一、概述
高速公路機(jī)電系統(tǒng)一般由通訊、收費(fèi)、監(jiān)控和供電四個(gè)系統(tǒng)所組成,它是通過(guò)現(xiàn)代化電子技術(shù)和設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)高速公路現(xiàn)代化管理的。它涉及到電子技術(shù)、自動(dòng)控制、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多門學(xué)科,具有技術(shù)密集、高科技、高技能的管理特點(diǎn)。供電是基礎(chǔ),通訊是中樞,收費(fèi)是命脈,監(jiān)控是手段。四個(gè)系統(tǒng)任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障和事故,都將給高速公路的運(yùn)營(yíng)帶來(lái)?yè)p失,甚至中斷。
高速公路有很多都是地處偏遠(yuǎn)的地帶,不得不采用農(nóng)用電源,那里的供電條件不好,比如電壓波動(dòng)幅度大、經(jīng)常停電;環(huán)境條件不好,比如山洞內(nèi)濕度大,冬夏溫差大,特別是雷雨季節(jié)干擾大;技術(shù)力量薄弱,維修能力差,等等。所以就對(duì)UPS提出了嚴(yán)格的要求,比如要求UPS能耐惡劣環(huán)境,具有無(wú)人值守的能力。這就是可用性
式中: A是可用性,其值是一個(gè)百分比。
MTBF是表明供電系統(tǒng)可靠性的平均無(wú)故障時(shí)間,單位是小時(shí),h。
MTTR是表明供電系統(tǒng)可維修性的平均修復(fù)時(shí)間,單位是小時(shí),h。
可靠性是指硬件系統(tǒng)多長(zhǎng)時(shí)間不出故障,而出了故障后怎么辦?并沒(méi)有提及,因此對(duì)使用者貢獻(xiàn)不大;而可用性則指的是在規(guī)定時(shí)間內(nèi)其正常供電的百分比。它不但包括了硬件因數(shù),而且也包含了人的因素。如式所示,如果系統(tǒng)的平均無(wú)故障時(shí)間MTBF=∞,MTTR就可忽略不計(jì),可實(shí)現(xiàn)100%可用性目標(biāo);如果故障后的修復(fù)時(shí)間MTTR=0,那么供電系統(tǒng)的可用性也可以是100%。
當(dāng)然,在單機(jī)工作的情況下實(shí)現(xiàn)100%的可用性是困難的。MTBF不可能是無(wú)窮大,但由于各種原因的限制采用一些切實(shí)可行的措施來(lái)提高可靠性和可用性倒是可能的。比如采用可靠性高的系統(tǒng),雙機(jī)冗余系統(tǒng),N+X模塊冗余系統(tǒng)等。從理論上講是對(duì)的,但在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)卻往往由于出現(xiàn)偏差而陷入誤區(qū)。
二、穩(wěn)壓器與UPS組合供電方案
在前面加一級(jí)交流穩(wěn)壓器以擴(kuò)大對(duì)輸入電壓變化的適應(yīng)范圍。加什么樣的穩(wěn)壓器好卻是值得注意的,有的設(shè)計(jì)在UPS前面增加一級(jí)參數(shù)穩(wěn)壓器,如圖1所示,原因是參數(shù)穩(wěn)壓器的可靠性高,但參數(shù)穩(wěn)壓器的可靠性高是有條件的,首先是輸入市電的頻率穩(wěn)定度高,再就是后面的負(fù)載非線性程度要小,而且容量要大于UPS一定值。
但在實(shí)際實(shí)施當(dāng)中有的地方卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足上述條件:不但輸入市電的頻率在大負(fù)載的接入與退出時(shí)有瞬變,從而造成穩(wěn)壓器頻頻退出諧振狀態(tài),而且后面的負(fù)載功率比穩(wěn)壓器還大,如此等等,從而造成UPS被燒的事件屢屢發(fā)生,從而降低了供電系統(tǒng)的可靠性和可用性。其結(jié)果是花大價(jià)錢去買故障。
三、UPS選型時(shí)的誤區(qū)
有的用戶出發(fā)點(diǎn)是好的,都是為了提高系統(tǒng)的可用性,從而優(yōu)化供電效果。但由于基本概念不清楚,凡而事與愿違,在津津樂(lè)道之余買下了隱患。
1.鐘情于工頻機(jī),排斥高頻機(jī)
一般說(shuō),任何事物都有一個(gè)發(fā)生、發(fā)展、高潮和退出歷史舞臺(tái)的過(guò)程。由于新材料、新器件和新電路的出現(xiàn)與發(fā)展,原來(lái)老的電路將被新電路代替。UPS也是如此,工頻機(jī)在前幾十年為IT事業(yè)做出了不朽的貢獻(xiàn),而在實(shí)際應(yīng)用中也暴露出一些缺點(diǎn),比如工頻機(jī)的輸入功率因數(shù)低、效率低、體積大、重量重和價(jià)格貴,但由于當(dāng)時(shí)還沒(méi)有解決的好辦法,也只好繼續(xù)應(yīng)用下去。高頻機(jī)UPS的問(wèn)世和成熟,已成為工頻機(jī)的替代品,比如它的輸入功率因數(shù)高,效率高,體積小、重量輕和可靠性高,已成為不爭(zhēng)的事實(shí)。但由于用戶的懷舊心理和某些銷售商的誤導(dǎo)宣傳,使得有些用戶陷入誤區(qū),尤其是用一些不恰當(dāng)?shù)睦尤プC明工頻機(jī)比高頻機(jī)好,更是用戶陷入迷霧之中,甚至有的用戶在標(biāo)書中寫出了工頻機(jī)為唯一選型的機(jī)器,并有的提出如果UPS沒(méi)有輸出隔離變壓器就沒(méi)有投標(biāo)資格,等等。
事實(shí)如何呢?恰恰相反。原因是:高頻機(jī)是UPS發(fā)展的趨勢(shì),從工頻機(jī)到高頻機(jī)是一個(gè)不易攀登的臺(tái)階,工頻機(jī)容易仿制,而高頻機(jī)就不那么容易,如果不是自主開發(fā)的產(chǎn)品,做起來(lái)就很困難。因此,在高頻機(jī)還沒(méi)成熟之前,只好還保留著工頻機(jī)作后盾。比如一位用戶的負(fù)責(zé)人“證明”說(shuō):“工頻機(jī)就是比高頻機(jī)可靠”,其例子是:該系統(tǒng)買了一批高頻機(jī)UPS,裝機(jī)后處處出問(wèn)題,故障事件連續(xù)不斷;不得已,該廠家將自己的高頻機(jī)收回,全部換上了自己的工頻機(jī),果然效果好多了,故障率明顯減少了。于是就給了這位領(lǐng)導(dǎo)上面的這個(gè)印象。
實(shí)際上,上面這個(gè)例子恰恰說(shuō)明了這個(gè)廠家的高頻機(jī)不成熟。而高頻機(jī)成熟了的廠家早已將工頻機(jī)淘汰,如果用這個(gè)廠家的高頻機(jī)UPS去替代上述廠家的高頻機(jī),若是仍是故障百出,那就證明高頻機(jī)不如工頻機(jī);而上述的例子是用自己的矛去扎自己的盾,所以不能說(shuō)明問(wèn)題,也對(duì)用戶造成了誤解。
由于有的廠家高頻機(jī)不成熟,不得不主推工頻機(jī),對(duì)工頻機(jī)UPS的宣傳亮點(diǎn)就是輸出隔離變壓器,說(shuō)這個(gè)變壓器抗干擾能力強(qiáng)、緩沖負(fù)載的突然變化和能提高UPS的可靠性。說(shuō)高頻機(jī)由于沒(méi)有變壓器,就沒(méi)有這些優(yōu)點(diǎn)。事實(shí)如何呢?從功能上講,要求UPS的輸出具有好的動(dòng)態(tài)性能,換言之,UPS的輸出要跟得上負(fù)載的變化,跟進(jìn)的速度越快,就說(shuō)明UPS的性能越好。如果UPS把負(fù)載的變化當(dāng)成干擾給抗住了,那么這臺(tái)UPS也就不是UPS了,成了電抗器,就沒(méi)法給負(fù)載供電了!所以工頻機(jī)UPS輸出變壓器的工能就是變壓和產(chǎn)生零點(diǎn),不允許有任何緩沖的功能。
如果需要配UPS的設(shè)備較多,您可以采用"集中式"或"分散式"兩種配備方式;所謂"集中式",就是用一臺(tái)較大功率的UPS負(fù)載所有設(shè)備,如果設(shè)備之間距離較遠(yuǎn),還需要單獨(dú)鋪設(shè)電線,大型數(shù)據(jù)中心、控制中心常采用這種方式,雖然便于管理,但成本較高。
"分散式"配備方式是現(xiàn)在比較流行的一種配備方式,就是根據(jù)設(shè)備的需要分別配備適合的UPS,譬如對(duì)一個(gè)局域網(wǎng)的電源保護(hù),可以采取給服務(wù)器配備在線式UPS,各個(gè)節(jié)點(diǎn)分別配備后備式UPS的方案,這樣配備的成本較低并且可靠性高。
這兩種供電方式的優(yōu)缺點(diǎn)如下表:
集中供電方式 便于管理 布線要求高 可靠性低 成本高
分散供電方式 不便管理 4 布線要求低 可靠性高 成本低
UPS的配備需要較專業(yè)的知識(shí),請(qǐng)咨詢專業(yè)人士,他們會(huì)為您設(shè)計(jì)合理的配備方案。 |