UPS不间断电源的故障分析及改进措施
陈权胜（民航中南空中交通管理局技术保障中心 510000）
摘要：众所周知，民航系统对于供电的要求极高，特别是在机场管理、空中管制这两大重点IT系统。要确保这两大系统全天候、不间断、无差错地实现空中交通、通信、导航、雷达监测等管理服务，需要应用UPS提供365天×24小时“全天候”无中断供电。本文就UPS直流电源故障应急措施进行分析及改进，提出了自己的建议和看法。具有一定的参考价值。 关键词：UPS不间断电源；故障；应急；措施
1．前言
UPS的中文意思为“不间断电源”，是英语“Uninterruptible Power Supply”的缩写，它可以保障计算机系统在UPS电源整体解决方案停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急存盘，使您不致因停电而影响工作或丢失数据。众所周知，民航系统对于供电的要求极高，特别是在机场管理、空中管制这两大重点IT系统。要确保这两大系统全天候、不间断、无差错地实现空中交通、通信、导航、雷达监测等管理服务，需要应用UPS提供365天×24小时“全天候”无中断供电。为确保空管供电系统的绝对安全，配置了4台PW9315 625KVA UPS电源。4台UPS每2台构成1套“1+1”并机系统，然后2套并机系统输出并联后由STS系统分配给负载供电，其原理如图1，具体由每2套UPS(1+1)以双母线方式组成并机向一台负载供电，由STS在两路交流电源构成的双总线供电系统中承担着检测、切换的核心任务。系统运行时，备用机跟踪主设备输出，当主设备发生供电中断时，可以实现电流和电压的同步切换。这样就避免了由于断电、电压不稳等造成的系统单点故障，提高了方案的可靠性和可用性，并且这种设计实现了负载的同步转换，可以对系统进行在线维护和在线升级，保证系统稳定持久运行。
UPM1 主输入 静态旁路输入维修旁路输入 整流器 逆变器 FBP CBP 电池组 MBP主输入 整流器 逆变器 MIS CBS 输出 MBC柜 电池组 SBM柜 UPM2
图1：UPSA系统组成
2．UPS不间断电源故障和应急
在对UPM1做正常关机的操作时，UPM1的输出开关不能正常分闸，在合分闸处来回跳动。UPM2输出开关断开，UPSA转旁路工作，三台STS转另一路电源B，其中一台STS出现B路电源静态开关故障并锁在此路，A路电源的输入开关断开。
（1） 故障前运行方式
机组正常带负荷运行，UPS工作方式正常（两组UPS各自带不同的负荷，直流和旁路电源均是正常备用状态），STS状态正常。 （2） UPS故障现象： UPM1输出开关来回跳动，UPM2输出开关断开，UPSA转旁路工作，三台STS转另一路电源B，其中一台STS出现B路电源静态开关故障并锁在此路，A路电源的输入开关断开。 （3） UPS故障处理： ① UPM1输出开关来回跳动，按UPS紧急停机键停机，检查到UPSA转旁路工作，三台STS转另一路电源B，其中一台STS出现B路电源静态开关故障并锁在此路，A路电源的输入开关断开。UPM1的输入开关和电池输入开关处于分闸状态，UPM1输出开关处于脱扣位。
② 检查负荷供电正常，先处理故障的STS，对它进行转B路的旁路操作，然后重起，故障消除，STS恢复正常工作。
③ 确认UPSA转旁路工作，手动储能使UPM1的输出开关转到分闸位，重新开机，UPM1恢复正常，确认了是UPM1输出开关的马达驱动机构有故障，用备件更换后，按正常开机程序，开机正常，UPM1恢复正常。
④ 确认UPM
1、UPM2输出正常后，UPSA转回逆变器工作。 ⑤ 检查UPSA输出电压和电流正常，两套UPS、STS工作正常，负荷供电正常。
（4）STS转电源B路的分析
UPSA的交流旁路电源电压与逆变器输出电压之间的相位差超差(一般UPS允许的最大相位差在3.6°～15°之间）或上述两种电压间的瞬态电压差过大（如超过25V以上）时，静态开关逻辑控制电路会发出禁止切换命令。在这种情况下，由市电交流旁路供电至逆变器供电的切换操作只能采取不同步切换方式，以免在执行切换操作的瞬间因环流过大而引发事故。当UPSA需从逆变器供电向市电交流旁路供电切换时，是采用“先断开后接通”的控制方式来执行切换操作的。即先让位于逆变器供电通道上的接触器断开，然后在经过0.2s～0.8s的时间延迟后,才让处于市电交流旁路通道上的静态开关中的晶闸管导通。因此，当UPSA在执行不同步切换操作时，对用户的供电而言，它有可能会出现0.2s～0.8s的供电中断，所以STS才会转到电源B路。 3．总结经验
（1） 做UPS正常开关机操作，有异常情况发生时，需及时按下紧急停机按键，处理UPS的故障情况可优先按紧急停机按键，在维护时可以按正常开关机操作。
（2） UPS1的输出开关来回跳动会影响到与它并机的UPM2的输出，使得UPSA输出异常。在做UPM的维护时，可以选择转到旁路，或者把UPSA所带的负荷转到UPSB。保证系统的安全性。
（3） UPS的开关驱动机构有一定的寿命，不能够频繁的操作，在发现有异常后需要及时更换。
4．改进措施
系统采用两套“1+1”并机与STS构成互动热备份系统，而“1+1”并机的弱点还是明显的存在，如需提高系统的可靠性，可以把前端的“1+1”并机改成主从热备份，主机带负载，备机空载，备机接入主机的BYPASS（旁路）输入端，将原“1+1”并机系统的其中一台或者直接增加一台UPM来做备机。这种系统灵活性高，不受品牌限制，而且安装简单，无需额外调试，不增加额外辅助电路，不增加购置成本。可作n+1热备份，可分期扩容。当然，也会存在瞬时过载能力低、两机老化不一致、和备机电池长期不处于浮充状态和影响电池寿命等缺点，但是系统的可靠性和安全性将比原系统将大大提高。
