机场行业关键电源设备的持续保护

一、前言

截止至2018年，民航业的运输量保持持续增长，下表摘自“2018年民航行业发展统计公报”。

高速增长的运输周转量之下，对民航基础设施和飞行保障系统不断提出更高的要求。在航站楼、飞行区、以及空管中心内，存在着大量的关键设备，这些设备为人民航空的生命和财产安全保驾护航，UPS不间断电源和精密空调则能够为机场内的关键设备提供相应的电气保护和制冷保护。

二、机场内关键电源的应用

在节能减排、绿色环保、人工智能等因素的驱动之下，当今机场内的UPS电源应用，在保证高可靠性的前提下，还应考虑高可用性，高效率，以及全生命周期的运营总成本。

机场内的关键负载设备，包括：各部门的设备大厅内IT系统，信息机房，跑道灯光系统，雷达系统，通讯系统，导航系统，航显屏，旅客终端，安检系统EDS，行李处理系统，飞行模拟系统等等，按照其所在的区域，大致分为航站楼，飞行区，配套工作区，空管中心。如下图示意：

可以看出，机场内的关键负载按类型可以分为IT类负载和非IT类负载。两类负载由于设备自身的输入电源方式和对电能质量的要求有差异，则其相应的供配电架构也有所不同。

1）对于机场内的IT类负载和通讯设施，机场内的核心关键负载，通常按照一级负荷的标准保障其供电，其UPS供电方式为2（N+1），配置双路市电输入以及备用发电机，宜参照A级数据的UPS供配电要求，下图为典型示意图：

信息机房的IT设备，雷达站台的通讯导航设备，负载特性较平缓，且多数具有双电源负载，可以按照A/B路双总线配置。为了提高系统的可靠性，部分双电源负载在双总线的基础上还会增设STS静态切换开关，实现分布式冗余，STS的分布冗余架构如下图示意：

2）对于机场内的非IT类负载，一般采用1+1并机的方式保证其供电可靠性。下图为航站楼内UPS常见的1+1并机供电架构，具有1台主机的冗余能力。该架构适用于航站楼内的运控中心，弱电机房，功能中心，相关设备机房等场景。

非IT类负载对电能质量的要求更高，对于部分雷达设备、通讯设备、灯光系统等，呈脉冲式或感性负载的特性，要求UPS主机具有宽泛的输出功率因数范围，以适应不同类型的负载设备。

3）另外，机场内还存在非常多的小容量UPS，它们的容量一般为3KVA、5KVA，用于安检系统，行李系统等，要求其可靠性高、占地面积小，便于管理。

三、设备应用的技术变化趋势

1）UPS电源的应用结合近年来技术的发展，已有了不同的变化，这些应用变化将在节能、运行模式、设备成本等方面大大区别于以往的UPS运用方式。

采用多电平逆变器架构的UPS电源，其逆变器元件的承压值更低，设备可靠性更高，逆变器效率更高，目前市场上高品质UPS的整机效率最高可达97%；

采用新型节能模式的UPS，通过其可靠的交流直供功能，能够保证了系统的切换时间小于2ms，在该模式下的输出电能质量达到IEC的一级标准，UPS系统的效率达到99%以上，目前主流的一线品牌UPS均具有该功能；

锂电池+UPS的应用模式，更多地被用户接收，在机场内的灯光站中，其用电环境相对恶劣，对电池要求极高，可推荐采用锂电池+UPS应用于跑道灯光系统，其全生命周期的运营总成本更低。

2）制冷方面：对关键负载提供电气保护的同时，还需对其提供持续的制冷，以保证关键负载不会因过温引起宕机和故障。恒温恒湿精密空调，具有高的显热比，大的风量，区别于一般的舒适性空调，对关键设备等热负荷具有精密的温湿度持续控制。不同于以往配置的舒适性空调，航站楼内的各类信息机房，弱电机房，设备大厅等，均需要配置恒温恒湿精密空调，空调的制冷量根据热负荷的大小进行相应的选择。

3）设备的智能能效管理：机场内的低压配电开关，UPS电源，精密空调，照明设施等等，能够通过智能的能效管理平台进行实时的监控和运维管理，提高了设备运营的效率，保证系统全生命周期的可靠性。

四、结语

对于机场内少数的单电源负载，需要通过STS双电源静态切换开关进行保证，使机场内的关键负载随时处于多重保护的状态，降低系统的运行风险。

机场内关键负载的电气保护采用UPS不间断电源，持续制冷设备采用恒温恒湿精密空调，为空管中心、航站楼、飞行区、配套工作区的各类设备提供了持续的可靠保障。

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