在UPS供电系统中，UPS设备位于交流输入电源和关键负载之间，其上游是交流输入电源亦即低压配电系统，下游是各种关键负载。任何UPS在一般的情况下都是以市电电源为输入能源，UPS 将市电电源进行适当的变换和调节，供给负载稳定可靠地交流电源。当市电电源停电或技术指标超出预定的容限时，UPS利用内部储能装置(蓄电池)继续运行为负载供电。市电长时间停电时，则必须启动备用发电机组供电。

  在电信和数据中心等重要应用场合，低压配电系统一般会用两路市电和多台变压器，并配置一台或多台备用发电机组。为了确认和保证UPS输入电源的供给，市电与备用发电机组之间有必要进行转换。

  传统的转换电路采取3极自动转换开关(ATS)。在3极ATS的转换电路中，当配电电路中发生接地故障时，接地故障电流有分流现象，导致接地故障保护设施(GFP)拒动。此外，中性线电流的分流将导致接地故障保护设施误动。近年来，在重要应用中均要求采用具有包括GFP的4段保护断路器，为了尽最大可能避免接地故障保护设施工作异常，4极ATS的转换电路应用日益增加。4极ATS的转换电路除了转换3个相线个极转换中性线极ATS的特点，是保证互相转换的两个电源完全隔离，消除了接地故障电流和中性线电流的分流，保证了接地故障保护装置的正常工作。但转换过程中性线可能有中断，导致UPS中性线基准(接地)断开，引发UPS系统故障。

  现已发现由于中性线基准断开，引起UPS设备工作异常，甚至导致UPS停机和负载停电的严重故障。UPS上游电源中性线的转换对GFP和UPS的影响，已成为最受关注和亟待解决的问题。也是当前UPS系统模块设计一定要考虑的重要内容。

  本文讨论UPS上游电源转换电路的种类及原理，分析中性线基准断开对UPS运行的影响，提出工程设计实用解决方法。

  按照YD/T5040-2005《通信电源设施安装工程设计规范》的规定，电信和数据中心的低压交流供电系统应采用TN-S系统。

  TN-S系统具有许多优越性，例如，在TN-S系统中，有三相不对称负载和非线性负载时，中性线N中有电流流过，但保护地线PE中在正常时没有电流流过，因此保护地线PE上没有电压，对于设备机壳接保护地线PE的各个负载设备不会产生电磁干扰，所以适用于通信、数据处理和精密电子设备的应用场合。TN-S系统当保护地线PE断开时，在一般的情况下不会使负载设备机壳接保护地线PE的设备机壳带电，比较安全。

  需要说明的是，TN系统包括TN-S、TN-C和TN-C-S三个分系统，而电信和数据中心一般只采用TN-S系统。TN-C系统的PEN 线有PE线和N线的作用，可节省一根导线。但是，TN-C系统在有三相不对称负载和有非线性负载时，其PEN线中有电流流过，因此对机壳接PEN线的各个负载设备会产生电磁干扰。TN-C系统还存在以下问题：① 对于单相负载设备，如果PEN线V故障电压;② 不能直接装设GFP(或RCD)保护器。 TN-C-S系统在前面一段配电系统具有TN-C系统的特性，在后面一段配电系统具有TN-S的特性。

  过去通信局站曾广泛采用TN-C，由于存在上述缺陷，现在已不允许采取。TN-C-S系统仅在特殊情况下采用, 但应格外的注意，禁止在TN-S后面再采用TN-C系统。

  TN-S系统的保护，主要有过载长延时、短路短延时、短路瞬时、接地故障保护。其中接地故障保护(GFP)是指相线与电气设备外露可导电部分(如机壳、建筑金属构件等)之间的短路，这与相线与中性线之间的短路、相线之间的短路不同。接地故障电流较小，常常不能使过流保护电器动作。接地故障点有时会出现电弧，故有易引起火灾的危险。因此，GFP接地故障保护十分重要。根据NEC的要求， TN系统中大于(等于)1000A的断路器一定要采用GFP，欧盟有些国家已将GFP定为强制性要求。近年来，我国电信和数据中心等的低压配电系统工程中，重要开关均要求具有GFP接地故障保护功能。因此，如下所述，在进行市电和发电机转换电路设计时，应格外的注意与GFP兼容的问题。

  市电电源与备用发电机组的转换电路，有采用3极ATS和采用4极ATS的两类转换电路。

  传统的市电和发电机转换电路采取3极ATS,只进行三个相线的转换，不进行中性线的转换。市电和发电机组中性线是公用的(两者的中性线极ATS 转换电路在转换过程中中性线没有中断现象。

  (1) 发电机中性线通过市电中性线 极ATS的转换电路，发电机的中性线与市电中性线连接并在市电进线柜处接地。发电机组的中性线在发电机处不接地，发电机组的机座通过PE线在市电进线柜接地。

  在这种转换电路中，因为电源系统的中性线仅在市电进线柜一处接地，对于接地故障的检测是安全可靠的。在市电供电的情况下，如果发生了接地故障，接地故障保护设施(GFP)将会正确地检测出接地故障电流，发出信号，使市电进线开关断开。

  应该指出，图1是采用3极ATS时的正确电路，过去曾长期应用，正常的情况下是比较理想的。但是，随着配电电路对接地故障保护的需求，图1 的3极ATS 转换电路暴露出一些缺点，例如：因为发电机的中性线不在发电机处接地，在发电机侧不能够实现接地故障检验测试(注：目前发电机输出断路器一般不设接地保护，但当有接地故障时应告警，故有必要进行接地故障检验测试)。

  值得格外的注意的是，如果供电系统中有多个转换开关,有可能造成中性线电流的分流，使接地故障的检测出现错误，导致接地故障断路器在无接地故障时异常跳闸。如图2所示，在市电供电时，中性线电流会在市电和发电机的中线的中性线电流有一部分通过市电中性线返回市电电源，其余电流将流向发电机的中性线，并经另一个转换开关(3极ATS-1)返回市电电源。因为这部分电流未经过GFP-2检测电路，被认为是接地故障电流，故可能会导致接地故障保护断路器K2在无接地故障时异常跳闸。