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        UPS冗余并聯與雙總線連接供電方案

        作者: 時間:2016-12-16 來源:網絡 收藏


          
          但從前面雙臺UPS冗余并聯的例子可以看出,即使不加DSTS也已經實現了在一臺UPS故障的情況下負載連續運行下去的功能,而且還有雙倍單機的過載能力,這個能力在此已經消失了。還不僅如此,這種結構的系統可靠性R也有了變化,根據可靠性公式算出:


          


          
          不可靠性Q=1-可靠性=1-0.9996=0.0001,不可靠性是萬分之四。是冗余并聯時的4倍。而故障率也是冗余并聯時的4倍。


          
          由此可以看出,原來1+1并聯冗余的系統在增加了DSTS后,不但喪失了原來的高過載能力(一臺UPS過載,切換后另一臺也同樣過載),其不可靠性或故障率也增加到原來的四倍。
          
          (2)雙電源負載的“需要”
          
          為了提高包括服務器等電子設備的供電可靠性,用電設備本身對輸入電源也作了冗余考慮,比如采用雙電源入口就是其中一種。是不是為了適應雙電源設備就必須將原本可以直接并聯的兩臺UPS分開呢?這要看UPS直接并聯冗余和分開的目的是什么,很明顯,這樣做的目的無非是在任一臺UPS故障時都不影響負載機器的正常運行。這兩種辦法都可以達到這個目的。前一種在前面已經介紹,后一種如圖5所示。兩路UPS交流電壓分別輸入到用電設備的兩個入口,該兩個入口的整流器將輸入交流電整流成直流,而后在二者的輸出端并聯成一個電壓再濾波。即使輸入的交流電壓值不一樣也無妨,電壓高的就得多輸出電流,這就造成了整流器的負載不平衡。尤其是在一臺UPS是旁路供電時,由于市電波動很大,這種情況就更嚴重。如果是兩臺UPS直接并聯而不分開,由于穩壓作用,就不會出現這種情況,即使有也不會這樣大。


          
          就是說,即使人為地將可以并聯的兩臺UPS硬行分開,到了設備上還是要并聯在一起。白白損失了兩倍UPS的過載能力,這就有“費力不討好”的結果。
          
          2.UPS雙總線供電方案的電路結構
          
          有一種說法,雙總線是根據美國T4等級(Tier4)標準的要求而來的。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,雙總線的每一路都不是單單一臺UPS,也不是兩臺,更不是3臺,而是一個表示多臺的刪節號。在目前的一般UPS并聯水平來看,應該是8臺。比如臺灣至少有5個數據中心采用的就是8臺并聯?2的雙總線供電系統。如果在8臺UPS冗余并聯之內就可以解決的問題,最好不要輕易采用雙總線。尤其是在兩臺單機UPS就可以做1+1并聯冗余的時候,如果這時硬要改用雙總線方案,不但使設備量成倍增加,而且由于引入了串聯功能的設備STS,使能量通道上又多增加了故障點,導致的投資還要遠高于雙倍1+1并聯冗余時的情況,因為STS要比同容量的UPS價格高得多,同時還失去了原來直接并聯時過載能力強的優點,可靠性比原來也有所降低。


          
          眾所周知,任何解決方案和規劃都是有條件的,有其特定的使用環境,也就是有其局限性。因此,不可不講條件、時間和地點地到處亂用,否則,不但達不到預期的目的,反而會事倍功半。

          五、采用雙總線的適當場合
          
          1.采用雙總線的場合
          
          雙總線作為冗余并聯的的補充措施在一定的場合下就可顯示出它的優越性。這種場合就是容量與可靠性出現矛盾時。
          
          比如一個信息機房的用電量是2500kVA,要求并聯冗余后的供電電源系統的可靠性R=0.99999,選定了某品牌單機容量為400kVA的UPS。為了方便分析,假如每臺UPS的可靠性r相同,取r=0.99,目前UPS并聯的臺數不超過8,此處取8臺并聯。取7+1即可


          
          是400kVA×7=2800kVA,滿足了2500kVA的需求,如圖11(a)所示。看可靠性R8是否滿足。根據可靠性計算公式:
          
          Rn=1-(1-rn-1)(1-r)
          
          得R81=1-(1-r7)(1-r)=1-(1-0.997)(1-0.99)=0.999021
          
          從結果看,不滿足R=0.99999的要求。如果采用6+2的方案,則:
          
          R82=1-(1-r6)(1-r)2=1-(1-0.996)(1-0.99)2=0.999994
          
          這一次滿足了要求。但容量只有400kVA×6=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,系統地可靠性就是:
          
          此時倒是滿足了可靠性的要求,但設備量增加了一倍多,投資也成倍增加,損耗也顯著增加,這就需要權衡利弊。
          
          倒不如采用500kVA的6+2方案來的更經濟些。而且容量500kVA×6=3000kVA富裕很多,不但減少了投資、降低了損耗,也提高了系統的可靠性。
          
          這個例子說明,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,當容量與可靠性不發生矛盾時,如果硬要采用雙總線,不論什么理由都是不可取的。
          
          2.減少設備量的途徑
          
          人們不禁要問:難道為了得到這一點好處就必須花費幾倍的投資嗎?實際上大可不必,正如前面討論的那樣,
          
          (1)即使一個ATS故障而不能將另一路市電接入時,仍能保證全部負載不斷電,從這個觀點上說,可以將前面的兩個ATS更換成普通斷路器;
          
          (2)既然要求在任何一路市電或UPS故障時都要保證全部負載不斷電,冗余并聯的UPS就可以完全滿足,所以UPS輸出和負載之間除了必要的開關之外沒有必要再增加什么STS進行多余的切換;



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