0  引言

近年来，随着民航事业的发展壮大，航班量不断增长，空管系统投入了大量的雷达、地空通信、自动化等系统设备，这些设备对于供电稳定性和可靠性的要求越来越高，供电系统的重要性逐渐凸显。空管设备机房的供电配置一般为市电、柴油发电机组以及UPS不间断电源。市电中断时，柴油发电机组作为备用电源，给后端设备供电。在供电正常时，UPS能将输入的市电或油机电经过整流和逆变输出稳定的标准电源给后端负载设备，同时给UPS配套电池组充电。当供电故障中断时，UPS电池逆变给后端负载设备供电保证设备不断电。因此，UPS满足了空管系统对于电源的高可靠性要求。

本文介绍了UPS的结构组成、工作原理以及平时维护的注意事项，在此基础上分析了空管设备机房常见的两种UPS系统配置。

1 UPS的基本结构组成和工作原理

UPS是英文Uninterruptible Power System/Supply的缩写，中文译为“不间断电源”， 是一种含有储能装置的，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的电源保护设备，具有隔离瞬间间断、谐波、电压波动、频率波动以及电压噪声等作用。如图1所示，UPS主要由主机和蓄电池组两部分组成。主机包含了整流器、逆变器和旁路。整流器的作用是将输入的交流电变换成稳定的直流电，同时兼充电器功能给配备的蓄电池组充电，部分UPS整流器采用温度补偿技术，可以有效延长电池寿命。逆变器为UPS主机的核心装置，其作用是将直流电转换成稳定的交流电。旁路又分为静态旁路和维修旁路，当UPS主路出现过载或元器件故障时能够自动切换至静态旁路直接将UPS前端输入的交流电供给后端负载，静态旁路设置在UPS内部。维修旁路则是为了方便UPS的日常维护维修工作，当需要将UPS主机停机进行维护维修时，可以让前端交流电源直接通过维修旁路绕过UPS主机给后端负载供电，从而避免因维修导致后端负载断电的情况，也给进行维护维修的工作人员一个安全的工作环境，维修旁路可通过维修旁路开关进行手动选择。蓄电池组在UPS正常运行时，由整流器整流出来的直流电给其充电储能，在遇到输入交流电中断或闪断情况时蓄电池组能将其储存的电能经逆变器逆变成标准稳定的220V、50HZ交流电给后端负载供电，从而保证负载不断电。

图1 UPS单机结构图

2 UPS的日常维护

在日常UPS运行中，应做好维护保养工作，以延长UPS使用寿命，运行更稳定：1、关注UPS机房的运行环境，要保证UPS的环境温度和湿度在规定范围之内。2、做好蓄电池的管理工作。要定期对蓄电池进行功能性放电和容量性放电维护。因为蓄电池如果长时间处于浮充状态会增大其内阻，减少电池的容量^[1]。一般蓄电池的使用寿命为3-5年，在平时定期放电维护时要记录好蓄电池的电压和内阻，当内阻过大时说明电池老化，应及时更换。3、定期对UPS进行停机除尘工作。

3 空管系统UPS系统配置

只配置单台UPS存在单点故障的风险，达不到空管的供电要求，因此目前空管系统UPS电源普遍采用并机冗余方式供电。根据设备机房的重要程度，又分为UPS并机系统和双总线UPS并机系统。

3.1 UPS并机系统

UPS并机系统一般由两台（或多台）同规格同型号的UPS组成，同时在前后端分别配有输入柜和并机输出柜。从ATS自动切换柜送到输入柜的市电或油机电分别送到并机系统两台单机，两台单机将输入的交流电经过整流逆变输出标准稳定的交流电至并机输出柜，并机柜将两路UPS电并成一路输出至后端负载。在该系统中，两台UPS单机均分负载，当其中一台UPS单机故障时其自动退网下限，负载自动转移到另外一台运行正常的UPS上，并机系统供电输出不中断。故障UPS恢复正常后，系统无需停机，可单机直接并入冗余系统，恢复负载共承状态^[2]。采用UPS并机系统，相比普通的单机系统，可靠性和稳定性明显提升，一台单机故障不会影响后端负载供电。且在进行定期维护时，可以分开对两台UPS单机进行停机维护，后端负载设备无需停机。然而这种配置仍然存在缺陷，主要表现在：1、并机系统公共端如输入柜和并机柜故障时，整组UPS并机系统将无法给后端负载供电，造成设备停电。2、当UPS并机系统老化需要更新改造时，更新期间将无法给后端负载供电，负载必须下电停机。目前这种配置一般应用于空管雷达台站、甚高频台，由于多重覆盖，当该台点停机时，管制员可以使用其他台点的雷达、甚高频等信号。

3.2 双总线UPS并机系统

双总线UPS并机系统实质上为两组UPS并机系统，其工作原理为，从配电房送过来的两路电源经ATS自动切换开关选择一路送到两组UPS并机系统，经过整流逆变等环节输出来的两路UPS电源送到STS静态转换开关，STS静态转换开关选择一路UPS电源给后端负载供电。值得注意的是两组UPS的主控板上均配有通信线，其中一组UPS并机系统（主机）通过通信线为另外一组并机系统（从机）提供电压、相位、频率等基准信号，其中一台UPS的静态旁路作为此双总线UPS系统的基准，此设计使得送到后端STS静态转换开关上的两路UPS电源电压相位等一致，当STS静态转换开关在两路UPS电源之间切换时不会因为不同源导致冲突从而损坏后端负载设备。双总线UPS并机系统消除了可能出现在各种配电线路中由于各种设备、器件、线缆等因素而存在的单点瓶颈故障隐患^[3]，相比普通UPS并机系统稳定性和可靠性又有了更大的提升，主要表现在：1、两套系统从头到尾都是分列运行，消除了普通UPS系统因公共端故障导致整套系统无法使用的问题。2、当需要更新改造时，一组UPS并机系统退网，仍有另外一组UPS并机系统给后端负载供电，不影响空管保障。目前空管系统管制大楼大部分都采用了双总线UPS并机系统，在配置双路市电，后备油机以及双总线UPS并机系统情况下，管制大楼实现了设备运行高稳定供电保障。

4 结束语

UPS已经成为空管系统供配电系统的重要一环，改进型的UPS并机冗余系统为空管生产运行设备的安全、稳定、高效运行提供了持续的更高质量的电力保障，进一步提高了供电故障的预防能力。设备运行的稳定性除了和自身设计结构和质量有关外，还与日常的维护保养有关，应对UPS的运行建立良好的管理制度以延长UPS的使用寿命和提高UPS的运行稳定性。

参考文献：

[1] 魏鹏.民航空管系统的改进“1+1”UPS并机供电系统应用[J].科学技术创新.2020（13）：186-187.

[2] 邱伟杰.基于并机冗余式UPS的双总线供电系统分析和应用 [J]. 科技创新与应用. 2018（11）：148-149.

[3] 曹国水，胡坚钧.冗余并机与双总线UPS系统的可靠性及经济性比较分析 [J]. 电信技术. 2007（08）：71-75.