山特UPS在民航機場領(lǐng)域的應用

1. 當前UPS的使用現(xiàn)狀
民航是一個特殊的用電系統(tǒng)，有兩大重點IT用電系統(tǒng)應是萬無一失的：機場管理和空中管制。機場中跑道的管理、以高速運行的飛機的全天候起飛和降落等，都需要精確的調(diào)度和安排；飛機是在空中高速運動的載體，空中管制稍有不慎就會機毀人亡。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，因而就對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、雷達站還是信標站，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
民航既是一個要求供電非常苛刻的系統(tǒng)，也是一個用電量龐大和花費巨大的系統(tǒng)。單就全國幾百個機場使用的各種容量的UPS而言，就是一個龐大的數(shù)字。換言之，每個機場稍稍節(jié)約一點就也是一個龐大的數(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站等用電設(shè)備的用電量還不足UPS單機容量的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，也使整個系統(tǒng)的可靠性不會提得太高。這許是由于當時的條件所限，可在新機場建設(shè)中設(shè)法修改。
又比如，在某些供應商以‘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，某些新機場就采用了如圖1（c）兩臺UPS單機加STS冗余方案。

顯看出這是雙單機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，多花錢還買了個占地面積更大的低可靠性系統(tǒng)。甚至有的地方在單機并聯(lián)系統(tǒng)中又投資進一步增加了所謂“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在民航機場領(lǐng)域的應用

1. 山特UPS的結(jié)構(gòu)特點
作為一個老資格的著名的國內(nèi)UPS公司，它的產(chǎn)品種類很多，可靠性指標及其他質(zhì)量多年來一直是名列前茅。在技術(shù)和工藝已經(jīng)成熟的今天，很多國外公司都已經(jīng)以國產(chǎn)品為OEM，即可說明國產(chǎn)品已和國外齊眉，更何況早已出口多個國家。在此單就山特ARRAY系列A和3A3 UPS產(chǎn)品作一簡單介紹，因為這類產(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)所有模塊的平均無故障時間都為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“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“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。當然，初看起來相差無幾，而實際上就是這一點點差異在可靠性和可用性上就會顯示出截然不同的結(jié)果。而且，前者有瓶頸效應，而后者沒有；前者任何一個模塊都不能獨立勝任UPS工作，而后者每一個模塊就是一個獨立的UPS電源；尤其是在作為備用期間，前者只能壓倉庫，而后者可以作為電源臨時應用，實現(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可以方便地將原來單機冗余配置方案改為單機柜配置。如圖2（a）和（b）

所示。這樣一來，不但縮小了占地面積，而且也將一些原來的熱備份串聯(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)化了性價比。
當容量較大但小于120kVA時，可用雙機3A3通過靜態(tài)開關(guān)STS進行冗余備份，如圖2 （c）所示。如果此時每一個3A3機柜中都是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，即使這個機柜中的一個模塊故障，由于供電仍正常進行，不需要STS切換，只有兩個模塊同時故障時才需要切換。在切換后的3A3UPS2維修期間，如果3A3UPS1中的一個模塊故障，由于供電仍正常進行，對負載照常供電。因此，由于這層層的供電保險冗余，就顯著地提高了可用性，而雙單機冗余方案只允許一個單機故障，而不允許第二個再出現(xiàn)故障。同樣是兩個機柜，但發(fā)揮的作用相差很大，這就是它們的不同之處。當容量超過120 kVA時，可采用圖3的方案，此方案可達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)當時的實際情況選用也不失為良策。