UPS冗余并聯(lián)與雙總線連接供電方案

1、2. 2UPS雙總線供電方案的電路結(jié)構(gòu)有一種說法，雙總線是根據(jù)美國(guó)T4等級(jí)(Tier4)標(biāo)準(zhǔn)的要求而來的。圖6就是這種雙總線UPS冗余供電方案。從圖中可以明顯地看出，雙總線的每一路都是由多臺(tái)UPS并聯(lián)的。就目前的UPS并聯(lián)水平來看，可以做到8臺(tái)并聯(lián)。比如臺(tái)灣至少有5個(gè)數(shù)據(jù)中心采用的就是8臺(tái)并聯(lián)X2的雙總線供電系統(tǒng)。如果在8臺(tái)UPS冗余并聯(lián)之內(nèi)就可以解決的問題，最好不要輕易采用雙總線。尤其是在兩臺(tái)單機(jī)UPS就可以做l+l并聯(lián)冗余的時(shí)候，硬要改用雙總線方案，不但使設(shè)備量成倍增加，而且由于引入了串聯(lián)功能的設(shè)備STS,使能量通道上又多增加了故障點(diǎn)，導(dǎo)致的投資還要遠(yuǎn)高于雙倍1+1并聯(lián)冗余時(shí)的情況，因?yàn)镾

2、TS要比同容量的UPS價(jià)格高得多，同時(shí)還失去了原來直接并聯(lián)時(shí)過載能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可靠性比原來也有所降低。眾所周知，任何解決方案和規(guī)劃都是有條件的，有其特定的使用環(huán)境，也就是有其局限性。因此，不可不講條件、時(shí)間和地點(diǎn)地到處亂用，否則，不但達(dá)不到預(yù)期的目的，反而會(huì)事倍功半。3兩種供電方案的比較2.1 兩種供電方案的可靠性及故障率比較為了有一個(gè)量的概念和直觀而容易理解，仍設(shè)所有設(shè)備的可靠性r都是0.99;也是為了簡(jiǎn)單明了，暫不考慮UPS以前和STS以后的這些共有的配電部分。由此見圖7(a)虛線方框內(nèi)的部分，并由此作出可靠性結(jié)構(gòu)模型圖。從可靠性的觀點(diǎn)出發(fā)，凡是在該環(huán)節(jié)故障時(shí)都能導(dǎo)致系統(tǒng)不正常的情況通通算

3、作串聯(lián)環(huán)節(jié)，因此連接圖7(a)的同步器LBS、靜態(tài)開關(guān)STS和隔離變壓器B1在可靠T上同UPS都是串聯(lián)關(guān)系，如圖8所示。由于兩臺(tái)UPS在STS的輸出端在功能上對(duì)雙電源負(fù)載是并聯(lián)關(guān)系，就認(rèn)為二者是并聯(lián)關(guān)系，由此得出系統(tǒng)可靠性：&=0,99845(6)不可靠性或故障率就是O.00155,即萬分之十五。從前面的式(3)可以看出，兩臺(tái)UPS直接并聯(lián)時(shí)的供電系統(tǒng)可靠性是萬分之一，而圖7(a)增加了6個(gè)設(shè)備以后，造價(jià)成倍地增加，而可靠性則成十倍地降低。根據(jù)上面的計(jì)算，故障率是前者的15倍。圖6T4雙總線UPS冗余供電方案(a)100kVA雙總線供電方案,iiii'iii#(b)lOOkVA

4、直接冗余并聯(lián)供電方案圖7丁4雙總線UPS冗余供電方案3. 2雙輸入交流電時(shí)兩種供電方案ATS功能的比較有人認(rèn)為雙機(jī)冗余并聯(lián)時(shí)只用了一個(gè)ATS,這是個(gè)單點(diǎn)故障點(diǎn)，或稱為瓶頸；而雙機(jī)雙總線時(shí)則用了兩個(gè)ATS,由于有冗余關(guān)系，消除了瓶頸效應(yīng)。1)雙UPS冗余并聯(lián)ATS的功能雙交流輸入可能是雙市電，也可能是一路市電和一路燃油發(fā)電機(jī)組。在這里以雙路市電輸入為例。雙機(jī)冗余并聯(lián)時(shí)一般是利用ATS將雙市電互投為一路輸出，如圖9(a)所示。若以市電1為主電源，市電2為備用電源，ATS通常接通市電l到UPS組。當(dāng)市電l故障時(shí),ATS就斷開市電1而將市電2轉(zhuǎn)接到UPS組上。一旦ATS故障，就無法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)接功能而使后面

5、的所有UPS失去輸入電壓。這就是所謂的瓶頸效應(yīng)，也有的稱為單點(diǎn)故障。當(dāng)然，為了防止上述現(xiàn)象發(fā)生，一般都采取了補(bǔ)救措施，比如有的廠家在ATS切換無法進(jìn)行時(shí)就采用搖臂以手動(dòng)的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換；也有的廠家有可選擇的旁路開關(guān)，在ATS故障時(shí)用人工的方法把旁路開關(guān)合上去。加了這些措施，瓶頸本身依然存在。i色圖8雙總線供電方案可靠性結(jié)構(gòu)圖(圖7&例)UPS理iIjiU1AW雙擊冗余并聯(lián)ATS的連接（b）雙擊雙總線時(shí)ATS的連接圖9兩種供電方案ATS的連接電原理圖2）雙機(jī)雙總線時(shí)ATS的功能圖9（b）的雙ATS的連接法就消除了這種隱患呢。首先討論一下它的工作原理。在正常情況下，一般都是這樣設(shè)置的：ATS

6、l將市電l接通到UPSl,ATS2將市電2接通到UPS2。比如由于某種原因?qū)е率须?斷電，ATSl就自動(dòng)切換到市電2,以使UPSl能夠不間斷地得到輸入電壓；但由于某種故障原因使得ATSl在市電l斷電時(shí)而無法實(shí)現(xiàn)切換，即市電2因ATSl無法切換而使UPSl得不到市電2的支持，仍然會(huì)處于無輸入電壓狀態(tài)，只好待電池放電終結(jié)后而關(guān)機(jī)，但由于STSl的存在，UPS2的輸出電壓會(huì)及時(shí)地經(jīng)STSl切換到UPSl后面的負(fù)載上去，如圖10所示。由于此時(shí)UPS2的輸入電壓尚在正常供電，所以可使UPSl和UPS2的負(fù)載仍然不間斷地工作下去。雙總線的優(yōu)點(diǎn)只有在這里才得到了體現(xiàn)。不過，現(xiàn)在已處于無冗余供電狀態(tài)，維修時(shí)間

7、已成關(guān)鍵，為了改善這種狀況，最好雙總線的每一路增加冗余，比如都變成1+l,不過這時(shí)的設(shè)備量又成倍增加了。STS2SioUPS1斷電后UPS2經(jīng)STS1將UPS2的輸出電壓接入路徑圖另一方面，在雙總線的情況下，雙電源負(fù)載的兩個(gè)輸入電壓是從兩路引來的同相電壓，即都是A相或都是B相、或C相，這又埋下一個(gè)隱患：當(dāng)一路故障時(shí)（如上例中的市電1故障時(shí)的情況），最后經(jīng)STS2將UPS2的輸出電壓切換到UPSl的負(fù)載上，可以看出，此時(shí)雙電源負(fù)載的兩路輸入電壓是同一相，如果這時(shí)對(duì)應(yīng)這一相的開關(guān)故障（接觸不良或斷開），該雙電源負(fù)載就會(huì)因全部斷電而停機(jī)。原來的目的是即使一個(gè)UPS后面的單電源負(fù)載全部斷電時(shí)，該雙電源

8、負(fù)載也不至于斷電，而此時(shí)的目的就達(dá)不到了。4采用雙總線的適當(dāng)場(chǎng)合3.1 采用雙總線的場(chǎng)合雙總線作為冗余并聯(lián)的補(bǔ)充措施在一定的場(chǎng)合下就可顯示出它的優(yōu)越性。這種場(chǎng)合就是容量與可靠性出現(xiàn)矛盾時(shí)。比如一個(gè)信息機(jī)房的用電量是2500kVA,要求并聯(lián)冗余后的供電電源系統(tǒng)的可靠性R=0.99999,選定了某品牌單機(jī)容量為400kVA的UPS。為了方便分析，假如每臺(tái)UPS的可靠性r相同，取r=0.99,目前UPS并聯(lián)的臺(tái)數(shù)不超過8,此處取8臺(tái)并聯(lián)。取7+1即可是400kVAX7=2800kVA,滿足了2500kVA的需求，如圖11(a)所示。看可靠性R8是否滿足。根據(jù)可靠性計(jì)算公式：Hn=l-(1-/-1)(

9、1)得一產(chǎn)1-(1一乃(1一力=1一(1-0.997)(1-0.99)=0,999021從結(jié)果看，不滿足R=0.99999的要求口如果采用6+2的方案，則:&=1一(1一力(1r)2=996)(1一0.99)0.999994這一次滿足了要求。但容量只有400kVAX6=2400kVA，容量又不能滿足了。如果用戶的容量要求不可更改，只有采用雙總線方可，如圖11(b)所示。在雙總總線的情況下，系統(tǒng)地可靠性就是：氏+產(chǎn)IT199999922并聯(lián)冗余系統(tǒng)iIjill(b)雙總線系統(tǒng)圖11同等負(fù)載情況下的設(shè)備量情況Bypass5Bypass?杖電源加轂雙電源負(fù)載甲艮源負(fù)投圖12(a)雙開關(guān)二單擊

10、雙總線結(jié)構(gòu)此時(shí)倒是滿足了可靠性的要求，但設(shè)備量增加了一倍多，投資也成倍增加，損耗也顯著增加，這就需要權(quán)衡利弊。若采用500kVA的6+2方案會(huì)更經(jīng)濟(jì)些。而且容量500kVAX6=3000kVA富裕很多，不但減少了投資、降低了損耗，也提高了系統(tǒng)的可靠性。這個(gè)例子說明，在很多情況下雙總線并不是唯一的和最佳的解決方案。從前面的討論也可看出，當(dāng)容量與可靠性不發(fā)生矛盾時(shí)，如果硬要采用雙總線，不論什么理由都是不可取的。4. 2減少設(shè)備量的途徑人們不禁要問：難道為了得到這一點(diǎn)女?處就必須花費(fèi)幾倍的投資嗎？實(shí)際上大可不必，正如前面討論的那樣。(1)即使一個(gè)ATS故障而不能將另一路市電接入時(shí)，仍能保證全部負(fù)載不

11、斷電，從這個(gè)觀點(diǎn)上說，可以將前面的兩個(gè)ATS更換成普通斷路器；(2)既然要求在任何一路市電或UPS故障時(shí)都要保證全部負(fù)載不斷電，冗余并聯(lián)的UPS就可以完全滿足，所以UPS輸出和負(fù)載之間除了必要的開關(guān)之外，沒有必要再增加STS進(jìn)行多余的切換；(3)這里的重點(diǎn)就轉(zhuǎn)到如何在一路市電和ATS同時(shí)故障時(shí)仍能使另一路市電可靠地接入。這個(gè)問題再容易解決不過了，比如給雙機(jī)冗余輸入端的ATS配上旁路開關(guān)(有的是選件，有的就是標(biāo)配)就可解決了，因?yàn)橐宦肥须姷綦娛怯懈婢?，UPSl輸入電壓斷電也是有告警的，值班員就可在確認(rèn)ATS確實(shí)故障后而合上旁路開關(guān)。不要期望全自動(dòng)化，一般這樣的機(jī)房都會(huì)有值班員。當(dāng)然，如果確實(shí)需

12、要全自動(dòng)化，也是可以的，只要向供應(yīng)商提出要求就是了。因此，雙總線的供電效果完全可以用很小的代價(jià)來取得。(4)減少UPS和STS設(shè)備量的途徑如果有的用戶確實(shí)對(duì)雙總線結(jié)構(gòu)情有獨(dú)鐘，也未嘗不可，在保證可靠性與可用性的前提下也有節(jié)約的方法。有的認(rèn)為雙總線必定需要用圖11（b）的結(jié)構(gòu)方式，即兩路電源必須用兩個(gè)臺(tái)大容量STS進(jìn)行互相切換。實(shí)際上雙總線也各有不同。如圖12（a）為雙開關(guān)二單機(jī)雙總線結(jié)構(gòu)。這個(gè)電路結(jié)構(gòu)的牛I點(diǎn)在于每臺(tái)UPS有兩個(gè)輸入開關(guān)，一個(gè)普通斷路器和一個(gè)ATS轉(zhuǎn)換開關(guān)。普通斷路器供UPS主電路應(yīng)用，ATS供兩臺(tái)UPS的旁路用電，這樣一來從輸入開關(guān)上就加了一層冗余，即使其中一路市電故障斷電，

13、仍能保證雙電源設(shè)備的雙路供電。這里只用了一個(gè)STS為單電源設(shè)備供電，與雙UPS并聯(lián)冗余相比，增加設(shè)備不多。如果采用分散小型STS結(jié)構(gòu)方案，功耗、價(jià)格和占地面積還可降低。圖12（b）為雙開關(guān)三單機(jī)雙總線冗余結(jié)構(gòu)。從前面的分析可知，當(dāng)一路市電故障（比如市電1）斷電時(shí)，斷電這一路UPSl的輸出就是通過ATS送過來的市電，這樣一來，雙電源設(shè)備的兩個(gè)輸入就有一路是市電，有可能引入干擾。為此可用第三臺(tái)UPS來代替圖（a）中的市電，如圖（b）所示，此結(jié)構(gòu)同時(shí)也具有了串聯(lián)熱備份的功能2 .方案介紹成都市南部副中心科技創(chuàng)業(yè)中心二期B樓項(xiàng)目各相應(yīng)的機(jī)房中共放置42U標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器機(jī)柜約500架，為確保企業(yè)高效、安全、

14、可靠的正常運(yùn)行，采用臺(tái)達(dá)11臺(tái)NT系列UPS組成的4套供電系統(tǒng)分別為不同類型的設(shè)備及應(yīng)用場(chǎng)所提供電力保障，設(shè)備配清單如下表：序號(hào)設(shè)備名秫，品牌數(shù)量,供電方案描述1GESNT32施白達(dá)&臺(tái)組成2套"+1”并聯(lián)冗余供電方案2GES-1JT200K自達(dá)3白組成2妻"4】”并聯(lián)冗余供電力篥3GES-NT80K自達(dá)2月組成1套2H雙總線冗余供電方案UPS電源系統(tǒng)采用集中安裝及集中管理。科技創(chuàng)業(yè)中心B樓三層計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)容量80KVAUPS系統(tǒng)，臺(tái)達(dá)采用了2臺(tái)NT80KUPS組成的高可靠性級(jí)別的雙總線供電系統(tǒng)，為負(fù)載提供具備高冗錯(cuò)性的電力保障。該雙總線冗余供電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，兩

15、路UPS直接向雙輸入負(fù)載設(shè)備供電，單電源負(fù)載則通過機(jī)架式ATS（或采用無需輸入同步的機(jī)架式小容量STS）切換提供一路具有冗錯(cuò)能力的電源供電。對(duì)系統(tǒng)中雙電源負(fù)載來說，實(shí)現(xiàn)了兩條路徑完全獨(dú)立隔離的效果，真正實(shí)現(xiàn)雙母線供電；針對(duì)單電源負(fù)載實(shí)行按機(jī)架分散的機(jī)架式ATS轉(zhuǎn)換后供電的方式，將風(fēng)險(xiǎn)降到最低，更提高了供電方案的可靠性。NT系列UPS內(nèi)置LBS同步控制功能，使得兩條路徑完全獨(dú)立隔離，消除了外置LBS的單點(diǎn)故障點(diǎn)，即在UPS供電系統(tǒng)中不存在單一的故障點(diǎn)。同時(shí)，臺(tái)達(dá)NT系列UPS支持在線并機(jī)擴(kuò)容功能，實(shí)現(xiàn)安全可靠的系統(tǒng)升級(jí)擴(kuò)容。3 .優(yōu)勢(shì)分析3.1 高可靠性傳統(tǒng)雙總線系統(tǒng)兩路UPS之間需使用總線同步

16、控制器(LBS)進(jìn)行同步控制，使得兩路UPS輸出電壓同頻、同相、同幅值，才能夠保障STS的安全轉(zhuǎn)換提供必要的條件，因?yàn)榭偩€同步控制器的工作狀態(tài)同時(shí)與雙總線的兩路UPS有關(guān)，如果總線同步控制器LBS發(fā)生故障將會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)的不正常工作，所以在系統(tǒng)形成了單路徑故障點(diǎn)。傳統(tǒng)雙總線系統(tǒng)方框圖如下：傳統(tǒng)UPS(2N)雙總線系統(tǒng)圖而臺(tái)達(dá)NT系列UPS具有內(nèi)置總線同步控制器LBS功能，即無需外置總線同步控制器LBS，通過UPS內(nèi)部控制就可實(shí)現(xiàn)兩路UPS輸出完全同步的工作，徹底解決了傳統(tǒng)雙總線系統(tǒng)中的單路徑故障點(diǎn)，大大地提高了系統(tǒng)的可靠性。該臺(tái)達(dá)雙總線系統(tǒng)應(yīng)用中，雙電源的IT負(fù)載設(shè)備采用兩路UPS輸出直接供應(yīng)

17、，而無需再加轉(zhuǎn)換開關(guān)STS,不擔(dān)提高了供電系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)也為用戶降低了投資成本；對(duì)于少數(shù)的單電源IT負(fù)載設(shè)備，可采用了小功率的機(jī)架式ATS(或采用無需輸入同步的機(jī)架式小容量STS)轉(zhuǎn)換后輸出供應(yīng)，轉(zhuǎn)換時(shí)間小于10ms,絲毫不影響負(fù)載的正常運(yùn)行。臺(tái)這NT系列UPS組成的雙總線系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了兩路供電的完全隔離，擁有最高可靠性的雙總線供電系統(tǒng)。情感語錄1 .愛情合適就好，不要委屈將就，只要隨意，彼此之間不要太大壓力2 .時(shí)間會(huì)把最正確的人帶到你身邊，在此之前，你要做的，是好好的照顧自己3 .女人的眼淚是最無用的液體，但你讓女人流淚說明你很無用4 .總有一天，你會(huì)遇上那個(gè)人，陪你看日出，直到你的人生落幕5 .最美的感動(dòng)是我以為人去樓空的時(shí)候你依然在6 .我莫名其妙的地笑了，原來只因?yàn)橄氲搅四? .會(huì)離開的都是廢品，能搶走的都是垃圾8 .其實(shí)你不知道，如果可以，我愿意把整顆心都刻滿你的名字9 .女人誰不愿意青春永駐，但我愿意用來換一個(gè)疼我的你10 .我們和好吧，我想和你拌嘴吵架，想鬧小脾氣，想為了你哭鼻子，我想你了11 .如此情深，卻難以啟齒。其實(shí)你若真愛一個(gè)人，內(nèi)心酸澀，反而會(huì)說不出話來12 .生命中有一些人與我們擦肩了，卻來不及遇見；遇見了，卻來不及相識(shí)；相識(shí)了，卻來不及熟悉，卻還要是再見13 .對(duì)自