优于单机集中供电，但对这个系统的资金投入较大。

3.2.3 机场双机双总线集中供电

机场使用，这种供电方式一般是两台并联运行的UPS完成，对机场所有负载完成供电操作，两台UPS平分负载。这两台UPS的输出端口一般都是由STS进行控制完成供电负载，同时双机工作需要独立性，可以减少产生故障对彼此的影响，这种供电方式的安全可靠性极强，但需要的投资费用不小。

3.3 机场弱电系统分散供电方式的实际应用

3.3.1 单机分散供电的应用

在这种供电模式下，每个系统都由单个UPS向负载供电。这意味着机场上的每个弱电系统都配备了独立的监控系统和带有独立电池的独立电源UPS。在这种供电方式下，UPS电源相互独立，互不影响。一台设备的故障只会影响它所在的系统，这种方法涉及大量的UPS电源和运营后期大量维护和检查工作。

3.3.2 双机分散供电的应用

在这种配电方案下，每个系统都由两个与负载并联工作的UPS配电，两个UPS均分负荷并互为备用。该种方法要求大规模的UPS供电装置，设备购买成本高昂。与独立分布式电源模式相比，可靠性大大提高。现在，我国城市机场中也有不少的机场都选择了这种供电方式。

4 机场UPS电源系统的原则和考虑因素

规范的UPS电源，应该符合下列条件，即使机场用电中断时，仍能为最大负荷电源，并确保为关键负荷不间断电源，同时保持电流方向和频率，以保障最大负荷不受外部影响。当UPS系统选为电源时，输入电流范围、输出电流精度、暂态电流稳定性、输入输出频率的范围及准确度、功率因数、波峰因数、限流功能、超载功能、平均开机时限、平均故障时限、电池组保护、电脑数据处理能力、并行度、谐波传动控制能力、抗干扰能力等，都必须兼顾应用环境条件、性价比、售后服务能力等因素。在实际使用中，使用者都应当熟悉UPS电源的工作情况和有关信息。可由UPS电源控制系统的计算机处理器操控，并利用系统菜单调出有关信息，包括UPS电源的工作状况、负荷能力、电池残余放电时间、电池电压、报警内容等各种信息。数据处理和运行记录及系统设定参数给机场平时运行和保养弱电设备带来了方便。

5 机场弱电系统UPS电源容量的选取

实际负载情况：p=∑pi/f即实际所有负载的总和∑pi，再除以功率因数f，f=0.6～0.8，即可得到实际负载容量p。

预留扩容：考虑到业务发展的可能，在不追加大量投资情况下，增加UPS输出容量。

输出电压：UPS输出电压是指市电经过UPS整形、滤波、稳压等一系列措施后输出的供等负载设备使用的电压。这种电压一般都比市电电压干净，没有杂质讯号。通常UPS的输出交流电压应该稳定在220V，不能有过多偏差。

输出电压频率：一般电网标准频率是50Hz或者60Hz，UPS允许市电频率有一定的变化范围，在这个范围内，UPS同步跟踪市电频率，超出则以本机频率输出。这个实际输出的频率就是输出电压频率。

下面举例说明：以3000VA UPS，功率因数0.8，逆变效率0.9，延时4小时为例，计算步骤如下：

每一步：查UPS参数，得UPS逆变器启动电压（电池组电压）：U=96V，选用电池额定电压：U1=12V，得出每组电池数量：N=U÷U1=96V÷12V=8节/组；

第二步：套用公式，电池安时数（AH）=3000VA×0.8×4h÷96V÷0.9=111AH；

第三步：选用合适的电池，以上结果得出需要111AH的蓄电池才能满足4小时的供电，但是常规蓄电池一般没有容量为111AH的，且需要8节/1组，我们可以选择2组（16节）65AH的蓄电池并联进行配置，根据上面公式其延时时间为：65AH×2÷3000VA÷0.8×96V×0.9=4.68小时。

最终，通过工程技术人员的不懈努力，实现了机场航站楼供电系统（UPS电源）的布线和安装工作顺利完成，投入实际的使用过程中。UPS电源在机场弱电系统的实际应用主要针对不同航站楼的核心机房，完成这些机房的供电任务，这样才能保障航站楼的弱电系统可以正常运用，UPS电源系统可以在紧急情况，一般是出现电压不稳或者突发停电的情况下，实现核心机房的正常供电，确保日常航站楼的系统稳定运行。在未来运行过程中，机场可以考虑将一些有用的核心设备接入到UPS系统中，这样更完美实现机场UPS电源系统的实际应用，实现机场弱电系统的最佳服务状态。

综上，伴随着我国信息化社会经济高速发展，互联网技术的发展对机场有着较大的发展影响，机场不同的建筑及弱电系统都朝着智能化方向转变，机场会使用UPS的情况逐渐增多，需要在满足旅客出行的基本前提下，要保障不同系统安全运行，设计中需要推广使用最新的UPS系统，这样可以提升弱电系统的安全性，对机场运行效率有显著的提升。