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UPS在民航机场领域的应用

一、当前民航系统UPS的使用状况

1. 当前UPS的使用现状
民航是一个特殊的用电系统，有两大重点IT用电系统应是万无一失的：机场管理和空中管制。机场中跑道的管理、以高速运行的飞机的全天候起飞和降落等，都需要精确的调度和安排；飞机是在空中高速运动的载体，空中管制稍有不慎就会机毁人亡。所以这些指挥和调度设备的用电就不允许有丝毫的差错，因而就对正常用电的可用性提出了很高的要求。
在民航系统，UPS是保证可靠供电的必选设备，然而任何UPS单机都不能保证有100%的供电可用性。因此，冗余配置成了首选方案。目前不论是航管楼、雷达站还是信标站，几乎都采用了UPS冗余配置方案，使可用性有了很大程度的提高。

2. UPS使用中存在的问题
民航既是一个要求供电非常苛刻的系统，也是一个用电量庞大和花费巨大的系统。单就全国几百个机场使用的各种容量的UPS而言，就是一个庞大的数字。换言之，每个机场稍稍节约一点就也是一个庞大的数字。目前这些地方的UPS容量配置就有不少是不尽人意的。比如不少地方比如有些信标站等用电设备的用电量还不足UPS单机容量的30%，而且冗余方式还是串联热备份结构，即使有的地方能充分利用容量，但由于系统的过载能力差，也使整个系统的可靠性不会提得太高。这许是由于当时的条件所限，可在新机场建设中设法修改。
又比如，在某些供应商以‘双总线+STS冗余连接可靠性最高’的所谓“新产品”“新概念”的极力“推荐”下，某些新机场就采用了两台UPS单机加STS冗余方案。明显看出这是双单机冗余方案中可靠性最差的一种。在假设组成系统各单元可靠性都为0.99的情况下，根据可靠性计算得出：(a)系统可靠性最高（0.9999）；(b) 系统可靠性次之（0.9998），不可靠性为(a)系统的2倍；(c) 系统最差（0.9996），不可靠性为(a)系统的4倍，多花钱还买了个占地面积更大的低可靠性系统。甚至有的地方在单机并联系统中又投资进一步增加了所谓“同步器”的新产品，使不可靠性超过了 (a)系统的百倍以上。

二、 UPS在民航机场领域的应用
1. UPS的结构特点
    作为老牌的国内UPS公司，它的产品种类很多，可靠性指标及其他质量多年来一直是名列前茅。在技术和工艺已经成熟的今天，很多国外公司都已经以国产品为OEM，即可说明国产品已和国外齐眉，更何况早已出口多个国家。在此单就雷诺士UPS产品作一简单介绍，因为这类产品在民航系统使用有其很大的优越性。雷诺士UPS是目前最流行的N+X模块冗余式产品之一。N+X模块冗余式UPS产品有两类：.“控制电路与功率模块分离式结构”，如美国的Symmetry、“英飞”、9170等；“功能集中式N+X冗余并联结构”，如瑞士的Newave，以色列的伽玛创立和山特的ARRAY。这两类结构都可以灵活增容、容易管理和减少冗余投资。但在可靠性和可用性方面，“功能集中式N+X冗余并联结构”明显优于“控制电路与功率模块分离式结构”。比如假设所有模块的平均无故障时间都为500000h，在都为4+1模块冗余的情况下：
    “控制电路与功率模块分离式结构”系统的可靠性为0.9877（可靠性为1个“9”）
可用性为0.9999976
    “功能集中式N+X冗余并联结构” 系统的可靠性为0.9903（可靠性为2个“9”）
可用性为0.9999985（比前者提高了10%）
    由此可以看出，后者的性能要比前者优越得多。当然，初看起来相差无几，而实际上就是这一点点差异在可靠性和可用性上就会显示出截然不同的结果。而且，前者有瓶颈效应，而后者没有；前者任何一个模块都不能独立胜任UPS工作，而后者每一个模块就是一个独立的UPS电源；尤其是在作为备用期间，前者只能压仓库，而后者可以作为电源临时应用，实现了物资充分利用的功能，等等。

2. 高可靠供电系统的解决方案
从上面的讨论可以看出，用雷诺士UPS N+X模块冗余式UPS可以方便地将原来单机冗余配置方案改为单机柜配置。这样一来，不但缩小了占地面积，而且也将一些原来的热备份串联连接变成了直接冗余并联，减小了体积，节约了投资，提高了可靠性与可用性。优化了性价比。
当容量较大但小于120kVA时，可用双机3A3通过静态开关STS进行冗余备份。如果此时每一个UPS机柜中都是5+1并联，仍根据前面的数据，其系统的可靠性就很高，可用性就更高。比如开始先由UPS2供电，即使这个机柜中的一个模块故障，由于供电仍正常进行，不需要STS切换，只有两个模块同时故障时才需要切换。在切换后的3A3UPS2维修期间，如果雷诺士UPS1中的一个模块故障，由于供电仍正常进行，对负载照常供电。因此，由于这层层的供电保险冗余，就显著地提高了可用性，而双单机冗余方案只允许一个单机故障，而不允许第二个再出现故障。同样是两个机柜，但发挥的作用相差很大，这就是它们的不同之处。当容量超过120 kVA时，可采用图3的方案，此方案可达600 kVA，若要求更高的可靠性和可用性，就可用静态开关STS将两组互投，至于可否采用同步器LBS，需要进一步慎重考虑，不可轻易加入。