随着电力企业自动化程度的不断提高,各种计算机设备对电源的依赖性越来越强,同时也对电源的质量和安全问题提出了更高的要求。文中介绍了云和县电力局中心机房UPS供电系统的实际使用情况,分析了该双机冗余单总线方案中存在的单点瓶颈故障隐患,并从优化供电拓扑配线结构的角度,给出了双机双总线和双开关三单机双总线两种优化方案,同时就供电可靠性、可行性、改造复杂程度等方面对两种方案在理论上进行了分析比较。

随着供电企业深入推进集约化、标准化、精益化、信息化的管理,计算机技术和网络技术在电力调度生产、电网自动化控制、电力优质服务及电力信息资源处理等领域使用日趋广泛,电力企业对计算机及网络系统的依赖程度越来越高,与此同时,也对电力中心机房等信息设备较为集中的重要场所提供稳定电能的UPS供电系统(简称UPS)的可靠性提出了更高的要求。

1   双机冗余单总线供电系统

云和县电力局中心机房建于2007年,位于电力局行政大楼十层,为满足设备可靠性方面的要求,机房核心设备均具有双电源输入能力。目前,机房由两台容量为20kVA的UPS并联供电(在线式UPS)。理论上,整个机房动力系统能提供2×20kVA供电容量,在日常情况下,机房平均总负载为11.8kVA,UPS并机负载率在30%左右。信息中心机房UPS并联方式和配电接线如图1所示。

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UPS输出。考虑到云和县电力局机房UPS供电系统总体负载不大,可以将两台并联的UPS分开,使其单独出线,形成两条总线为设备供电,即所说的双机双总线供电系统。

从图中可以看出，系统总供电容量未发生变化,依旧为2×20kVA，双机双总线供电方案具有两条系统总线，很好地解决了双机冗余单总线供电方案的“单点瓶颈”问题，但分开单独供电之后，两台UPS各以20kVA的容量向连接到各自输出端的负载供电，设备在失去并机大容量负载能力的同时，也使得连接在UPS一端的单电源负载设备显得更加脆弱，一旦其中一台UPS故障，另一台UPS将不能提供并联供电输出能力，所以故障UPS将不得不通过市电旁路来为连接其后端的设备供电，由于旁路引自于非主电源输入的市电，其输入的不稳定性将直接影响到后端负载的供电可靠性。

那么如何通过更好的拓扑设计使得在一台UPS故障情况下,能由另外一台UPS继续向其后端负载供电呢?如果能有一种类似于ATS的装置并能在短时间内对UPS两路输出电源进行切换而不影响设备运行,那么问题也将得到很好的解决。而静态转换开关STS的出现,使电源的不间断切换变成可能。

对于云和县电力局中心机房供电系统而言,UPS设备已存在,实际使用过程中,通过升级UPS元器件和提升设备制造工艺来提高系统的可靠性已不现实,如果能从UPS的冗余技术入手,适当调整系统配线结构,设计更佳的配电拓扑方案,使设备在发生故障时尽可能地缩短平均修复时间,甚至具有一定的“自愈”能力,那么整个UPS系统的可靠性将得到进一步提高。

3.1   双机双总线供电系统

通过上述分析，不管在市电输入端还是在UPS输出端，双机冗余单总线供电方案中的“单点瓶颈”主要原因还是由于只有一条总线，如果能合理地增加一条冗余通道，提高系统关键点的复用性，那么问题就可迎刃而解。

(1)市电输入。在原有设备的基础上,增加一组ATS转换设备,即使在一组ATS发生故障不能转接的情况下,另外一组ATS也能照常工作,至少能为一台UPS提供市电输入