UPS供配电系统的可靠性及可测试性

袁维

摘 要：随着空管自动化系统、内话系统在空管系统中的不断应用，人们对信息数据的重视程度越来越高，并对供电系统的运行稳定性提出了更高的要求。UPS不仅能在电力故障时持续供电，还能提高供电质量，提升在线式UPS的运行能力，因此，UPS在供配电系统中的推广普及已是大势所趋。在空管设备保障系统中，UPS已成为不可或缺的重要设备之一。简要分析了UPS供配电系统的可靠性和可测试性。

关键词：UPS；供配电系统；空管系统；可测试性

中图分类号：TM72 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.02.112

UPS（Uninterruptible Power System），即不间断电源，是将主机与蓄电池相连，通过其他电路将直流电转化为市电的一种系统设备，主要用于计算机系统、电子设备等特别重要的设备的电力供应。当这些系统设备供电正常时，UPS可以对市电进行稳压处理，此时，UPS相当于一台稳压器；当出现供电故障时，UPS可以立即将直流电转化为交流电维持系统设备的正常工作，保证硬件不会遭到损坏。可以说，UPS供配电系统极大地满足了我国民用航空空管系统、医疗系统、网络系统、监控系统等对电源的可靠性要求，有效解决了供电中断造成重大事故这一难题，供电故障防御能力较高。

1 UPS供配电系统的可靠性评价指标

1.1 可用性

UPS供配电系统的可用性是指系统易于维护和管理。只有做到这点，才能保证系统能够提供更多的稳定运行时间，从而将故障不可用时间缩短到最短。

1.2 安全性

UPS供配电系统仅仅满足可用性条件是远远不够的，而且从关键供电需求的角度分析，UPS供电系统除需易于维护和管理外，还要有对严重后果的自控能力。也就是说，当局部发生故障或失效时，UPS供配电系统应当有限制整个系统产生严重后果的能力。这个能力即为系统的安全性，其安全性与系统的风险意识是紧密相连的，主要取决于系统的框架结构。

1.3 可信性

可用性和安全性可以用系统的可信性来表示，因此，可信性=可用性+安全性。可信性与上述两个评价指标相比，能够更加全面地描述用户对供配电系统的需求。提高UPS供配电系统的可信性可通过采用可维护性更高的UPS产品设备、采用各种系统冗余的技术手段、借助各种技术手段不断提高管理水平这三个途径来实现。其中，采用各种系统冗余的技术手段是关键手段。

2 UPS供配电系统的可测试性分析

UPS供配电系统的可测试性是指当系统内部存在某种缺陷时，可通过外界检验或测试及时发现，而且不会对正常用电产生影响的能力，其对某些关键应用具有非同寻常的意义。例如，民航空管设备要求一年365 d、一天24 h连续运行，那么集中化业务平台的电子系统就要具备全天候业务支撑能力，而且没有额外的维护时间。

2.1 常见UPS供配电系统的可测试性

UPS供配电系统的可测试性与系统的冗余水平是直接相关的，一般情况下，系统的冗余水平越高，其可测试性越高。常见的UPS供配电系统，例如单机系统在故障时可转由旁路供电，具备最基本的冗余能力。关键设备冗余系统的一台UPS发生故障时，可由其他UPS设备继续供电。系统性冗余系统的单个UPS出现故障时，其他系统不受影响，可以继续供电，该系统是能够实现容错功能的UPS系统。从上述UPS供配电系统的冗余程度可以看出，单机UPS供配电系统的可测试性是最差的，一旦UPS出现故障，将造成负载停电的严重后果。虽然系统性冗余系统能够满足一些实际需求，但在极偶然的情况下，也会发生因UPS电源系统无法承担高水平负荷而失效的突发事件。对于某些规模较大的计算机系统来说，具有系统性冗余能力的UPS供配电系统的在线测试也存在较大风险。在这样极端的条件下，如果为了避免风险而取消对系统的完整测试，那么单个UPS故障就有可能直接演变为整个信息系统的崩溃。这种情况往往存在于民航空管空中交通管制系统中，因此，切实提高UPS供配电系统的可测试性对于维护民航空管设备的稳定运行具有重要意义，而且势在必行。

2.2 提高UPS供配电系统可测试性的途径

对于具有系统性冗余能力的UPS供配电系统来讲，提高其系统可测试性的重要途径就是采用STS装置。STS装置由两组静态切换开关组成，每组开关由可控硅组成，借助其旁路开关，可对STS进行在线测试和维护。旁路开关使STS具有极强的可测试性。也就是说，即使STS处于测试状态，异常问题也不会对负载供电造成任何影响。STS切换时间很短，为毫秒级，不会对后级的大型数据处理系统造成任何影响，而且采用STS装置的UPS供配电系统可以满足365 d不间断运行的窗口检验要求。采用STS装置的UPS供配电系统的测试步骤是先测试STS，确认其性能完善，然后测试相互冗余的UPS供配电机组。

3 结束语

性能完备的UPS供配电系统在系统设计方面与传统供配电系统有着明显的区别，其所考虑的可靠性和可测试性问题往往是传统供配电系统所不具备的，而高等级的UPS供配电系统却要在这两点上做到更好——不仅要满足可用性、安全性、可信性三项指标，而且在没有维护时间窗口时，同样要具有可测试性，并且覆盖系统的整个生命周期。由此可见，可靠性和可测试性已成为衡量UPS供配电系统性能的两大重要指标。

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〔编辑：王霞〕