UPS“雙總線輸出”供電系統用負載自動切換開關
4.1 兩路輸入的交流電源必須處于“相互同步入鎖”工作狀態
長期的運行實踐表明:為確保UPS雙總線輸出供電系統能安全可靠地運行,負責向“負載自動切換開關”供電的兩路交流電源必須處于“相互入鎖”的工作狀態。這意味著:當“負載自動切換開關”在執行切換操作的瞬間,期望兩路交流電源之間的相位差盡可能地接近于零(見圖4a)。在這里,為討論方便計,將輸入電源1和電源2分別指定為“優先供電電源”和“備用電源”、并且假定電源1和電源2是處于同頻率、同相位的理想運行狀態之下的,當電源1因故出現停電或“過壓/欠壓”故障時,“負載自動切換開關”就會自動執行如圖4a所示的“同相”切換操作,從而確保信息網絡的安全運行。反之,如果在要求它執行切換操作的瞬間、不能確保電源1和電源2是處于“同相位”的工作狀態的話(注:此時,即使這兩路交流電源的頻率和電壓幅值都相等的),“此時的”負載自動切換開關就會因兩路輸入電源之間的相位差過大、而被置于“禁止切換”操作的工作狀態之下,從而造成在“負載自動切換開關”輸出端出現“停電”故障、并進而導致“網絡癱瘓”故障發生。
在此條件下,如果因故致使”負載自動切換開關”執行”誤切換操作”或不顧后果地強迫它執行切換操作的話,就有可能因為在兩路交流電源之間作”異相切換操作”時所產生的”瞬態電壓值”相差過大(見圖4b)而導致出現如下更加嚴重的故障發生:
i. LTM開關的供電線路中的上游側的“斷路器開關”跳閘,造成對網絡設備的大面積的停電;
ii.分別來自兩套UPS電源的電源1和電源2因出現“輸出過流”故障而同時進入“自動關機”狀態;
iii.因在“切換操作瞬間”所形成的“瞬態浪涌電壓過高”而損壞網絡設備(例:燒毀網路中某些服務器、網關等)或致使部份的網絡設備因執行“重新開機啟動”的誤操作而進入“網絡癱瘓”狀態。
解決上述矛盾的技術措施之一是:在兩套UPS供電系統之間配置“負載同步控制器” LBS( Load Bus Synchronizer), 從而確保從兩套UPS供電系統所輸出的電源總是處于相互同步跟蹤的“入鎖狀態”之中。
4.2 執行“先斷后開”的切換操作:從上面的分析可知:只有當“優先供電電源”因故出現停電/電壓或頻率“超限”故障時,才需要”負載自動切換開關“執行切換操作。顯然,在此瞬間,“優先供電電源”肯定是處于故障工作狀態之下的。為防止在兩路輸入電源之間、因出現過大的“交叉性”的和破壞性的“環流”而致使原來處于正常工作狀態的“備用電源”也被拖入到“自動關機”/“被損壞”的不幸事件的發生。在“負載自動切換開關”的設計中,釆用的是“先斷后開”的切換操作方式、其典型的切換操作時間為:4ms左右(它包括故障診斷時間和切換操作時間)。這就意味著:當出現上述故障時,處于“優先供電”通道上的STS-1開關應該首先被“關斷”。然后,再將處于“備用供電”通道上的另一個STS-2開關后“接通”,從而達到消除位于“負載自動切換開關”的上游側的兩路交流電源之間出現交叉性的“環流”的可能性(注:“環流”是指在兩套交流電源之間流動的”破壞性電流”,它不是流進網絡設備中的有用負載電流)。
在此需特別說明的是,此時易產生如下誤解:既然LTM開關已釆用“先斷后通”的切換方式,似乎就沒有必要再要求送到“負載自動切換開關”上的兩路交流電源一定是處于“相互同步入鎖”狀態之下。然而,回答是原否定的。其原因是:為確保信息網絡的安全運行(注:網絡設備允許的瞬間供電中斷時間為20ms左右),“負載自動切換開關”的切換時間被限定在4-5ms左右。根據可控硅的工作原理,對于原來處于導通狀態的可控硅來說,一旦它被置于觸發導通狀態之后、即使把送到它的柵極上的“觸發脈沖”撤除掉后、它將繼續處于導通狀態、直至到輸入電源的電壓下降到“過零點”為止。對于呈現電感性的供電線路而言,還要求流過可控硅中的“滯后電流”而言,還要求下降到可控硅的截止電流以下。因此,對于50Hz的供電電源來說,仍有處于“優先供電通道”上和”備用電源供電通道”上的兩對SCR可控硅同時處于導通狀態的可能性(其重疊導通時間在0-5ms的范圍之間)。正是基于上述原因,確保UPS雙總線輸出系統的安全運行所需的條件仍然是:兩路交流電源應該處于”相互入鎖”狀態之中。

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