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山西电厂运用APCUPS电源作为备用电源

2020/2/29 16:02:12

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详细介绍
热备份连接是指当单台APCUPS电源不能满足用户提出的供电可靠性要求时,就需要再接入一台同规格的单机来提高可靠性。任何具有旁路环节的 UPS 都可以进行热备份连接,这种连接非常简单,当把 UPS1 作为主输出电源而把 USP2 作为备用机时,只需将备用机 UPS2 的输出与UPS1 的旁路输入端相连就可以了,不过此时 UPS1 的旁路输入端一定要与其输入端断开。在正常情况下,由 UPSl 向负载供电,而 UPS2 处于热备份状态空载运行;当 UPSl 故障时,UPS2 投入运行,接替 UPSl 继续向负载供电。只有当 UPS2 过载或逆变器故障时,才闭合 UPS2 的旁路开关,负载转为由市电供电。为节约投资,还可以采用 N+1 多机主备冗余供电,即二台以上的主机APCUPS电源的旁路开关一起连接到备机 UPS 的输出上

   两台热备份连接的 UPS 系统可靠性比单台 UPS 的可靠性提高了两个数量级,并且这种系统的连接方式简单易行,即使是不同品牌的机器,只要规格、容量相同,就可连接,不需再增加另外的设备。若两台不同容量的 UPS 相连,其容量只能按最小的那一台计算。

单台 UPS 处于旁路工作状态时,负载不受 UPS 保护。此时,如果发生交流电中断、过压等故障,就将造成负载电源供应中断或设备损坏。因此,很自然想到用一台 UPS 的输出作为另一台 UPS 主机的静态旁路电源,这就是双机主备冗余供电,也叫双机串联冗余供电,如图2-1 所示。
(1)工作原理简述
①正常情况下,负载的工作电源由 UPS 主机的逆变器提供,备机处于空载运行状态。
②UPS1 主机故障时,主机转为旁路供电,此时 UPS2 备机的逆变器输出通过主机静态旁路开关供给负载电源。UPS 主机故障转为旁路在毫微秒的时间内完成,不会产生负载电源中断。
③备机故障时,备机转为旁路。此时主机的静态旁路输入的不再是备机的逆变器输出,而是交流电经过备机的静态旁路开关供给,此时相当于主机单机工作。
④UP 主、备机同时故障时,UPS 主、备机同时转为旁路工作,交流电经过备机的静态旁路开关,再经主机的静态旁路开关供给负载电源。当然,APCUPS电源主、备机同时故障的可能性极小。
(2)优点
①安装方便,易于实现。只要 UPS 主机具有独立的静态旁路输入口,就可以很容易地实现 UPS 主、备机冗余供电,甚至是不同型号、不同品牌的 UPS,都可以很方便地组成双机冗余供电。
②可靠性高。系统调试时,只要将 UPS 主、备机的输出电压调整一致即可。根据实际经验,UPS 双机主、备冗余供电的可靠性高于双机并联冗余供电。
(3)缺点
双机冗余提高了 UPS 电源供电系统的可靠性,但存在以下一些缺点。
①主APCUPS电源本身发生故障时,可能无法切换而造成输出中断。当主 UPS 内部电源板或电源模块发生故障时,主 UPS 会立即停止工作,输出中断。此时,主 UPS 也不可能再从静态开关转向旁路,这时即使从 UPS 是好的也无济于事,整个计算机系统的供电将被中断。当主 UPS 控制电路出现问题后,在逆变器烧毁的瞬间 (此时不满足切换条件)及出现一些其他原因时, 也可能会出现静态开关不切换而造成供电中断的现象。
②切换瞬时输出出现间断。UPS 供电系统为保证输出波形连续,采用先合后断技术,即旁路通过静态开关与逆变器输出有一叠加过程以保证输出无间断,但这两路电压必须保证频率、相位相幅值完全一致,否则将有可能造成切换过程申输出的不连续。在频率正常的情况下,主APCUPS电源为带载工况,从 UPS 为空载。而在电网频率偏离 UPS 跟踪频率范围时, UPS 将启动自身晶体振荡器,由于两台 UPS 为独立系统,无法进行 “锁相”跟踪,如在此时发生切换过程,输出波形将会有更大的输出间断时间。特别是在主 UPS 逆变器发生故障,强行切换时, 由于无法进行正常跟踪,将有可能出现较大的间断时间,甚至切换失败
③在双机主备冗余方式的供电系统中,增加了两个公共故障点。一旦主 UPS 静态开关出现故障,此时又要求切换,则会造成负载供电中断。发生过载时,主、从 UPS 将依次转旁路, 这时 UPS 的静态开关如出现问题,也将造成输出中断。
④设备使用效率低。在整个供电过程中,始终有一台 UPS 长期闲置不用,使用效率低, 并且备份 UPS 的蓄电池长期处于浮充状态下,蓄电池无法放电,使用寿命大大缩短。但可以增加一个主从转换装置,定期将主机与从机进行转换,对主、从机的蓄电池轮流充放电,以解决此问题。但是在主、从转换过程中,从机处于空载运行状态,一旦出现切换过程,负载量将从 0 突变到 100%,整流器和逆变器将受到大电流冲击,易于损坏,影响正常输出,甚至断电。
⑤维修困难。当主机发生故障,切换到从机供电时,用户负载不能停机,无法关闭主APCUPS电源进行维修。一旦从机出现故障,会造成整个供电系统中断。
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