“N+1”型UPS冗余并機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用研究

1　配置負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)的必要性

當(dāng)今的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)活動(dòng)對(duì)信息網(wǎng)絡(luò)（互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、工業(yè)自動(dòng)化控制網(wǎng)、政府的電子政務(wù)網(wǎng)站等）的依賴程度是如此之高，那怕是僅幾分鐘的“網(wǎng)絡(luò)癱瘓”就可能會(huì)給公司，企業(yè)及行政管理機(jī)構(gòu)的銷售，經(jīng)營(yíng)管理、社會(huì)生活的正常運(yùn)行、聲譽(yù)、及公眾形象帶來(lái)難以估量的損失。鑒于公眾對(duì)“信息網(wǎng)絡(luò)”的正常運(yùn)營(yíng)服務(wù)所期望的高度“時(shí)效性”，為此要求負(fù)責(zé)向它供電的UPS供電系統(tǒng)必須具有提供100%”高可利用率”的供電能力。目前，常采用的技術(shù)措施之一是：在各種重要的信息網(wǎng)絡(luò)機(jī)房中、配置“N+1”型UPS冗余并機(jī)系統(tǒng)， 從而為確保各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能安全、可靠地處理/傳輸/存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和各種信息資料創(chuàng)造出優(yōu)良的電源運(yùn)行環(huán)境。多年來(lái)的運(yùn)行實(shí)踐證明：“N+1”UPS冗余并機(jī)系統(tǒng)具有如下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

增強(qiáng)UPS供電系統(tǒng)的“容錯(cuò)”功能：在由“N+1”臺(tái)UPS所構(gòu)成的UPS冗余并機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行中，如果其中某臺(tái)UPS因故”出故障”時(shí)、剩下的N臺(tái)UPS具有足夠的”帶載能力”向后接的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供純潔的、穩(wěn)壓的UPS逆變器電源，從而確保各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安全運(yùn)行。這意味著：對(duì)于這樣的帶“容錯(cuò)”功能的UPS冗余供電系統(tǒng)而言，即使在遇到某臺(tái)UPS因故出故障時(shí)，它仍能向它的負(fù)載提供具有100%“高可利用率”的高品質(zhì)電源。

提高UPS供電系統(tǒng)的可靠性：例如“1+1”并機(jī)系統(tǒng)的平均無(wú)故障工作時(shí)間（MTBF）是UPS單機(jī)6倍左右。如果再考慮到：當(dāng)今的中、大型UPS的MTBF值已高達(dá)40-50萬(wàn)小時(shí)的話，“1+1”UPS冗余供電系統(tǒng)的MTBF值可達(dá)250萬(wàn)小時(shí)左右。同普通市電電源的99.9%的“可利用率”相比，它可將UPS供電系統(tǒng)的”可利用率”提高到99.99997%以上。由此可見(jiàn)：它對(duì)提高供電系統(tǒng)的可靠性的作用是多么的巨大。

提高UPS供電系統(tǒng)的可維護(hù)性：它允許在UPS的逆變器電源供電的條件下、對(duì)位于UPS并機(jī)系統(tǒng)中的某臺(tái)UPS單機(jī)執(zhí)行”不帶電”的定期維護(hù)/故障檢修操作。

盡管在配置“N+1”型UPS冗余并機(jī)系統(tǒng)后、可極大地改善信息網(wǎng)絡(luò)的供電環(huán)境。然而，近年來(lái)對(duì)當(dāng)今IDC機(jī)房的運(yùn)行狀況的調(diào)查發(fā)現(xiàn)：僅靠“N+1”型UPS冗余并機(jī)系統(tǒng)并不可能100%地確保在它的輸出端、再也不會(huì)出現(xiàn)”停電”事故。相關(guān)的統(tǒng)計(jì)資料證明：由于UPS的機(jī)型選配不當(dāng)或輸入配電系統(tǒng)/輸出配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不當(dāng)而造成在UPS冗余并機(jī)系統(tǒng)中、出現(xiàn)從幾十毫秒到幾秒的“短暫停電”或超過(guò)幾分鐘的“長(zhǎng)時(shí)間停電”的事故仍然時(shí)有發(fā)生（注：發(fā)生這種故障的相對(duì)比例很低）。眾所周知：在“信息網(wǎng)絡(luò)”的運(yùn)行中，如果遇到出現(xiàn)超過(guò)20毫秒以上的“瞬間供電中斷”故障發(fā)生時(shí)，就可能會(huì)導(dǎo)致服務(wù)器、小型計(jì)算機(jī)、網(wǎng)關(guān)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備出現(xiàn)“開(kāi)機(jī)自檢”誤動(dòng)作（此時(shí)的服務(wù)器會(huì)在瞬間“自動(dòng)關(guān)機(jī)”后，在極短的時(shí)間內(nèi)、自動(dòng)執(zhí)行重新”開(kāi)機(jī)啟動(dòng)”操作。這樣一來(lái)，它必然會(huì)導(dǎo)致信息網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)和用戶的應(yīng)用軟件破壞及關(guān)鍵數(shù)據(jù)的丟失），從而致使“網(wǎng)絡(luò)癱瘓”事故發(fā)生。相關(guān)的統(tǒng)計(jì)資料證明：一旦出現(xiàn)這種局面，要使信息網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常工作、往往需“耗時(shí)”短則幾十分鐘、長(zhǎng)則到幾小時(shí)以上，從而致使“網(wǎng)絡(luò)癱瘓”事故的影響面被急劇地?cái)U(kuò)大。例如：某電信公司的電信網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行中，因UPS供電系統(tǒng)出現(xiàn)約3秒的“短暫供電中斷”而導(dǎo)致其計(jì)費(fèi)系統(tǒng)及電話號(hào)碼的自動(dòng)查詢等關(guān)鍵系統(tǒng)停止工作，從而造成高達(dá)數(shù)百萬(wàn)元的營(yíng)運(yùn)損失及用戶的大量投訴。為消除這種不幸事故的發(fā)生、所釆用的有效技術(shù)途徑之一是配置如圖1所示的UPS“雙總線輸出”供電系統(tǒng)。

圖1：　UPS“雙總線輸出”冗余供電系統(tǒng)控制柜圖

從UPS-A和UPS-B兩套UPS供電系統(tǒng)送出的兩路交流電源負(fù)責(zé)向各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電（注：在這里，UPS-A和B兩套系統(tǒng)既可以是UPS單機(jī)、也可以是“N+1”型UPS冗余并機(jī)系統(tǒng)。在工作實(shí)踐中，在重要的IDC機(jī)房中，常釆用“1+1”/“2+1” 型UPS冗余并機(jī)系統(tǒng)來(lái)作為它的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的供電電源）。位于UPS“雙總線輸出”供電系統(tǒng)的輸出端的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可分為三大類：

（a） 非關(guān)鍵性的設(shè)備（例：打印機(jī)、復(fù)印機(jī)及供瀏覽網(wǎng)絡(luò)用的PC機(jī)等）：

由于對(duì)非關(guān)鍵的設(shè)備而言，當(dāng)因電源問(wèn)題而造成它們發(fā)生“停止工作”的故障時(shí)，一般說(shuō)來(lái)、它僅會(huì)給用戶帶來(lái)工作不便/工作時(shí)間的浪費(fèi)的煩惱，并不會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，僅向它們提供單路供電電源。

（b） 釆用“1+1”式冗余供電的、帶“雙電源輸入端”的關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（例：服務(wù)器、磁盤陣列機(jī)、網(wǎng)關(guān)等）：

對(duì)于帶“雙電源輸入”的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備而言，從UPS-A和B的輸出配電柜所輸出的兩路UPS電源被分別送到這種設(shè)備的兩個(gè)輸入端上。在這樣的冗余式“雙路交流電源”供電設(shè)計(jì)的條件下，當(dāng)遇到某套UPS供電系統(tǒng)因故出現(xiàn)“停電”事故時(shí)，它也能確保這些IT設(shè)備的正常運(yùn)行。通過(guò)對(duì)當(dāng)今的信息網(wǎng)絡(luò)機(jī)房的調(diào)查發(fā)現(xiàn)：因各類用戶的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置水平/更新的速度的不同、所釆用的“雙電源輸入”供電的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在總網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置中所占的比例大約在30% 到90%之間（注：對(duì)于某些重要的服務(wù)器而言，它們甚至釆用“2+1”冗余式的“叁電源輸入”供電設(shè)計(jì)方案）。

（c） 帶”單電源輸入端”的關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：

為確保向位于“信息網(wǎng)絡(luò)”中的關(guān)鍵“單電源輸入”供電的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供365*24小時(shí)的高品質(zhì)UPS電源，就需要配置一種“負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)”（LTM：Load Transfer Module）。分別來(lái)自兩套UPS并機(jī)系統(tǒng)A和B輸出端的兩路“逆變器電源”被送到“負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)（LTM開(kāi)關(guān)）”的兩個(gè)輸入端上。在此，用戶可以通過(guò)調(diào)整它的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置的辦法，將其中的一路UPS電源設(shè)置為“優(yōu)先供電電源”、將另一路UPS電源設(shè)置為“備用電源”。正常工作時(shí)，“單電源輸入”的負(fù)載同用戶所指定的承擔(dān)“優(yōu)先供電”任務(wù)的UPS電源相接通。當(dāng)這路“優(yōu)先供電電源”因故“出故障”時(shí)，LTM開(kāi)關(guān)將立即把用戶的負(fù)載切換到處于正常工作狀態(tài)下的“備用UPS逆變器電源”上。因此，利用這種”負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)”就能消除可能出現(xiàn)在UPS并機(jī)系統(tǒng)的輸出端與用戶負(fù)載端之間的“單點(diǎn)瓶頸”故障隱患。這樣一來(lái)，就能向用戶的關(guān)鍵負(fù)載提供具有100%”高可利用率”供電特性的高品質(zhì)的電源供應(yīng)， 從而為”信息網(wǎng)絡(luò)”能長(zhǎng)期地、安全地和可靠地運(yùn)行創(chuàng)造出優(yōu)良的電源運(yùn)行環(huán)境。

有鑒于此，配置“負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)”后、它將有助于UPS的輸出線路能順利地完成的如下調(diào)控任務(wù)：

（1） 提高UPS供電系統(tǒng)的可利用率：它能消除從UPS輸出配電柜到用戶負(fù)載端之間所可能出現(xiàn)的”單點(diǎn)瓶頸”故障隱患，達(dá)到能最大限度地降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)備因”輸入停電”而出現(xiàn)”網(wǎng)絡(luò)癱瘓”故障的發(fā)生的幾率的目的。

（2） “擇優(yōu)供電”功能，提高UPS供電系統(tǒng)的供電質(zhì)量：用戶可以通過(guò)對(duì)輸入到”負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)”上的兩路交流源的電壓和頻率設(shè)置”不同級(jí)別”的工作窗口大小的辦法，將具有最高供電質(zhì)量的那路UPS電源送到用戶的負(fù)載上。

（3） 提高UPS供電系統(tǒng)的可維護(hù)性：當(dāng)某套UPS供電系統(tǒng)因故需要執(zhí)行”停電”維護(hù)或檢修時(shí)，可通過(guò)重新選擇“優(yōu)先供電電源”的辦法、將用戶的負(fù)載自動(dòng)切換到原來(lái)的“備用電源”上，從而達(dá)到在繼續(xù)向負(fù)載提供高品質(zhì)的UPS逆變器電源的同時(shí)、將原來(lái)處于“優(yōu)先供電電源”工作狀態(tài)的那套UPS供電系統(tǒng)置于“停電”和“脫機(jī)”的工作狀態(tài)之下，以便為操作人員提供一個(gè)執(zhí)行安全維修/檢修操作的優(yōu)良工作環(huán)境。

（4） 增強(qiáng)UPS供電系統(tǒng)的“故障隔離”功能：從上所述可知，造成”負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)”執(zhí)行切換操作的前提條件是：從”優(yōu)先供電電源”送到LTM開(kāi)關(guān)的輸入端上的電源、一定是因故曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)”停電”或”嚴(yán)重超限”事故。眾所周知：能導(dǎo)致產(chǎn)生這種事故的原因、此時(shí)它所應(yīng)執(zhí)行的調(diào)控功能有：

當(dāng)承擔(dān)“優(yōu)先供電電源”任務(wù)的那套UPS電源因故出現(xiàn)“停電”、“嚴(yán)重過(guò)壓/欠壓“故障”時(shí)，對(duì)于設(shè)計(jì)合理的“負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)”來(lái)說(shuō)，要求它必須自動(dòng)執(zhí)行“先斷后通”的快速切換操作、以便在確保后接的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安全運(yùn)行的同時(shí)、還能有效地防止上述故障從”優(yōu)先供電電源”系統(tǒng)擴(kuò)散到另一套處于正常工作狀態(tài)下的“備用電源”供電系統(tǒng)上。

當(dāng)因故在“負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)”的后接負(fù)載端出現(xiàn)“短路”/“嚴(yán)重過(guò)載”故障時(shí)，它不僅具備有“禁止切換”的保護(hù)功能。而且，還具備能承受往巨大的短路電流“沖擊”的能力。這樣一來(lái)，就能將短路故障的影響范圍局限在最小范圍之內(nèi)，將可能造成的損失降低到最小的程度上。

（5） 釆用模塊化的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、降低它的平均維修時(shí)間（MTTR）：鑒于“負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)”是處于“上接”兩路冗余輸入電源、“下接”各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的樞紐供電位置上及重要的信息網(wǎng)絡(luò)必須向用戶提供365*24小時(shí)的不間斷的互聯(lián)網(wǎng)增值服務(wù)的實(shí)際需求，不僅將它的各個(gè)關(guān)鍵部件（例：“可控硅”切換模塊、斷路器開(kāi)關(guān)部件）設(shè)計(jì)成允許值班人員執(zhí)行“帶電、熱插拔”操作的模塊化結(jié)構(gòu)。而且，還釆用將“弱電”控制部件同“強(qiáng)電”切換部件進(jìn)行徹底“電隔離”的機(jī)械設(shè)計(jì)方案，從而達(dá)到消除因“人為誤操作”而導(dǎo)致誘發(fā)其它的災(zāi)難性的故障的發(fā)生的目的。

2　負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)（LTM開(kāi)關(guān)）的型號(hào)

目前在市場(chǎng)上銷售的負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)的品種，可大體分為三大類：

a） 由可控硅所構(gòu)成的三相、大功率STS靜態(tài)開(kāi)關(guān)（Static Transfer Switch）式的負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)：其典型的標(biāo)稱輸出電流有：60A、100A、160A、250A、400A、600A、800A、1000A和1200A的開(kāi)關(guān)（注：少數(shù)廠家的STS產(chǎn)品是用在400V工作電壓時(shí)的標(biāo)稱輸出功率KVA來(lái)進(jìn)行標(biāo)注的）;

b） 由兩組大功率的快速繼電器構(gòu)成的中功率、SS（SmartSwitch）智能式的負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)（SS型開(kāi)關(guān)）：它包括三相25A和50A的開(kāi)關(guān)及單相16A、25A和50A的開(kāi)關(guān);

c） 由一個(gè)中間繼電器所組成的小功率冗余開(kāi)關(guān)（Redundant Switch）式的負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)：其品種為：?jiǎn)蜗?0A、16A（注：這是60Hz時(shí)的參數(shù)。如果在50Hz下運(yùn)行時(shí)，其額定工作電流僅為：8A、13A）。

下面將以艾默生公司的STS型的靜態(tài)開(kāi)關(guān)為例，對(duì)三相、大功率的負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)的工作特性進(jìn)行分析和討論。

3　大功率STS型負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)（LTM開(kāi)關(guān)）的工作原理

艾默生公司的STS-2型自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)的控制框圖被示于圖2中。它是以“反向并聯(lián)可控硅”為核心部件所組成的大功率的”靜態(tài)開(kāi)關(guān)”式的負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)。有關(guān)它的各種工作特性將分析如下：

3.1　STS型自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)的主控切換通道：

（1） 自動(dòng)切換供電通道：由輸入電源1、外置斷路器開(kāi)關(guān)Ka、斷路器開(kāi)關(guān)CB1、STS1和公用輸出開(kāi)關(guān)CB3組成它的第1條供電通道。由輸入電源2、外置斷路器開(kāi)關(guān)Kb、斷路器開(kāi)關(guān)CB2、STS2和公用輸出開(kāi)關(guān)CB3組成其第2條供電通道。其中的STS1和STS2”靜態(tài)開(kāi)關(guān)”均是由反向并聯(lián)的”SCR可控硅”來(lái)構(gòu)成自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)的”可控交流供電通道”。當(dāng)我們將輸入電源1和輸入電源2分別選定為L(zhǎng)TM開(kāi)關(guān)的“優(yōu)先供電電源”和“備用電源”時(shí)，在來(lái)自邏輯控制板的SCR的柵極觸發(fā)信號(hào)的調(diào)控下，STS1和STS2將分別處于”導(dǎo)通”狀態(tài)和”關(guān)斷”狀態(tài)。在此條件下，輸入電源1就將通過(guò)Ka、CB1、STS1和CB3通道向后接負(fù)載供電。反之，如果將輸入電源2選定為它的“優(yōu)先供電電源”時(shí)、輸入電2就將通過(guò)Kb、CB2、STS2和CB3供電通道向后接負(fù)載供電。

（2） 維修旁路供電通道：它是由兩組帶二匙二鎖的”機(jī)電互鎖”功能的CB1、CB2、CB3、CB4和CB5等斷路器開(kāi)關(guān)所組成的兩條維修旁路來(lái)組成的。設(shè)置維修旁路的目的是：（?。?確保LTM開(kāi)關(guān)在連續(xù)地向后接的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電的條件下，能對(duì)它內(nèi)部的”STS功率切換”部件或”斷路器開(kāi)關(guān)” 等部件執(zhí)行”脫機(jī)”式的更換操作; （ⅱ）防止因”誤操作”而致使兩路交流輸入電源同時(shí)被”誤接通”、并進(jìn)而造成在它的輸出端出現(xiàn)”停電” 等不幸事故的發(fā)生（注：為進(jìn)一步提高LTM開(kāi)關(guān)的”容錯(cuò)”功能，艾默生公司還能提供帶雙”公共輸出開(kāi)關(guān)”CB3和CB3A的產(chǎn)品）。

（3） “熱插拔”更換操作：為確保在向后接負(fù)載不間斷地供電的條件下，能對(duì)“負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)”執(zhí)行“帶電式”的“熱插拔”操作。所有STS功率切換模塊及斷路器開(kāi)關(guān)都釆用“可熱插拔”的、模塊化的設(shè)計(jì)方案。在此條件下，操作人員就可根據(jù)從它的LCD顯示屏上所獲得的故障信息、釆用“帶電”式“熱插拔”操作的辦法、迅速和準(zhǔn)確地更換掉相關(guān)的“有故障”的部件，從而達(dá)到縮短平均維修時(shí)間（MTTR）的目的。

3.2 STS型負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)的邏輯控制部件：

為確保UPS雙總線輸出供電系統(tǒng)能獲得“信息網(wǎng)絡(luò)”級(jí)的高可靠性，在這種STS型負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)的控制電路中釆用如下多重冗余設(shè)計(jì)方案來(lái)增強(qiáng)它的”容錯(cuò)”功能（見(jiàn)圖3）：

i. 釆用全數(shù)字的DSP調(diào)控技術(shù)及CANBUS數(shù)字通信技術(shù)，大大地提高它的調(diào)控精度和響應(yīng)速度;

ii.為確保DSP芯片和可控硅驅(qū)動(dòng)電路能穩(wěn)定和可靠地運(yùn)行， 對(duì)負(fù)責(zé)向它供電的直流輔助電源釆用下述的多重冗余設(shè)計(jì)方案：（?。┯蓛陕肪哂衅骄鶡o(wú)故障工作時(shí)間高達(dá)230萬(wàn)小時(shí)的“N+1”UPS冗余并機(jī)系統(tǒng)+EMC輸入濾波器所組成的電路向兩套具有“雙路交流輸入端”供電特性的直流輔助電源1和2提供冗余式的“凈化”電源。（ⅱ）從兩套冗余式的直流電源所輸出的兩路DC電源以“雙母線”的形式向3個(gè)邏輯控制板及可控硅驅(qū)動(dòng)板提供它們所需的控制電源;

iii.為確保SCR型“可控硅功率模塊”能準(zhǔn)確無(wú)誤地運(yùn)行，由3塊邏輯控制板來(lái)共同對(duì)它提供”2+1” 冗余式的”柵極觸發(fā)”調(diào)控信號(hào);

iv.為確保LTM開(kāi)關(guān)能準(zhǔn)確無(wú)誤地執(zhí)行切換操作，對(duì)于它內(nèi)部的“2+1” 冗余式的邏輯控制板來(lái)說(shuō)，還對(duì)“負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)”的兩路輸入電源和輸出電源的如下運(yùn)行參數(shù)、執(zhí)行不間斷的高精度的監(jiān)控及數(shù)據(jù)釆樣操作：相序、頻率、相位差、快速“過(guò)壓及欠壓”（脈寬《4ms的瞬態(tài)浪涌/電壓下陷）、緩慢“過(guò)壓及欠壓”、峰值電流Ipk、KVA、KW、Pf、直流電源的冗余度、風(fēng)扇的冗余度等。

v.為提高LTM開(kāi)關(guān)的可靠性，在它的所有的“弱電”邏輯控制部件同“強(qiáng)電”功率部件之間的機(jī)械設(shè)計(jì)上、都釆用“分開(kāi)隔離安裝”的配置方案。對(duì)于這樣的LTM開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)，只要有一路輸入電源工作正常，位于它內(nèi)部的所有“可維護(hù)的電氣部件“均可在向負(fù)載連續(xù)供電的條件下、執(zhí)行熱插拔式的“更換”操作。

在此基礎(chǔ)上，當(dāng)今的STS型“負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)”的平均無(wú)故障工作時(shí)間（MTBF）已高達(dá)100萬(wàn)小時(shí)以上。顯然，這樣的MTBF值是遠(yuǎn)高于當(dāng)今UPS工業(yè)所制造出的UPS單機(jī)的MTBF值（40-50萬(wàn)小時(shí)）的。

圖三　帶多重冗余設(shè)計(jì)的STS邏輯控制裝置

4　負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)能執(zhí)行安全切換操作的前提條件

4.1 兩路輸入的交流電源必須處于“相互同步入鎖”工作狀態(tài)

長(zhǎng)期的運(yùn)行實(shí)踐表明：為確保UPS雙總線輸出供電系統(tǒng)能安全可靠地運(yùn)行，負(fù)責(zé)向“負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)”供電的兩路交流電源必須處于“相互入鎖”的工作狀態(tài)。這意味著：當(dāng)“負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)”在執(zhí)行切換操作的瞬間，期望兩路交流電源之間的相位差盡可能地接近于零（見(jiàn)圖4a）。在這里，為討論方便計(jì)，將輸入電源1和電源2分別指定為“優(yōu)先供電電源”和“備用電源”、并且假定電源1和電源2是處于同頻率、同相位的理想運(yùn)行狀態(tài)之下的，當(dāng)電源1因故出現(xiàn)停電或“過(guò)壓/欠壓”故障時(shí)，“負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)”就會(huì)自動(dòng)執(zhí)行如圖4a所示的“同相”切換操作，從而確保信息網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行。反之，如果在要求它執(zhí)行切換操作的瞬間、不能確保電源1和電源2是處于“同相位”的工作狀態(tài)的話（注：此時(shí)，即使這兩路交流電源的頻率和電壓幅值都相等的），“此時(shí)的”負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)就會(huì)因兩路輸入電源之間的相位差過(guò)大、而被置于“禁止切換”操作的工作狀態(tài)之下，從而造成在“負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)”輸出端出現(xiàn)“停電”故障、并進(jìn)而導(dǎo)致“網(wǎng)絡(luò)癱瘓”故障發(fā)生。

在此條件下，如果因故致使”負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)”執(zhí)行”誤切換操作”或不顧后果地強(qiáng)迫它執(zhí)行切換操作的話，就有可能因?yàn)樵趦陕方涣麟娫粗g作”異相切換操作”時(shí)所產(chǎn)生的”瞬態(tài)電壓值”相差過(guò)大（見(jiàn)圖4b）而導(dǎo)致出現(xiàn)如下更加嚴(yán)重的故障發(fā)生：

i. LTM開(kāi)關(guān)的供電線路中的上游側(cè)的“斷路器開(kāi)關(guān)”跳閘，造成對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的大面積的停電;

ii.分別來(lái)自兩套UPS電源的電源1和電源2因出現(xiàn)“輸出過(guò)流”故障而同時(shí)進(jìn)入“自動(dòng)關(guān)機(jī)”狀態(tài);

iii.因在“切換操作瞬間”所形成的“瞬態(tài)浪涌電壓過(guò)高”而損壞網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（例：燒毀網(wǎng)路中某些服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)等）或致使部份的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備因執(zhí)行“重新開(kāi)機(jī)啟動(dòng)”的誤操作而進(jìn)入“網(wǎng)絡(luò)癱瘓”狀態(tài)。

解決上述矛盾的技術(shù)措施之一是：在兩套UPS供電系統(tǒng)之間配置“負(fù)載同步控制器” LBS（ Load Bus Synchronizer）， 從而確保從兩套UPS供電系統(tǒng)所輸出的電源總是處于相互同步跟蹤的“入鎖狀態(tài)”之中。

4.2 執(zhí)行“先斷后開(kāi)”的切換操作：從上面的分析可知：只有當(dāng)“優(yōu)先供電電源”因故出現(xiàn)停電/電壓或頻率“超限”故障時(shí)，才需要”負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)“執(zhí)行切換操作。顯然，在此瞬間，“優(yōu)先供電電源”肯定是處于故障工作狀態(tài)之下的。為防止在兩路輸入電源之間、因出現(xiàn)過(guò)大的“交叉性”的和破壞性的“環(huán)流”而致使原來(lái)處于正常工作狀態(tài)的“備用電源”也被拖入到“自動(dòng)關(guān)機(jī)”/“被損壞”的不幸事件的發(fā)生。在“負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)”的設(shè)計(jì)中，釆用的是“先斷后開(kāi)”的切換操作方式、其典型的切換操作時(shí)間為：4ms左右（它包括故障診斷時(shí)間和切換操作時(shí)間）。這就意味著：當(dāng)出現(xiàn)上述故障時(shí)，處于“優(yōu)先供電”通道上的STS-1開(kāi)關(guān)應(yīng)該首先被“關(guān)斷”。然后，再將處于“備用供電”通道上的另一個(gè)STS-2開(kāi)關(guān)后“接通”，從而達(dá)到消除位于“負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)”的上游側(cè)的兩路交流電源之間出現(xiàn)交叉性的“環(huán)流”的可能性（注：“環(huán)流”是指在兩套交流電源之間流動(dòng)的”破壞性電流”，它不是流進(jìn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的有用負(fù)載電流）。

在此需特別說(shuō)明的是，此時(shí)易產(chǎn)生如下誤解：既然LTM開(kāi)關(guān)已釆用“先斷后通”的切換方式，似乎就沒(méi)有必要再要求送到“負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)”上的兩路交流電源一定是處于“相互同步入鎖”狀態(tài)之下。然而，回答是原否定的。其原因是：為確保信息網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行（注：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備允許的瞬間供電中斷時(shí)間為20ms左右），“負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)”的切換時(shí)間被限定在4-5ms左右。根據(jù)可控硅的工作原理，對(duì)于原來(lái)處于導(dǎo)通狀態(tài)的可控硅來(lái)說(shuō)，一旦它被置于觸發(fā)導(dǎo)通狀態(tài)之后、即使把送到它的柵極上的“觸發(fā)脈沖”撤除掉后、它將繼續(xù)處于導(dǎo)通狀態(tài)、直至到輸入電源的電壓下降到“過(guò)零點(diǎn)”為止。對(duì)于呈現(xiàn)電感性的供電線路而言，還要求流過(guò)可控硅中的“滯后電流”而言，還要求下降到可控硅的截止電流以下。因此，對(duì)于50Hz的供電電源來(lái)說(shuō)，仍有處于“優(yōu)先供電通道”上和”備用電源供電通道”上的兩對(duì)SCR可控硅同時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)的可能性（其重疊導(dǎo)通時(shí)間在0-5ms的范圍之間）。正是基于上述原因，確保UPS雙總線輸出系統(tǒng)的安全運(yùn)行所需的條件仍然是：兩路交流電源應(yīng)該處于”相互入鎖”狀態(tài)之中。

5　大功率負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)各種工作模式

5.1 正常工作模式和自動(dòng)切換工作模式：

如圖5a所示，來(lái)自兩套UPS并機(jī)供電系統(tǒng)的電源1和電源2被分別送到4個(gè)“負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)”LTM1、2、3、4的兩個(gè)輸入端上（為便于負(fù)載均衡供電及有利于增強(qiáng)”故障隔離”功能，在該“雙總線輸出”供電系統(tǒng)中、配置有4個(gè)的LTM開(kāi)關(guān)。此時(shí)，用戶可在STS型“負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)”的控制面板的LCD監(jiān)示屏上、釆用“人—機(jī)對(duì)話”的菜單操作的方法來(lái)確定將那套UPS并機(jī)系統(tǒng)的輸出電源作為它們的”優(yōu)先供電電源”。例如：在這里，我們將送到LTM1和2開(kāi)關(guān)上的輸入電源1和電源2分別選定為它們的”優(yōu)先供電電源”和”備用供電電源”， 將送到LTM3和4開(kāi)關(guān)的電源2和電源1分別選定為它們的”優(yōu)先供電電源”和”備用供電電源”。在此條件下，只要”優(yōu)先供電電源”的電壓和頻率在其所允許的工作范圍之內(nèi)時(shí)，電源1將分別通過(guò)LTM1和LTM2開(kāi)關(guān)向后接負(fù)載提供I1和I2電流; 電源2分別通過(guò)LTM3和LTM4開(kāi)關(guān)向后接負(fù)載提供I3和I4電流。在LTM開(kāi)關(guān)的運(yùn)行中，當(dāng)因故致使輸入電源1發(fā)生故障時(shí)（例：發(fā)生電源1“停電”或頻率/“電壓超限”故障時(shí)），LTM1和2開(kāi)關(guān)就會(huì)自動(dòng)地以“先斷后通”的工作方式、在3-5ms的時(shí)間內(nèi)，將用戶的負(fù)載同原來(lái)處于”備用供電電源”狀態(tài)的電源2相接通（見(jiàn)圖5b）， 從而確保信息網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行（注：對(duì)于當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來(lái)說(shuō)，它們所允許的瞬間供電中斷時(shí)間約為20ms左右。因此，上述的3-5ms的切換時(shí)間是絕對(duì)不會(huì)影響到信息網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行的）。

圖五　負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)（LTM）的控制原理圖

5.2 “手動(dòng)/自動(dòng)返回式切換”工作模式：

在“負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)”因故執(zhí)行從“優(yōu)先供電電源”→“備用供電電源”切換操作之后，當(dāng)承擔(dān)“優(yōu)先供電電源”任務(wù)的輸入電源1恢復(fù)正常工作時(shí)（它的電壓、頻率及同“備用供電電源”之間的“相位差”均符合所規(guī)定的窗口要求），則必須經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)摹皶r(shí)間延遲”后、才允許LTM開(kāi)關(guān)根據(jù)用戶所設(shè)置的不同的返回式切換工作模式來(lái)分別執(zhí)行手動(dòng)或自動(dòng)的返回式切換操作。此時(shí)，它可根據(jù)用戶的愿望被分別設(shè)置成自動(dòng)復(fù)位（Reset）或手動(dòng)復(fù)位（Reset）兩種工作模式。例如：如果LTM1和2開(kāi)關(guān)被設(shè)置成自動(dòng)復(fù)位（Reset）工作模式的話，當(dāng)“優(yōu)先供電電源”恢復(fù)正常工作狀態(tài)后，連接在LTM1和2開(kāi)關(guān)的后面的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將會(huì)自動(dòng)地重新恢復(fù)到由電源1供電的正常工作狀態(tài)（見(jiàn)圖5a）。在這里，為返回式切換操作設(shè)置一定的時(shí)間延遲的目的是：防止因“優(yōu)先供電電源”在尚未進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)、因倉(cāng)促執(zhí)行切換操作而誘發(fā)“負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)”頻繁地執(zhí)行“誤切換操作”的弊端。在實(shí)踐中，LTM開(kāi)關(guān)的典型的切換“延時(shí)時(shí)間”為：3秒左右，其可調(diào)范圍為：1—60秒。反之，如果LTM開(kāi)關(guān)被設(shè)置成手動(dòng)復(fù)位（Reset）工作模式的話，當(dāng)“優(yōu)先供電電源”恢復(fù)正常工作狀態(tài)后，則要求用戶通過(guò)在LTM1和2開(kāi)關(guān)的LCD屏上、發(fā)出執(zhí)行手動(dòng)切換操作的指令，它才會(huì)執(zhí)行返回式切換操作。否則，這些“負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)”的后接負(fù)載將被繼續(xù)鎖定在” 被禁止切換”的工作狀態(tài)之中（見(jiàn)圖5b），繼續(xù)由原定的“備用電源”供電。

5.3 “禁止切換”工作模式

當(dāng)出現(xiàn)在LTM開(kāi)關(guān)的負(fù)載端的嚴(yán)重過(guò)流/短路故障在“未排除”前、為防止因它執(zhí)行“誤切換”操作而將上述故障的影響面擴(kuò)散到另一套處于“備份供電”工作狀態(tài)的UPS并機(jī)供電系統(tǒng)的不幸事故發(fā)生。在LTM開(kāi)關(guān)的運(yùn)行中、當(dāng)在其輸出端因故出現(xiàn)嚴(yán)重的“輸出過(guò)載”/“輸出短路”故障時(shí)，負(fù)責(zé)向這路”出現(xiàn)短路故障”的負(fù)載供電任務(wù)的LTM開(kāi)關(guān)將被置于”禁止”作仼何切換操作的鎖定狀態(tài)之中，以便將短路故障的影響面縮小到最小的范圍之內(nèi)。

如圖5c所示，在UPS雙總線輸出供電系統(tǒng)的運(yùn)行中，當(dāng)因故在LTM2開(kāi)關(guān)的后接負(fù)載中、產(chǎn)生“輸出短路”/嚴(yán)重過(guò)載/“過(guò)高”峰值電流的“浪涌”等故障之一時(shí)，由上述故障所誘發(fā)出的故障現(xiàn)象是：輸入電源1因“輸出電流”急劇增大而致使其“輸出電壓值”下降到極低值。在此條件下，位于同一“優(yōu)先供電電源”供電通道上的其它的負(fù)載自動(dòng)換開(kāi)關(guān)是否允許執(zhí)行切換操作、將取決它的輸出電流是否發(fā)生過(guò)“異常增大”的現(xiàn)象。如圖5c所示， LTM1開(kāi)關(guān)通過(guò)檢測(cè)自已的輸出電流大小發(fā)現(xiàn)、并鑒定出”短路”故障不是發(fā)生在它的輸出端上，這是因?yàn)樗鶛z測(cè)到的輸出電流I1很小的緣故。此時(shí)，處于輸出電流“無(wú)異常增大”工作狀態(tài)下的LTM1開(kāi)關(guān)將通過(guò)執(zhí)行自動(dòng)切換操作而從“備用電源”2源源不斷地獲得電源供應(yīng)。與此相反，LTM2開(kāi)關(guān)由于檢測(cè)到其輸出電流I2出現(xiàn)急劇增大現(xiàn)象而判斷出：短路故障是發(fā)生在它的輸出電路中。此時(shí)，處于輸出電流“異常增大”工作狀態(tài)下的LTM2將被鎖定在”禁止切換”工作模式下。這樣一來(lái)，就能實(shí)現(xiàn)負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)對(duì)“故障的隔離”調(diào)控功能， 從而將這種“短路故障”的影響面局限在LTM2開(kāi)關(guān)的后接負(fù)載側(cè)的有限的范圍之內(nèi)。在此條件下，LTM2開(kāi)關(guān)將根據(jù)故障電流I2的大小和di/dt增長(zhǎng)速率的不同而分別執(zhí)行如下操作：

當(dāng)負(fù)載故障為短路/嚴(yán)重過(guò)載時(shí)，它會(huì)利用由電源1所提供的能量將位于LTM2開(kāi)關(guān)后面的斷路器開(kāi)關(guān)置于”脫扣跳閘”狀態(tài)或燒毀保險(xiǎn)絲的辦法來(lái)排除故障（如圖5d所示，此時(shí)的I2=0）。顯然，一旦出現(xiàn)這種局面，在查出、并排除相應(yīng)的故障之后，再經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)摹睍r(shí)間延時(shí)”之后、LTM2開(kāi)關(guān)就能夠重新恢復(fù)到它的正常工作狀態(tài)。

當(dāng)負(fù)載側(cè)的故障為峰值很高的“浪涌電流”時(shí)，一旦瞬態(tài)浪涌消失后、并經(jīng)適當(dāng)?shù)难訒r(shí)后，LTM1開(kāi)關(guān)就能通過(guò)自動(dòng)地執(zhí)行返回式切換操作而恢復(fù)到正常工作狀態(tài)（見(jiàn)圖5a）。

5.4 “禁止自動(dòng)返回”工作模式：

為防止因輸入電源供電質(zhì)量不高而造成的LTM開(kāi)關(guān)頻繁地執(zhí)行切換操作，并進(jìn)而導(dǎo)致?lián)p壞它的SCR型“靜態(tài)開(kāi)關(guān)”的事故發(fā)生（注：在執(zhí)行切換操作的期間，無(wú)法保證雙路輸入電源的電壓、頻率和相位都是相同的）。在LTM開(kāi)關(guān)的運(yùn)行中，如果在5分鐘的時(shí)間內(nèi)、執(zhí)行切換操作的次數(shù)超過(guò)5次以上時(shí)，它就會(huì)進(jìn)入“禁止自動(dòng)返回”工作模式。

在此條件下，LTM開(kāi)關(guān)將一直處在由“備用電源”向負(fù)載供電的狀態(tài)。除非同時(shí)滿足如下兩個(gè)條件：“優(yōu)先供電電源”能恢復(fù)到穩(wěn)定的正常工作狀態(tài); 操作人員執(zhí)行Reset操作。

5.5 “緊急切換”工作模式：

為確保對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電的連續(xù)性、防止因人為“誤操作”或設(shè)備“誤動(dòng)作”而導(dǎo)致在負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)（LTM）的后接的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置中、出現(xiàn)的供電中斷的故障隱患。當(dāng)LTM開(kāi)關(guān)在其輸出端檢測(cè)到它的輸出電源”消失”時(shí)、它將會(huì)在《5ms的時(shí)間間隔內(nèi)，無(wú)條件地自動(dòng)執(zhí)行切換操作，從而將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備于同另一路正常工作的”備用電源”相接通的工作狀態(tài)之下。執(zhí)行這種緊急切換操作的唯一限制條件是：不應(yīng)該在LTM開(kāi)關(guān)的輸出端上、存在“短路”故障。

5.6 “維修旁路供電”工作模式：

眾所周知：在UPS雙總線輸出供電系統(tǒng)中、配置負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)的主要目的是：確保向網(wǎng)絡(luò)設(shè)置提供100%高可利用率的UPS電源。為此，在這種LTM開(kāi)關(guān)中配置有如圖2所示的由CB1、CB4、CB3和CB2、CB5、CB3所分別組成的釆用“兩匙兩鎖”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的、帶“機(jī)、電互鎖”保護(hù)功能的兩條維修旁路供電通道，以便在需要對(duì)LTM開(kāi)關(guān)執(zhí)行維修操作時(shí)、能確保在對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不間斷地提供“優(yōu)先供電電源”供電的同時(shí)，防止”備用電源”被誤連接到同一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上的事故發(fā)生。例如：在輸入電源1被選定為L(zhǎng)TM開(kāi)關(guān)的“優(yōu)先供電電源”的條件下、當(dāng)因故需要對(duì)這個(gè)LTM開(kāi)關(guān)中的“STS1靜態(tài)開(kāi)關(guān)”式功率切換模塊進(jìn)行檢修時(shí)， 則可通過(guò)如下的操作步驟、將LTM開(kāi)關(guān)從正常的”自動(dòng)切換”工作狀態(tài)轉(zhuǎn)變成“維修旁路供電”狀態(tài)：

（1）　確認(rèn)“優(yōu)先供電電源”（電源1）處于正常供電狀態(tài);

（2）　從CB5斷路器開(kāi)關(guān)的插孔中的取出“互鎖鑰匙”K3、并將該鑰匙K3插入CB4開(kāi)關(guān)的鑰匙孔中;

（3）　關(guān)斷”備用電源”（電源2）的輸入開(kāi)關(guān)CB2;

（4）　在CB2開(kāi)關(guān)上、施轉(zhuǎn)并取出”互鎖鑰匙”K2;

（5）　在將“互鎖鑰匙”K2插入CB4開(kāi)關(guān)的“鑰匙孔”中后，再施轉(zhuǎn)這個(gè)“互鎖鑰匙”K2、直至將它的“鑰匙桿”置于縮回到CB4開(kāi)關(guān)的“鑰匙孔”中的狀態(tài)之下;

（6）　閉合CB4開(kāi)關(guān)， 讓“優(yōu)先供電電源”直接地通過(guò)CB4開(kāi)關(guān)向后接負(fù)載供電;

（7）　關(guān)斷電源1的輸入開(kāi)關(guān)CB1;

（8）　從CB1開(kāi)關(guān)的“鑰匙孔”中取出“互鎖鑰匙”K1、并將該鑰匙K1插入CB5開(kāi)關(guān)的“鑰匙孔”中;

（9）　關(guān)斷CB3開(kāi)關(guān)。至此，電源1將直接經(jīng)過(guò)CB4開(kāi)關(guān)向后接的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電;

（10） 將處于“斷電”工作狀態(tài)下的“STS1靜態(tài)開(kāi)關(guān)”功率模塊取出、并執(zhí)行“脫機(jī)”維修操作。

5.7 “手動(dòng)切換操作”工作模式：

只要輸入到LTM開(kāi)關(guān)上的兩路電源的電壓、頻率、相位差在所允許的范圍內(nèi)，用戶都可按需在“優(yōu)先供電電源”和“備用供電電源”之間執(zhí)行“手動(dòng)切換”操作。例如：當(dāng)需要緊急排除故障或要求在”不停電”的條件下執(zhí)行調(diào)機(jī)操作時(shí)，就需要執(zhí)行手動(dòng)切換操作。此時(shí)，如果遇到這兩路輸入電源之間的相位差的窗口較大時(shí)，則需要在LCD顯示屏上、通過(guò)菜單操作將輸入到LTM開(kāi)關(guān)的兩路電源之間的相位差范圍擴(kuò)大到±30o。相反，在正常操作時(shí)，LTM開(kāi)關(guān)所允許的相位差僅為《±15o。

當(dāng)我們?cè)趫?zhí)行“手動(dòng)切換”操作時(shí)，根據(jù)兩路輸入電源是否能滿足“相互同步入鎖”條件的不同、而可能出現(xiàn)如下幾種截然不同的切換操作狀態(tài)：

5.7.1 “同步入鎖”切換操作：當(dāng)兩路輸入電源的電壓、頻率、相位差都在LTM開(kāi)關(guān)所允許的切換窗口范圍之內(nèi)時(shí)，LTM開(kāi)關(guān)執(zhí)行自動(dòng)切換的操作的時(shí)間《1ms。

5.7.2 “異步差頻入鎖”切換操作：當(dāng)兩路輸入電源的電壓在LTM開(kāi)關(guān)所允許的切換窗口范圍之內(nèi)、但頻率不相同的條件下運(yùn)行時(shí)，此時(shí)兩個(gè)電源之間的相位差將會(huì)周期性地按照這兩路電源之間的差頻的節(jié)拍（注：它們之間相位差Δф從0o逐漸增大到180o、然后再?gòu)膹?80o逐漸下降到0o）而進(jìn)入或離開(kāi)LTM開(kāi)關(guān)所允許的”入鎖切換”窗口的范圍之內(nèi)。這樣一來(lái)，LTM開(kāi)關(guān)執(zhí)行自動(dòng)切換操作的”時(shí)間延遲”的長(zhǎng)短將會(huì)呈現(xiàn)出很大的隨機(jī)性。因?yàn)?，此時(shí)的LTM開(kāi)關(guān)需要花時(shí)間去等待Δф重新進(jìn)入允許執(zhí)行”差頻入鎖”切換操作的窗口范圍。因此，在此條件下，有可能出LTM開(kāi)關(guān)執(zhí)行”手動(dòng)切換”操作所需的等待時(shí)間超過(guò)20ms的情況發(fā)生。在某些LTM開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)中，為防止LTM開(kāi)關(guān)因執(zhí)行切換操作的”等待時(shí)間”過(guò)長(zhǎng)而影響UPS供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，往往會(huì)規(guī)定一個(gè)最長(zhǎng)的等待時(shí)限（例如：3分鐘）。一旦，超過(guò)這個(gè)時(shí)限，LTM開(kāi)關(guān)將進(jìn)入”禁止切換”的鎖定工作狀態(tài)之下。

5.7.3 “同頻異相”禁止切換狀態(tài)：當(dāng)兩路輸入電源的電壓在LTM開(kāi)關(guān)所允許的切換窗口范圍之內(nèi)、頻率相同，但相位差Δф超過(guò)LTM開(kāi)關(guān)所允許的切換窗口范圍的條件下運(yùn)行時(shí)，此時(shí)的LTM開(kāi)關(guān)將會(huì)一直被鎖定在”禁止切換”的工作狀態(tài)之中。

從上所述可知：為L(zhǎng)TM開(kāi)關(guān)創(chuàng)造出能順利地執(zhí)行”自動(dòng)切換操作”的優(yōu)良運(yùn)行環(huán)境，在兩套UPS供電系統(tǒng)之間配置負(fù)載同步控制器（LBS）是其必備的條件之一（有關(guān)LBS的工作原理、“異步差頻入鎖”調(diào)控及 “同頻異相入鎖”調(diào)控的分析請(qǐng)見(jiàn)：”雙總線輸出供電系統(tǒng)用負(fù)載同步控制器”的另一篇文章）。

5.8 可控硅故障保護(hù)工作模式

在負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)的控制電路中、配置有如下功能完善的可控硅（SCR）保護(hù)電路：一旦發(fā)生SCR的“開(kāi)路”或“短路”故障時(shí)，它可以確保在不間斷地向網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電的條件下，自動(dòng)檢測(cè)出“故障元件”、發(fā)出報(bào)警信號(hào)、并釆用相應(yīng)的“故障隔離”保護(hù)措施。

（1） 可控硅“短路故障”保護(hù)功能：LTM開(kāi)關(guān)不停地監(jiān)測(cè)著它的各個(gè)SCR型靜態(tài)開(kāi)關(guān)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)（見(jiàn)圖2）。當(dāng)發(fā)生“短路故障”的STS1開(kāi)關(guān)出現(xiàn)在“優(yōu)先供電通道”上時(shí)，負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)就會(huì)在發(fā)出報(bào)警信號(hào)的同時(shí)，將處于“備用電供電通道”上的輸入斷路器開(kāi)關(guān)CB2置于“脫扣跳閘”狀態(tài)，從而達(dá)到防止兩路交流輸入電源可能被直接地”接通的事故”發(fā)生的目的。反之，當(dāng)發(fā)生“短路故障”的STS2開(kāi)關(guān)出現(xiàn)在“備用電供電通道”上時(shí)，負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)會(huì)在發(fā)出報(bào)警信號(hào)的同時(shí)，將處于“優(yōu)先供電通道”上的輸入斷路器開(kāi)關(guān)CB1置于“脫扣跳閘”狀態(tài)。

（2） 可控硅“開(kāi)路故障”保護(hù)功能：在LTM開(kāi)關(guān)的運(yùn)行中，如果遇到它的SCR型靜態(tài)開(kāi)關(guān)發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)、在邏輯控制板的調(diào)控下，LTM開(kāi)關(guān)會(huì)執(zhí)行如下操作：在發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)的同時(shí)，通過(guò)自動(dòng)執(zhí)行切換操作、將用戶的負(fù)載連接到另一路正常工作的輸入電源上。

（3） 可控硅開(kāi)路/短路故障鎖定：當(dāng)LTM開(kāi)關(guān)在運(yùn)行中、出現(xiàn)上述故障之一時(shí)，所有的報(bào)警信號(hào)將被”鎖存”在存貯器內(nèi)。并且，只有在值班人員排除故障后，才有可能通過(guò)Reset復(fù)位操作來(lái)消除故障報(bào)警信號(hào)。