UPS电源系统在线割接方案研究

UPS电源系统在线割接方案研究

【摘 要】本文提出两种UPS电源在线割接方案，对两种方案行研究和比较，阐述了UPS在线割接的方案原理、实施步骤和需要注意的问题；同时，结合通信行业UPS电源系统运行及维护现状，针对性给出UPS电源系统在线割接解决途径、方案，方案经过多次实践检验，具有可靠、安全的特点。

【关键词】UPS电源系统；在线割接

0 引言

UPS系统是交流电源设备，蓄电池提供的电能经过逆变后才能供电给通信设备，如果UPS故障很可能导致负载切换，失去保护；此外，交流电源需要在电压差、频率差及相位差都为0的条件下才能并接。因此，UPS系统的维护、割接难度远大于高频开关电源系统，UPS系统故障导致通信设备断电宕机发生的概率也大于前者。

UPS的割接，是通信电源专业工作不可缺少的一环，在割接过程中不间断供电是保证通信畅通的必要条件。所以，UPS的在线割接是电源维护的必要手段。

由于在通信网中一般使用在线式双变换（AC-DC-AC）UPS设备的1+1并机方式（或者双母线方式）供电（见图1），本文仅对在线式1+1并机UPS系统的割接方案进行研究、探讨。此外，本文仅讨论具体割接操作，对实际割接工作涉及的相关管理流程不作阐述。

图1 在线式UPS 1+1并机系统示意图

1 UPS在线割接方案

1.1 采用临时UPS作保障电源的割接方案

1.1.1 方案原理

采用临时UPS作保障电源的割接方案（简称方案一，下同），原理如图2所示。其主要思路是：利用临时UPS作为原UPS和新UPS的输入电源，保证原UPS和新UPS在并机时满足交流系统并机条件，在并机后将负载转移至新UPS，然后将原UPS、临时UPS拆除。

本文在介绍方案一时，选用原UPS输出屏的配置有备用输入开关的特例。如果没有配置备用输入开关，可选取容量符合要求（根据负载大小确定）的备用输出开关临时反供电来代替备用输入总开关（见图2所示）。

1.1.2 方案实施

前期准备工作。前期准备工作包括：

1）新建UPS及临时UPS的安装、调试；割接方案的细化。

2）电缆（新建永久电缆、临时电缆）敷设。

3）原UPS、新UPS及临时UPS的性能检查，特别是是原UPS的单机间的负载切换。

4）各种开关性能和电缆绝缘的检查 。

割接操作。主要割接步骤、顺序如下：

1）断开新UPS的输入，由临时UPS连接临时电缆C2至新UPS，使新UPS由临时UPS供电。新UPS输出开关应断开。

2）断开原UPS的输入，由临时UPS连接临时电缆C1至原UPS，使原UPS由临时UPS供电。

3）将原UPS切换至旁路供电。

4）将新UPS切换至旁路供电。

5）闭合新UPS输出开关，新UPS供电至UPS输出屏的备用输出总开关。

图2 采用临时UPS作保障电源割接方案

6）测量备用输出总开关的输入、输出端子（上、下桩）的电压差。

同相上、下桩端子（即A相上桩、下桩，B相上桩、下桩，C相上桩、下桩）间电压差应为0，异相上、下桩端子（即A相上桩与B相、C相下桩，B相上桩与A相、C相下桩，C相上桩与A相、B相下桩）间电压应和UPS的输出完全一致。如果满足前述条件，则继续下一步骤。否则，需进行检查。

7）测量输出屏主用输出总开关的三相电流值L并记录；拆除主用、备用输出总开关间的连锁装置，并闭合备用输出总开关；再测量主用输出总开关的电流值J、备用输出总开关的电流值K，L应等于J+K。如果满足前述条件，可继续下一步骤。否则，则说明并机不成功，应停止进一步操作。

一般来说，由于回路阻抗不同，主用、备用输出总开关并不均流，但电流值接近。

8）断开主用输出总开关；恢复主用、备用输出总开关间的连锁装置；测量

备用输出总开关电流值M。在负载波动不大的情况下，L应与M一致。

9）将新UPS转至逆变供电，检查新UPS运行是否正常，若正常则拆除临时电缆C2，接入永久电缆。

10）关闭并拆除原UPS、临时UPS以及电缆C1、C3。割接完成。

1.2 采用新建UPS作为保障电源的优化割接方案

1.2.1 方案原理

采用新建UPS作为保障电源的优化割接方案（简称方案二，下同），原理如图3所示。其主要思路是：利用新UPS作为原UPS输入电源，保证原UPS和新UPS在并机时满足交流系统并机条件，在并机后将负载转移至新UPS，然后将原UPS拆除。

本文在介绍方案二时，选取原UPS输出屏没有配置备用输入总开关的特例。此时，选取容量合适的备用输出分路开关就十分必要。在实际工作中，UPS输出屏的输出分路开关可能全部使用，为了保证多数负载在割接过程不断电，对部分不重要的负载临时下电腾出开关以供割接使用。

1.2.2 方案实施

前期准备工作。前期准备工作同上。

割接操作。主要割接步骤、顺序如下：

1）断开原UPS的输入，拆除电缆C1。

2）由新UPS连接临时电缆C3至原UPS，使原UPS由新UPS供电。

3）将原UPS切换至旁路供电。

4）由新UPS连接临时电缆C4至输出屏备用输出分路开关S2。此时S2应处于断开状态。

5）测量分路开关S2的输入、输出端子（上、下桩）的电压差。

同相上、下桩端子间电压差应为0，异相上、下桩端子间电压应和新UPS的输出完全一致。如果满足前述条件，则继续下一步骤。否则，则发生了接线相序错误或者原UPS未转旁路供电，应停止进一步操作。图3 采用新建UPS作为保障电源的优化割接方案

6）测量输出屏输出总开关S1的三相电流值L1并记录；并闭合备用输出分

路开关S2；再测量输出总开关S1的电流值J1、备用输出分路开关S2的电流值K1，L1应等于J1+K1。如果满足前述条件，可继续下一步骤。否则，则说明S1、S2分担负载不成功，应停止进一步操作。

7）断开输出总开关S1；测量备用输出分路开关S2电流值M1。在负载波动不大的情况下，L1应等与M1。

8）拆除电缆C2。由新UPS连接电缆C5至输出屏输出总开关S1。此时，S1应处于断开状态。

9）测量开关S1的输入、输出端子（上、下桩）的电压差。

同相上、下桩端子间电压差应为0，异相上、下桩端子间电压应和新UPS的输出完全一致。如果满足前述条件，则继续下一步骤。否则，则发生了接线相序错误，应停止进一步操作。

10）闭合输出屏输出总开关S1；测量S1的三相电流值N1并记录；再测量备用输出分路开关S2的电流值F1， N1+F1应等于M1或者L1。如果满足前述条件，可继续下一步骤。否则，则说明S1、S2分担负载不成功，应停止进一步操作。

11）断开开关S2。关闭并拆除原UPS以及电缆C3、C4。割接完成。

2 两种割接方案的比较

方案一、二都需要耗费临时电缆，方案一需要租借临时UPS。在经济性上，主要由临时电缆的长度、租借UPS的价格决定。如果UPS上级配电柜与UPS见的电缆敷设距离较长时，采用方案二成本较低；此外，如果无法获取临时UPS，方案二就是唯一选择。

在割接操作的复杂性上，方案二较方案一复杂，方案一的操作步骤较为简单、明了。方案二需要在UPS输出屏的开关上作4次合断，方案一只需两次，每次闭合开关都需谨慎地核对测量电压、电流。

在工程量上，方案一要大于方案二。方案一需敷设、拆除三条临时电缆及一台临时UPS，且需对临时UPS使用的蓄电池组割接回新UPS（一般会利用新建UPS的蓄电池给临时UPS，蓄电池无法租借）；而方案二则最多仅需拆除两条临时电缆（如果UPS输出屏配置有备用总开关，则只需一条临时电缆）。

在实际割接中，选取哪种方案，应结合现场具体情况，综合比较后确定。

3 UPS在线割接需要注意几个原则

UPS在线割接的操作难度及风险要高于开关电源的在线割接，在操作过程中

稍有不慎就可能造成通信设备掉电宕机。割接方案的细化、相关准备工作、现场指挥以及具体操作都尤为重要。根据广州公司近几次UPS在线割接的经验，以下几点需注意。

原则一，割接操作时间要最短。操作时间越短，发生误操作等意外情况的几率越小。因此可以放在前期准备工作开展的工作尽量前移。

原则二，每一步操作需确认无误后方可进行下一步操作。若操作的结果与预期不符，需退回上一步，找出问题；若无法找到问题原因，应停止割接，恢复原有供电。

原则三，采用操作票制，操作人员和监督人员分开。行之有效的方法是，将方案细化成操作表格，每执行完一步，由现场指挥人员担任监督确认一步。

在意外发生时，应立即启动应急预案，将故障影响控制在最小范围。

4 结语

本文所介绍的两个方案，在中国移动广州分公司的工程割接中，都有采用。从本文方案述及的相关操作可以得知，在UPS系统的设计、建设时，配置一定数量的备用开关是十分必要的；由此外，若需进行在线割接，UPS的供电方式采取1+1并机方式（或者双母线方式）易于开展，其它方式则容易造成并机失败。实际割接的应用证明本文所述割接方案有一定的创新性和实用性，对通信电源的维护工作具有一定的借鉴意义。

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