台达UPS广电行业解决方案

时间:2010-07-16 09:25来源:世纪电源网

摘要:广播电视时政府声音的传播工具,是大众传媒的重要手段之一,它的重要性怎么强调都不过分,重要的部门、重要的设施需要安全、稳定和极其可靠的电源保障系统给予支持。2008年年初中国南方几省的雪灾、5月12日四川省汶川县8.0级大地震都造成大面积、长时间停电事故,对广播电视系统...

   广播电视时政府声音的传播工具,是大众传媒的重要手段之一,它的重要性怎么强调都不过分,重要的部门、重要的设施需要安全、稳定和极其可靠的电源保障系统给予支持。

  2008 年年初中国南方几省的雪灾、5 月12 日四川省汶川县8.0 级大地震都造成大面积、长时间停电事故,对广播电视系统是个严峻的考验。再看近几年国外的几次大停电、英国伦敦大停电事故也造成了巨大的经济和社会损失。这些停电事故给电视行业内部电源保障系统提出了这样的问题:

  1、能否在系统大停电事故面前保证电视系统的最基本的运行;

  2、能否保证重要频道和节目及时的播出和正常传输;

  3、能否将系统性大停电事故的影响减少到最低限度。

  使得在停电时民众虽然看不到电视,但能收听广播仍然也是政府与民众建立最快捷、最有效的一种沟通渠道。因此,广播电视行业需要建立一个完备的电源保障系统,防止市电输入断、跳闸及市电电压波动范围大以及供电瞬时断等对机房设备安全运行的影响,所以广播电视传输机房已大范围使用不间断电源(UPS)。

  那么如何合理选择和维护机房的UPS 电源,提高机房供电质量,杜绝因供电系统的各种故障对安全播出和增值业务的影响,已成为广播电视机房安全、优质传输节目,保证广播电视传输事业持续发展的重要因素之一。选择合适的UPS 供电系统为电视播控中心供电是提高电视播控系统和总控系统安全可靠性工作必要保障。那么,电视播控中心对UPS 的性能有那些具体要求呢?

  电视播控中心必须采用单机平均无故障工作时间达20 万小时以上的、高安全可靠性的在线式大型UPS,UPS 本身应采用1+1 冗余并机工作方式,配置完全相同的UPS 采用独立的蓄电池组,组成冗余并机供电系统,消除任何可能导致出现单点瓶颈型的故障隐患,确保为负载设备提供高质量不间断的交流电能。

  电视播控中心的在线式UPS 的供电方式必须满足下列四种工作要求:

  (1)当市电正常供电时,经过AC/DC(整流),向蓄电池充电,同时经过DC/AC(逆变)向负载供电。

  (2)当市电停电时,蓄电池开始工作,蓄电池直流电通过逆变器变换为交流正弦波电压供给负载。

  (3)当UPS 故障或过载时,自动转为静态旁路由市电直接向负载供电。

  (4)当UPS 维护或检修时,通过维修旁路开关,不间断地转到由市电向负载供电,从而将UPS 与负载隔离,进行维护或检修。     

      播控中心UPS 供电解决方案

  方案配置:

        

  UPS 供配电方案按照可靠性等级分为基本型、冗余型、容错型,具体配置如下:

     

  方案说明:

  1、DELTA UPS 基本型供配电解决方案-“N 系统”

  N 系统指与关键负载规划容量相等的单台UPS模块或一组并联UPS 模块构成的系统。迄今为止,这种类型的系统是UPS 行业中使用最为广泛的配置。也是作为关键负载供电的最低要求。

  “N”系统在市电正常运行时,UPS 逆变输出。当市电发生故障断电时,UPS无间断的转到电池供电运行,市电恢复后,UPS 自动恢复到正常运行状态。当UPS 过载或逆变器故障时,UPS 会转到旁路运行,此时,由市电直接供电给负载,负载没有保护。当UPS 故障恢复后,会自行恢复到正常状态下工作。传统单机“N”系统需要配置外置维修旁路,在需要进行维护的时候,将整个UPS 模块(模块和静态旁路)安全的关闭。维护旁路与UPS 共用一个配电盘,并于输出端直接相连。正常这条线路是断开状态,当需要进行维护而需要转到维修旁路的时候,必须先将UPS 单机转换到静态旁路上。转维护操作通常是手动的,在设计过程中,,必须采取某些措施(加锁)以防止当UPS 未转到静态旁路时,就把维护旁路接通。维护旁路是确保UPS 单机安全运行而无需担心关键负载停机的一个极其重要的组件。

  方案优势:

  ² 提供一体化的供配电解决方案

  ² 以 UPS 为核心的供电系统各种设备作统一的性能设计和设备配置,加强设备间的匹配,提高设备利用率。

  ² 设备机架结构的标准化和安装连接的规范化,加快安装速度,提高装配质量,降低维护难度和人为故障的风险

  ² 设计概念简单,硬件成本低廉

  ² 具备高于市电的可用性

  ² 可随时进行并机扩容

  2、DELTA UPS 冗余型供配电解决方案-“N+1 系统”

   

  正常情况下,双路市电进入机房,需要把两路市电通过ATS 变成一路,这样可以避免UPS 在工作频率跟踪和锁相问题上的麻烦,同时,在UPS 的支撑下,可使得两路市电本身构成冗余配置。将每台UPS 的控制板上配置好“并机逻辑控制板”,并且做好两台UPS间并机通信连接。两台UPS 同频,同相、同输出电压幅值运行,将输出直接并联在一起,并通过配电柜向负载供电。

  在系统运行正常的时候,两台UPS 各承担50%的负载(均流运行)。在按照冗余方式运行的1+1 并机供电系统中,总负载量应该小于单机的容量,因此,每台UPS 的输出仅为其额定输出功率的50%。

  市电正常时,如果其中一台UPS 出现故障,自并机程序命令的控制下自动将该UPS 关机,将输出静态开关(或断路器)断开的同时,继续把位于UPS的交流旁路供电通道上的静态开关置于断开状态,UPS 并机系统有能力是别处是哪一台UPS 故障,并把它从并机系统上完全脱开,以免影响到并机系统的工作。此后,另一台UPS 继续正常运行,并承担100%的负载功率,此时,并机系统给出相应的报警提示,说明系统已经不具备冗余功能。市电正常时,在另一台UPS 已经因故障而脱机的情况下,如果发生负载电流过载,或剩下一台UPS 也发生故障时,则此台UPS 转旁路工作,由静态旁路开关通路继续向负载供电。

  在市电和2 台UPS 都正常运行时,负载发生过载或短路现象,当负载电流过载量大于一台UPS 单机输出功率,但小于2 台UPS 输出功率的总和时,并机系统继续向负载供电。但此时的并机系统从具有容错功能的冗余并机状态进入到没有任何容错功能的非冗余工作状态。并机系统会像用户发出没有冗余功能的提示性报警。

  当实际负载量超过2 台UPS 的总输出功率时,或者负载发生短路,而短路故障并未及时是负载通路中的保险丝熔断或配电柜的孔开跳脱,而危及1+1 并机系统安全运行的时候,在并机程序命令的控制下,他会在关断2台逆变器输出开关的同时,立即将位于2 台UPS 交流旁路供电通道上的两个静态开关同时置于导通状态,此时,其电流分配靠旁路的阻抗(包括连线,接点及可控硅通态电阻)的自然均衡。

  在系统正常运行的状态下,市电故障(掉电或市电电压超限),两台UPS同时无间断转电池逆变运行,并保持均分负载供电。如果市电故障发生在并机系统中的一路UPS 系统,另一路将继续在市电提供交流电源的支持下向负载供电。此时,负载电流将全部由输入市电正常的UPS 提供,输入市电故障的UPS 并不输出功率,只是出于电池浮充状态,他从市电正常的一路UPS 获得所需要的浮充电流,从而确保它一直处于满充状态,以便万一另一台市电出现故障的时,位于这种“1+1”型的并机系统中的两套电池均能以满充的原始状态向UPS 逆变器提供能源。同时可以保证在两路UPS 输入市电先后故障掉电后,系统处于电池逆变状态下仍然具有冗余功能。

  方案优势:

  ² 由于在一个 UPS 模块出现故障时有其他冗余容量可用,因此该方案的可用性要高于“N”配置

  ² 可根据电力需求的增长进行扩展。在同一装置中可以同时配置多个单元模块;

  ² 硬件的布置不仅设计概念简单,而且成本低廉;

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  DELTA UPS 容错型供配电解决方案-“全隔离2(N+1)系统”

  在 UPS 供电系统中,为了解决UPS 设备的可靠性问题,通常采用并联冗余 (N+1) UPS 配置,但是实践证明仅仅UPS 冗余配置,系统的可靠性并没有有效的提高,因为系统中还有多个环节是单路径故障点:

  ² 输入配电和ATS 转换设备故障时,备用油机失去作用,而故障设备的修复时间长且是不确定的,所以UPS 电池放电结束后(通常小于30 分钟)系统宕机;

  UPS 与负载间的配电环节故障时,系统直接宕机,油机和电池都失去作用;

  所以,为了进一步减少系统中的单路径故障点,就需要把系统中的其它环节也冗与并机,于是就出现了双总线系统。

   

  最早的双总线系统出现时,绝大部分负载是单电源输入,所以在双总线输出给负载供电时首先要用STS 设备把双路变成一路。而STS 的特性是:两路输入同步时,转换时间可做到0,两路输入不同步时,转换时间就不确定了,最长可达几十ms,这会影响负载的可靠运行。

  为了使两路供电同步运行,就必须在两路之间加入总线同步器,总线同步器的功能是使两路UPS输出电压同频同相,为STS的安全转换提供必要的条件。STS 和双总线的使用带来的后果是:增加了系统单路径故障点,使双总线不能隔离,使系统达不到预期的可靠性效果。

  鉴于以上的问题,DELTA 推出了“全隔离双总线系统”方案,而使得双总线系统的可用性达到了最高级别。

  此方案设计的要点是:

  ① 由于当前的IT 负载设备绝大部分是实现了双电源供电,所以可用双路电源直接输入,而无需再加转换开关STS;

  ② 对于少数的单电源负载,可用小功率(≤3KVA)的ATS,由于不需要两路输入同步,所以就可去掉双总线中的总线同步器,小ATS 的转换时间可做到小于10ms,丝毫不影响负载的正常运行。

  图中的交流输入端ATS 也采用容余配置方法,市电(冗余)输入后,与油机用两个ATS 实现冗余。

  对于少数单电源负载,只有一个单路经故障点ATS,而对于大多数双电源负载,则实现了两路供电的完全隔离。如果每路的可用性为3 个9,那末双总线的可用性就是6 个9,因此我们可认为是最高可用性级别的双总线系统。

                                                                                                                                       原文出自【比特网】

 

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