山特UPS在民航機(jī)場(chǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用

1. 當(dāng)前UPS的使用現(xiàn)狀
民航是一個(gè)特殊的用電系統(tǒng)，有兩大重點(diǎn)IT用電系統(tǒng)應(yīng)是萬(wàn)無(wú)一失的：機(jī)場(chǎng)管理和空中管制。機(jī)場(chǎng)中跑道的管理、以高速運(yùn)行的飛機(jī)的全天候起飛和降落等，都需要精確的調(diào)度和安排；飛機(jī)是在空中高速運(yùn)動(dòng)的載體，空中管制稍有不慎就會(huì)機(jī)毀人亡。所以這些指揮和調(diào)度設(shè)備的用電就不允許有絲毫的差錯(cuò)，因而就對(duì)正常用電的可用性提出了很高的要求。
在民航系統(tǒng)，UPS是保證可靠供電的必選設(shè)備，然而任何UPS單機(jī)都不能保證有100%的供電可用性。因此，冗余配置成了首選方案。目前不論是航管樓、雷達(dá)站還是信標(biāo)站，幾乎都采用了UPS冗余配置方案，使可用性有了很大程度的提高。

2. UPS使用中存在的問題
民航既是一個(gè)要求供電非常苛刻的系統(tǒng)，也是一個(gè)用電量龐大和花費(fèi)巨大的系統(tǒng)。單就全國(guó)幾百個(gè)機(jī)場(chǎng)使用的各種容量的UPS而言，就是一個(gè)龐大的數(shù)字。換言之，每個(gè)機(jī)場(chǎng)稍稍節(jié)約一點(diǎn)就也是一個(gè)龐大的數(shù)字。目前這些地方的UPS容量配置就有不少是不盡人意的。比如不少地方比如有些信標(biāo)站等用電設(shè)備的用電量還不足UPS單機(jī)容量的30%，而且冗余方式還是串聯(lián)熱備份結(jié)構(gòu)，即使有的地方能充分利用容量，但由于系統(tǒng)的過載能力差，也使整個(gè)系統(tǒng)的可靠性不會(huì)提得太高。這許是由于當(dāng)時(shí)的條件所限，可在新機(jī)場(chǎng)建設(shè)中設(shè)法修改。
又比如，在某些供應(yīng)商以‘雙總線+STS冗余連接可靠性最高’的所謂“新產(chǎn)品”“新概念”的極力“推薦”下，某些新機(jī)場(chǎng)就采用了如圖1（c）兩臺(tái)UPS單機(jī)加STS冗余方案。

顯看出這是雙單機(jī)冗余方案中可靠性最差的一種。在假設(shè)組成系統(tǒng)各單元可靠性都為0.99的情況下，根據(jù)可靠性計(jì)算得出：（a）系統(tǒng)可靠性最高（0.9999）；（b） 系統(tǒng)可靠性次之（0.9998），不可靠性為（a）系統(tǒng)的2倍；（c） 系統(tǒng)最差（0.9996），不可靠性為（a）系統(tǒng)的4倍，多花錢還買了個(gè)占地面積更大的低可靠性系統(tǒng)。甚至有的地方在單機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)中又投資進(jìn)一步增加了所謂“同步器”的新產(chǎn)品，使不可靠性超過了 （a）系統(tǒng)的百倍以上。

二、山特UPS在民航機(jī)場(chǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用

1. 山特UPS的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
作為一個(gè)老資格的著名的國(guó)內(nèi)UPS公司，它的產(chǎn)品種類很多，可靠性指標(biāo)及其他質(zhì)量多年來(lái)一直是名列前茅。在技術(shù)和工藝已經(jīng)成熟的今天，很多國(guó)外公司都已經(jīng)以國(guó)產(chǎn)品為OEM，即可說明國(guó)產(chǎn)品已和國(guó)外齊眉，更何況早已出口多個(gè)國(guó)家。在此單就山特ARRAY系列A和3A3 UPS產(chǎn)品作一簡(jiǎn)單介紹，因?yàn)檫@類產(chǎn)品在民航系統(tǒng)使用有其很大的優(yōu)越性。
ARRAY系列的3A3 UPS是目前最流行的N+X模塊冗余式產(chǎn)品之一。N+X模塊冗余式UPS產(chǎn)品有兩類：.“控制電路與功率模塊分離式結(jié)構(gòu)”，如美國(guó)的Symmetry、“英飛”、9170等；“功能集中式N+X冗余并聯(lián)結(jié)構(gòu)”，如瑞士的Newave，以色列的伽瑪創(chuàng)立和山特的ARRAY。這兩類結(jié)構(gòu)都可以靈活增容、容易管理和減少冗余投資。但在可靠性和可用性方面，“功能集中式N+X冗余并聯(lián)結(jié)構(gòu)”明顯優(yōu)于“控制電路與功率模塊分離式結(jié)構(gòu)”。比如假設(shè)所有模塊的平均無(wú)故障時(shí)間都為500000h，在都為4+1模塊冗余的情況下：
“控制電路與功率模塊分離式結(jié)構(gòu)”系統(tǒng)的可靠性為0.9877（可靠性為1個(gè)“9”）
可用性為0.9999976
“功能集中式N+X冗余并聯(lián)結(jié)構(gòu)” 系統(tǒng)的可靠性為0.9903（可靠性為2個(gè)“9”）
可用性為0.9999985（比前者提高了10%）
由此可以看出，后者的性能要比前者優(yōu)越得多。當(dāng)然，初看起來(lái)相差無(wú)幾，而實(shí)際上就是這一點(diǎn)點(diǎn)差異在可靠性和可用性上就會(huì)顯示出截然不同的結(jié)果。而且，前者有瓶頸效應(yīng)，而后者沒有；前者任何一個(gè)模塊都不能獨(dú)立勝任UPS工作，而后者每一個(gè)模塊就是一個(gè)獨(dú)立的UPS電源；尤其是在作為備用期間，前者只能壓倉(cāng)庫(kù)，而后者可以作為電源臨時(shí)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了物資充分利用的功能，等等。

2. 高可靠供電系統(tǒng)的解決方案
從上面的討論可以看出，用山特A（4～24kVA） 和3A3（15～120kVA） UPS N+X模塊冗余式UPS可以方便地將原來(lái)單機(jī)冗余配置方案改為單機(jī)柜配置。如圖2（a）和（b）

所示。這樣一來(lái)，不但縮小了占地面積，而且也將一些原來(lái)的熱備份串聯(lián)連接變成了直接冗余并聯(lián)，減小了體積，節(jié)約了投資，提高了可靠性與可用性。優(yōu)化了性價(jià)比。
當(dāng)容量較大但小于120kVA時(shí)，可用雙機(jī)3A3通過靜態(tài)開關(guān)STS進(jìn)行冗余備份，如圖2 （c）所示。如果此時(shí)每一個(gè)3A3機(jī)柜中都是5+1并聯(lián)，仍根據(jù)前面的數(shù)據(jù)，其系統(tǒng)的可靠性就很高，可用性就更高。比如開始先由3A3UPS2供電，即使這個(gè)機(jī)柜中的一個(gè)模塊故障，由于供電仍正常進(jìn)行，不需要STS切換，只有兩個(gè)模塊同時(shí)故障時(shí)才需要切換。在切換后的3A3UPS2維修期間，如果3A3UPS1中的一個(gè)模塊故障，由于供電仍正常進(jìn)行，對(duì)負(fù)載照常供電。因此，由于這層層的供電保險(xiǎn)冗余，就顯著地提高了可用性，而雙單機(jī)冗余方案只允許一個(gè)單機(jī)故障，而不允許第二個(gè)再出現(xiàn)故障。同樣是兩個(gè)機(jī)柜，但發(fā)揮的作用相差很大，這就是它們的不同之處。當(dāng)容量超過120 kVA時(shí)，可采用圖3的方案，此方案可達(dá)600 kVA，若要求更高的可靠性和可用性，就可用靜態(tài)開關(guān)STS將兩組互投，至于可否采用同步器LBS，需要進(jìn)一步慎重考慮，不可輕易加入。

至于其他系列的UPS產(chǎn)品，可根據(jù)當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況選用也不失為良策。