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UPS“双总线输出”供电系统用负载自动切换开关

作者: 时间:2012-03-07 来源:网络 收藏
4 能执行安全切换操作的前提条件

4.1 两路输入的交流电源必须处于“相互同步入锁”工作状态

  长期的运行实践表明:为确保UPS双总线输出供电系统能安全可靠地运行,负责向“”供电的两路交流电源必须处于“相互入锁”的工作状态。这意味着:当“”在执行切换操作的瞬间,期望两路交流电源之间的相位差尽可能地接近于零(见图4a)。在这里,为讨论方便计,将输入电源1和电源2分别指定为“优先供电电源”和“备用电源”、并且假定电源1和电源2是处于同频率、同相位的理想运行状态之下的,当电源1因故出现停电或“过压/欠压”故障时,“负载自动切换开关”就会自动执行如图4a所示的“同相”切换操作,从而确保信息网络的安全运行。反之,如果在要求它执行切换操作的瞬间、不能确保电源1和电源2是处于“同相位”的工作状态的话(注:此时,即使这两路交流电源的频率和电压幅值都相等的),“此时的”负载自动切换开关就会因两路输入电源之间的相位差过大、而被置于“禁止切换”操作的工作状态之下,从而造成在“负载自动切换开关”输出端出现“停电”故障、并进而导致“网络瘫痪”故障发生。
  在此条件下,如果因故致使”负载自动切换开关”执行”误切换操作”或不顾后果地强迫它执行切换操作的话,就有可能因为在两路交流电源之间作”异相切换操作”时所产生的”瞬态电压值”相差过大(见图4b)而导致出现如下更加严重的故障发生:
  i. LTM开关的供电线路中的上游侧的“断路器开关”跳闸,造成对网络设备的大面积的停电;
  ii.分别来自两套UPS电源的电源1和电源2因出现“输出过流”故障而同时进入“自动关机”状态;
  iii.因在“切换操作瞬间”所形成的“瞬态浪涌电压过高”而损坏网络设备(例:烧毁网路中某些服务器、网关等)或致使部份的网络设备因执行“重新开机启动”的误操作而进入“网络瘫痪”状态。
  解决上述矛盾的技术措施之一是:在两套UPS供电系统之间配置“负载同步控制器” LBS( Load Bus Synchronizer), 从而确保从两套UPS供电系统所输出的电源总是处于相互同步跟踪的“入锁状态”之中。

4.2 执行“先断后开”的切换操作:从上面的分析可知:只有当“优先供电电源”因故出现停电/电压或频率“超限”故障时,才需要”负载自动切换开关“执行切换操作。显然,在此瞬间,“优先供电电源”肯定是处于故障工作状态之下的。为防止在两路输入电源之间、因出现过大的“交叉性”的和破坏性的“环流”而致使原来处于正常工作状态的“备用电源”也被拖入到“自动关机”/“被损坏”的不幸事件的发生。在“负载自动切换开关”的设计中,釆用的是“先断后开”的切换操作方式、其典型的切换操作时间为:4ms左右(它包括故障诊断时间和切换操作时间)。这就意味着:当出现上述故障时,处于“优先供电”通道上的STS-1开关应该首先被“关断”。然后,再将处于“备用供电”通道上的另一个STS-2开关后“接通”,从而达到消除位于“负载自动切换开关”的上游侧的两路交流电源之间出现交叉性的“环流”的可能性(注:“环流”是指在两套交流电源之间流动的”破坏性电流”,它不是流进网络设备中的有用负载电流)。
  在此需特别说明的是,此时易产生如下误解:既然LTM开关已釆用“先断后通”的切换方式,似乎就没有必要再要求送到“负载自动切换开关”上的两路交流电源一定是处于“相互同步入锁”状态之下。然而,回答是原否定的。其原因是:为确保信息网络的安全运行(注:网络设备允许的瞬间供电中断时间为20ms左右),“负载自动切换开关”的切换时间被限定在4-5ms左右。根据可控硅的工作原理,对于原来处于导通状态的可控硅来说,一旦它被置于触发导通状态之后、即使把送到它的栅极上的“触发脉冲”撤除掉后、它将继续处于导通状态、直至到输入电源的电压下降到“过零点”为止。对于呈现电感性的供电线路而言,还要求流过可控硅中的“滞后电流”而言,还要求下降到可控硅的截止电流以下。因此,对于50Hz的供电电源来说,仍有处于“优先供电通道”上和”备用电源供电通道”上的两对SCR可控硅同时处于导通状态的可能性(其重叠导通时间在0-5ms的范围之间)。正是基于上述原因,确保UPS双总线输出系统的安全运行所需的条件仍然是:两路交流电源应该处于”相互入锁”状态之中。




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