UPS冗余運(yùn)行可靠性的理論探討

寇振海

摘 要：本文從理論層面對(duì)兩種具備較高可靠性的UPS供電方式展開探討，既分析了這兩種方式的供電流程，更詳細(xì)介紹了各自在供電過(guò)程中所具備的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，還從經(jīng)濟(jì)層面對(duì)UPS的各種冗余運(yùn)行方式展開探討，希望起到一定的參考價(jià)值與參考意義。

關(guān)鍵詞：UPS；冗余運(yùn)行；理論層面；可靠性

中圖分類號(hào)：TN86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一般而言，1臺(tái)UPS設(shè)備在投入使用的過(guò)程中具有唯一性，如果出現(xiàn)故障時(shí)，將使其他供電設(shè)備都出現(xiàn)斷電狀況，因此，重要設(shè)備的供電過(guò)程中，1臺(tái)獨(dú)立的UPS設(shè)備遠(yuǎn)不能滿足用電要求。針對(duì)此種情況，為了使供電方式更合理、可靠，在行業(yè)內(nèi)部會(huì)將多臺(tái)UPS設(shè)備進(jìn)行組合，使這些設(shè)備的用電需求得以滿足。本文主要從理論層面探討了兩種可靠性極高的供電方式。

一、UPS冗余運(yùn)行可靠方式的理論探討

（一）改進(jìn)型的（N+1）UPS冗余供電可靠方式

此種類型的供電方式將雙UPS系統(tǒng)與IDC雙總線系統(tǒng)各種的冗余要求進(jìn)行有效結(jié)合，使新供電方式中的UPS不僅充分具備冗余的相關(guān)功能，而且在輸出上也真正做到獨(dú)立雙路，使整個(gè)供電系統(tǒng)得以獨(dú)立運(yùn)行。UPS在其中具有不均等的作用，如果系統(tǒng)通過(guò)3+1的分散性冗余方式進(jìn)行運(yùn)行，則4臺(tái)不同的UPS設(shè)備均處于各自的運(yùn)行狀態(tài)中，在運(yùn)行過(guò)程中，由序號(hào)為1、2、3的UPS設(shè)備獨(dú)立承載供電系統(tǒng)中的負(fù)載，當(dāng)單臺(tái)UPS進(jìn)行運(yùn)行時(shí)，則能夠滿載運(yùn)行。在這一供電方式中，序號(hào)為4的UPS設(shè)備作為備用，一般情況下處于空載的狀態(tài)，只有當(dāng)主用UPS系統(tǒng)中的任意一臺(tái)UPS設(shè)備出現(xiàn)故障而停止運(yùn)行時(shí)，這臺(tái)設(shè)備原本承擔(dān)的負(fù)載通過(guò)切換ATS而轉(zhuǎn)換給UPS4設(shè)備機(jī)械承載，從理論的角度進(jìn)行探討，此種供電方式具備十分突出的可靠性，其優(yōu)勢(shì)也可總結(jié)為以下三點(diǎn)。

第一，此類供電方式一般適用于對(duì)終端設(shè)備的數(shù)量要求以及可靠性要求均較高的場(chǎng)所。

第二，此類供電方式中的4臺(tái)UPS均能夠單獨(dú)運(yùn)行，且獨(dú)立輸出，因此，在UPS的各個(gè)系統(tǒng)中杜絕了并機(jī)系統(tǒng)內(nèi)較常發(fā)生的各種隱患與問(wèn)題，如環(huán)流、相差、幅度差以及均載等，另外，還在很大程度上減少了各個(gè)UPS之間運(yùn)行時(shí)的通訊故障風(fēng)險(xiǎn)。

第三，此類供電方式中的每個(gè)UPS設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中具有相互獨(dú)立的特征，當(dāng)某臺(tái)UPS設(shè)備發(fā)生故障而停止運(yùn)行，需要對(duì)其進(jìn)行維修時(shí)，只需隔離電路中相應(yīng)的UPS設(shè)備，或者需要在UPS運(yùn)行正常的狀況下實(shí)施上電與下電的操作，也可采用此種方式，使得電路操作與維護(hù)工作的難度有所降低。

（二）獨(dú)立雙路UPS的雙總線供電可靠方式

此種供電方式具體是指每一條輸出支路均由UPS系統(tǒng)組成，并且UPS設(shè)備不少于2臺(tái)，能夠獨(dú)立展開工作，且互相之間不受到影響，即任意一條輸出支路中的UPS系統(tǒng)發(fā)生故障，都不會(huì)使其他輸出支路中UPS系統(tǒng)的運(yùn)行受到牽連。在理論上，此種供電方式不存在掉電的可能性，此種供電方式由四臺(tái)不同的UPS設(shè)備組成，并分別在供電“骨架”部分與輸出端各自增加了2臺(tái)不同的UPS，并且每一臺(tái)UPS都能承載電網(wǎng)負(fù)荷的所有供電需求，因而本身能夠承受輸出端故障的風(fēng)險(xiǎn)也有所增強(qiáng)，與此同時(shí)，此種供電方式由于本身的故障原因而出現(xiàn)的供電故障幾率幾乎為零。因此，從總體上說(shuō)此種供電方式具有較強(qiáng)的可靠性，具體優(yōu)勢(shì)可概括為以下三點(diǎn)：

第一，雙總線的供電方式使UPS系統(tǒng)能夠獨(dú)立運(yùn)行，因而在一些具備多種終端設(shè)備類型的場(chǎng)合中使用。

第二，雙總線的供電方式擁有兩套完全獨(dú)立、隔離的UPS系統(tǒng)，并且彼此之間均能夠獨(dú)立運(yùn)行，且具備較好的運(yùn)行性能，不僅能夠增加供電負(fù)載的可靠性，而且還為雙電源負(fù)載提供了較強(qiáng)的供電可靠性，使供電負(fù)載獲得了強(qiáng)有力的電源冗余保證。

第三，由于雙總線的供電系統(tǒng)中存在單機(jī)冗余，當(dāng)任意一套UPS系統(tǒng)內(nèi)的UPS出現(xiàn)故障而退出運(yùn)行，系統(tǒng)內(nèi)的另一臺(tái)UPS的運(yùn)行將不會(huì)受到影響與制約，而是繼續(xù)負(fù)責(zé)這一系統(tǒng)中應(yīng)承擔(dān)的供電任務(wù)，與此同時(shí)，另一套冗余的并機(jī)系統(tǒng)在供電方面也不會(huì)受到任何影響。

二、UPS冗余運(yùn)行可靠方式的經(jīng)濟(jì)探討

一般而言，UPS設(shè)備的供電結(jié)構(gòu)受到諸多因素的影響，包括實(shí)際的供電環(huán)境、投資成本、占地面積以及不同的用電負(fù)荷要求等。同時(shí)，應(yīng)用環(huán)境的不同，如使用空間、要求以及負(fù)荷類型等，對(duì)UPS設(shè)備的供電結(jié)構(gòu)要求也各不相同，下文將簡(jiǎn)要闡述以上兩種供電方式的經(jīng)濟(jì)投資。

針對(duì)改進(jìn)型的（N+1）UPS冗余供電方式，需要在供電系統(tǒng)中安裝多臺(tái)UPS設(shè)備，還需從整體上配合使用多個(gè)配電柜與ATS開關(guān)；而獨(dú)立雙路UPS的雙總線供電方式，需要在供電系統(tǒng)中安裝4臺(tái)不同的UPS設(shè)備，也需配合使用ATS開關(guān)，并且ATS開關(guān)的投資比較大，在總動(dòng)力投資中占據(jù)了10%左右。這兩種供電方式在前期的投資均比較大，但是具有極強(qiáng)的可靠性，與此同時(shí)，這兩種供電方式均具有十分可觀的擴(kuò)展性與開放性，能夠適用于各種不同的復(fù)雜場(chǎng)合中，不僅種類非常豐富，終端設(shè)備的數(shù)量也很多，運(yùn)行與操作的過(guò)程都十分方便、簡(jiǎn)捷。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，由于UPS系統(tǒng)在供電與運(yùn)行方面的可靠性在很大程度上保障了供電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，再加上科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，我國(guó)許多行業(yè)對(duì)UPS設(shè)備的供電可靠性也提出了相當(dāng)高的要求，特別是航天、通信行業(yè)，針對(duì)此種情況，本文從理論層面提出了兩種供電方式，雖然這兩種供電方式在初期的投資會(huì)非常大，但在供電與運(yùn)行方面具有較強(qiáng)的可靠性，使用電系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性得以保障。

參考文獻(xiàn)

[1]周東朋，王奇，王鋒，那碩.UPS冗余運(yùn)行可靠性的理論探討與相關(guān)分析[J].電源技術(shù)，2014（04）：785-787.

[2]王波.PVC生產(chǎn)過(guò)程DCS控制系統(tǒng)的安全性設(shè)計(jì)[D].浙江工業(yè)大學(xué)，2013.

[3]郭亦興.數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)分析與節(jié)能探討[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2013.

[4]緱文博.多路UPS在線維護(hù)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D].蘭州交通大學(xué)，2014.

[5]石云輝.高校網(wǎng)絡(luò)中心高可靠性UPS系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思考[J].計(jì)算機(jī)安全，2013（01）：72-77.