UPS冗余并聯(lián)與雙總線連接供電方案

　　
　　為了提高信息機房供電系統(tǒng)的運行可靠性，一般采用的方法有兩種，即供電系統(tǒng)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，它的含義是在整個規(guī)定運行時間中，可靠供電時間的比例；MTBF是表示設備可靠性的平均無故障時間，它的含義是平均多長時間不出故障；MTTR表示的是平均修復時間，它的含義是電源所有故障維修時間之平均值。
　　
　　從式（1）中可以看出，為了提高可用性也有兩個途徑：提高電源的平均無故障時間和縮短平均修復時間。但當機器的期間質(zhì)量達到一定程度后，再增大平均無故障時間的代價較大，而且效果也不太顯著，因為總不能將平均無故障時間做到無窮大。然而縮短平均修復時間的效果卻比較明顯，如果平均修復時間縮短為零（這種可能性是存在的，而且也不難實現(xiàn)），那么可用性就是100%。采用UPS冗余并聯(lián)方法就可達到這個目的：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，另一臺仍可以接著繼續(xù)供電，使負載設備的工作得以不間斷地連續(xù)進行下去，達到了修復時間縮短為零的目的。
　　
　　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需要多個電源供電，任何一個入口的電源都具有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繼續(xù)供電，使負載設備的工作得以不間斷地連續(xù)進行下去。
　　
　　正是由于有這兩種提高系統(tǒng)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(nèi)直接并聯(lián)，然后再通過開關(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大略的數(shù)值概念，在這里只對UPS本身的并聯(lián)進行討論，至于那些必不可少的斷路器開關(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(qū)別的部分。假如每臺UPS的可靠性r=0.99，為了簡單起見，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，這個供電系統(tǒng)的可靠性就R2是：

　　 　　
　　不可靠性Q=1-可靠性=1-0.9999=0.0001，不可靠性是萬分之一，故障率也大約是萬分之一。即雙機冗余并聯(lián)后，使系統(tǒng)的可靠性提高了兩個數(shù)量級。其原因是它可以使可用性表達式中的平均修復時間MTTR減到最小。
　　
　　另外，雙機冗余并聯(lián)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)有一個突出優(yōu)點，就是過載能力特強：具有2倍UPS單機的過載能力。

　　三、 UPS雙總線供電方案的可靠性與可用性
　　
　　1.UPS雙總線供電方案的出現(xiàn)
　　
　?。?）STS的出現(xiàn)
　　
　　STS(StaticTransferSwitch)的出現(xiàn)原本是為了代替ATS，由于ATS具有切換時間長、壽命短、切換聲音大和有火花干擾的缺點，為用戶在一定程度上帶來了不便。Cyberex公司首先推出了用晶閘管構(gòu)成的電子式靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)，以區(qū)別于那種機械式的自動轉(zhuǎn)換開關(guān)ATS.(AutomaticTransferSwitch)。尤其現(xiàn)在所說的STS實際上已經(jīng)是DSTS(DigitalStaticTransferSwitch)，即數(shù)字式靜態(tài)開關(guān)，其整個切換時間小于4ms，它的切換方式是先斷后合，因此兩電源在切換時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所無法做到的一些性能，比如DSTS的切換時間比ATS要快上一千多倍，而且沒有聲音、沒有火花，對一般電子設備來說，這種兩個電源之間的切換間隔幾乎是沒有感覺的。

　　
　　由于DSTS對構(gòu)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，所以造價也很高，相應地為銷售商也帶來了不菲的利潤，于是在被引入機房的時候就出現(xiàn)了一些誤會。比如本來可以用于并聯(lián)冗余的兩臺UPS供電系統(tǒng)，有的供應商就硬把它們分割開了，在兩臺UPS輸出端加了一臺DSTS，說這樣比直接并聯(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(xù)向負載供電，這就保證了負載設備的連續(xù)運行。