UPS技术发展趋势与应用中的问题(2003.docVIP

UPS技术发展趋势与应用中的问题 （2003-7-12） 张广明　中科院计算所 　　张广明 中科院计算所研究员，中国电源协会副理事长兼交流稳定电源专委会主任委员。　　摘要 UPS是供电系统的核心环节，可靠性是当前UPS供电系统的主要矛盾，本文列述了UPS及以其为核心的供电系统的技术现状和存在的问题，并在此基础上论述了提高系统可用性的理论和相应的措施。　　关键词 UPS 供电系统 可用性　　1 引言　　UPS（不停电供电系统）及以它为核心的供电系统被设置在市电电网与负载设备之间，目的是改善对负载的供电质量，并在市电故障时，保证负载设备的正常运行。市电电网容量的不足，输变电和配电设备的质量问题，各用户负载设备配置的不合理性，设备之间的相互影响，以及供电系统中各类非线性负载的增加，电力电子变流装置的广泛应用等因素，使配电系统终端的供电质量不断恶化。如市电电压的升高、降低和断电、闪变浪涌以及尖峰脉冲干扰等问题，还有意外的自然或人为的事故，如地震、雷击、输变电系统因人为原因造成断路或短路等，都会危害电力的正常供应，从而影响负载设备的正常运行。使一些对供电质量敏感的重要负载设备的性能降低，寿命减少，业务中断，造成重大的经济损失。一个企业电子商务的中断意味着：严重影响机构声誉、降低办事机构的办事效率、信息沟通发生障碍；在现代化的医院中，抢救监护病人主要依靠电子监测仪器，而电源的事故会造成生命的危险；一个工业流程控制系统中断意味着：生产中断、 在制品报废、设备损坏，如果产品有市场期限的话，如像经营一份过期的日报，其经济损失是可想而知的；一个金融服务部门的业务中断意味着：造成金融秩序陷入混乱状况，用户的利益受到损失、 金钱的损失、信誉的丧失；宕机对网络系统的影响：一个网站宕机，一个潜在的用户在8s内离开、一个路由器宕机，局域网上可能有几百个用户无法工作；一个光钎室宕机，可能有几千个用户断开网络连接。　　UPS是为了解决供电系统存在的问题应运而生的，它的产生至今已经历了40多年的历程，在这个慢长的过程中，UPS设备的技术水平和功能在不断的变化着，近年来，随着半导体工业、电子电路技术和网络技术的迅猛发展，UPS设备技术本身也在不断的进步和改善着。在UPS设备中，由于采用了以微处理器为核心的数字信号处理（DSP）技术、高速网络通讯及高可靠的CAN 网络技术为代表的软件可编程技术，以及Delta变换电路结构、输入功率因数校正（PFC）技术、智能化故障自诊断技术、智能化电池充放电管理和电池性能预测技术、远程网管型UPS监控技术、图型化输出的人-机对话型菜单操作的液晶显示技术等为代表的UPS设备新技术新工艺的开发和应用，使得当今UPS设备无论是在输出容量上，还是在基本性能、智能化管理和可靠性、可维护性和可管理性上，都获得了长足的发展和进步。如今它已经不是一个简单的电网停电后可以继续维持向负载供电的设备，它还肩负着全面改善供电质量，并通过智能管理、智能监控和网络通讯实现对整体电力基础实施的保护，成为一个有强大管理功能的信息技术设备，已经完全熔融于企业信息系统，并成为其中不可缺少的一部分。从应用的角度看，UPS功能的变化经历了三个阶段，如图1所示。 　　第一阶段：市电掉电时，保护负载硬件设备；　　第二阶段：市电掉电时，保护负载设备运行的数据；　　第三阶段：在市电正常和掉电等各种情况下，保证供电系统正常运行。　　第三个阶段从20世纪90年代中期开始变得愈来愈重要，随着信息技术的高速发展和网络时代的到来，对以UPS为核心的整个供电系统的可用性、可维护性、可管理性和可扩展性也提出了越来越高的要求，越来越多的厂商和用户已经形成这样的共识：在UPS各种性能指标基本满足计算机网络设备供电要求的情况下，真正能为客户带来价值的是系统的可用性。用户关心的重点开始从仅仅强调UPS本身由设计和制造决定的可靠性，转移到由整个供电系统和服务决定的可用性上来。实际应用中的需要不仅是产生UPS设备的原因，同时它还规定着UPS技术进一步发展的方向，成为UPS技术发展的动力。本文将从UPS技术和应用的现状谈谈UPS技术以及以它为核心的供电系统的发展趋势，并就当前使用中存在的问题谈谈如何设计配置一个高可用的UPS供电系统，如何正确选用、配置和使用UPS设备。　　2 UPS技术与应用的现状和问题　　UPS设备的产生和发展都是由应用的需要决定的，所以认真考察一下当前UPS技术与应用的现状和存在的问题，对研究和确定它的技术发展方向，以及进一部提高应用水平是有必要的。下面通过对我国UPS技术和应用的市场调查，总结出以下十个方面的基本情况和问题：　　（1）使用UPS以便提高供电系统的可用性的观念已被绝大部