UPS冗余并聯(lián)與雙總線(xiàn)連接供電方案

　　
　　為了提高信息機房供電系統的運行可靠性，一般采用的方法有兩種，即供電系統的冗余連接和負載設備的雙電源或三電源冗余輸入。這可從下面的可用性表達式中看出：

　　式中的A（Availability）表示的是可用性，它的含義是在整個(gè)規定運行時(shí)間中，可靠供電時(shí)間的比例；MTBF是表示設備可靠性的平均無(wú)故障時(shí)間，它的含義是平均多長(cháng)時(shí)間不出故障；MTTR表示的是平均修復時(shí)間，它的含義是電源所有故障維修時(shí)間之平均值。
　　
　　從式（1）中可以看出，為了提高可用性也有兩個(gè)途徑：提高電源的平均無(wú)故障時(shí)間和縮短平均修復時(shí)間。但當機器的期間質(zhì)量達到一定程度后，再增大平均無(wú)故障時(shí)間的代價(jià)較大，而且效果也不太顯著(zhù)，因為總不能將平均無(wú)故障時(shí)間做到無(wú)窮大。然而縮短平均修復時(shí)間的效果卻比較明顯，如果平均修復時(shí)間縮短為零（這種可能性是存在的，而且也不難實(shí)現），那么可用性就是100%。采用UPS冗余并聯(lián)方法就可達到這個(gè)目的：比如兩臺同容量的UPS并聯(lián)，其中任何一臺都具有承擔100%負載的能力，那么兩臺并聯(lián)后就有了200%的供電能力，所以其中任何一臺因故障而停機后，另一臺仍可以接著(zhù)繼續供電，使負載設備的工作得以不間斷地連續進(jìn)行下去，達到了修復時(shí)間縮短為零的目的。
　　
　　負載設備的多電源入口，也可達到上述目的。多電源入口就意味著(zhù)需要多個(gè)電源供電，任何一個(gè)入口的電源都具有100%的負載能力，所以其中任何一臺電源因故障而停機后，另外的電源仍可以接著(zhù)繼續供電，使負載設備的工作得以不間斷地連續進(jìn)行下去。
　　
　　正是由于有這兩種提高系統可靠性的方式，也就引出了下面幾種供電方案的模式。
　　
　　二、 UPS冗余并聯(lián)供電方案的可靠性與可用性
　　
　　1.兩臺UPS冗余并聯(lián)舉例
　　
　　為了容易分析，在這里只用兩臺UPS作1+1冗余并聯(lián)，如圖1所示。后面的所有負載之和小于100kVA，兩臺UPS的輸出電壓在輸出配電柜內直接并聯(lián)，然后再通過(guò)開(kāi)關(guān)S給負載供電。如果遇到雙電源負載就可以分別從兩相電壓上各引一路到負載，照樣滿(mǎn)足雙電源輸入的條件，如圖中S3、S4所示。

　　
　　2.雙機1+1冗余并聯(lián)供電的可靠性
　　
　　為了對可靠性有一個(gè)大略的數值概念，在這里只對UPS本身的并聯(lián)進(jìn)行討論，至于那些必不可少的斷路器開(kāi)關(guān)，不論用什么方式供電都是必不可少的，大家都一樣，所以暫不考慮，在這里只討論有區別的部分。假如每臺UPS的可靠性r=0.99，為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，暫認為兩臺UPS的可靠性相等，就可做出雙機1+1冗余并聯(lián)供電的可靠性模型圖，如圖2所示。

　　
　　此時(shí)，這個(gè)供電系統的可靠性就R2是：

　　 　　
　　不可靠性Q=1-可靠性=1-0.9999=0.0001，不可靠性是萬(wàn)分之一，故障率也大約是萬(wàn)分之一。即雙機冗余并聯(lián)后，使系統的可靠性提高了兩個(gè)數量級。其原因是它可以使可用性表達式中的平均修復時(shí)間MTTR減到最小。
　　
　　另外，雙機冗余并聯(lián)結構的系統有一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)，就是過(guò)載能力特強：具有2倍UPS單機的過(guò)載能力。

　　三、 UPS雙總線(xiàn)供電方案的可靠性與可用性
　　
　　1.UPS雙總線(xiàn)供電方案的出現
　　
　?。?）STS的出現
　　
　　STS(StaticTransferSwitch)的出現原本是為了代替ATS，由于A(yíng)TS具有切換時(shí)間長(cháng)、壽命短、切換聲音大和有火花干擾的缺點(diǎn)，為用戶(hù)在一定程度上帶來(lái)了不便。Cyberex公司首先推出了用晶閘管構成的電子式靜態(tài)轉換開(kāi)關(guān)，以區別于那種機械式的自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)ATS.(AutomaticTransferSwitch)。尤其現在所說(shuō)的STS實(shí)際上已經(jīng)是DSTS(DigitalStaticTransferSwitch)，即數字式靜態(tài)開(kāi)關(guān)，其整個(gè)切換時(shí)間小于4ms，它的切換方式是先斷后合，因此兩電源在切換時(shí)的相位差甚至可以大于180°。這種產(chǎn)品的可靠性與電磁兼容指標等均應符合UL1008Listed。圖3示出了DSTS(DigitalStaticTransferSwitch)的電原理圖，右邊是它的電路符號。
　　
　　DSTS的確解決了ATS所無(wú)法做到的一些性能，比如DSTS的切換時(shí)間比ATS要快上一千多倍，而且沒(méi)有聲音、沒(méi)有火花，對一般電子設備來(lái)說(shuō)，這種兩個(gè)電源之間的切換間隔幾乎是沒(méi)有感覺(jué)的。

　　
　　由于DSTS對構成元器件質(zhì)量的要求很高，再加之在多處都采用了冗余措施，所以造價(jià)也很高，相應地為銷(xiāo)售商也帶來(lái)了不菲的利潤，于是在被引入機房的時(shí)候就出現了一些誤會(huì )。比如本來(lái)可以用于并聯(lián)冗余的兩臺UPS供電系統，有的供應商就硬把它們分割開(kāi)了，在兩臺UPS輸出端加了一臺DSTS，說(shuō)這樣比直接并聯(lián)可靠性高，如圖4所示。其工作原理是：兩臺UPS的輸出端都連接到DSTS上，比如開(kāi)始由UPS1向負載供電，UPS2備用，一旦UPS1故障，DSTS就馬上切斷UPS1而接通UPS2，繼續向負載供電，這就保證了負載設備的連續運行。