UPS冗余運行可靠性的理論探討

寇振海

摘 要：本文從理論層面對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，更詳細介紹了各自在供電過程中所具備的優勢，同時，還從經濟層面對UPS的各種冗余運行方式展開探討，希望起到一定的參考價值與參考意義。

關鍵詞：UPS；冗余運行；理論層面；可靠性

中圖分類號：TN86 文獻標識碼：A

一般而言，1臺UPS設備在投入使用的過程中具有唯一性，如果出現故障時，將使其他供電設備都出現斷電狀況，因此，重要設備的供電過程中，1臺獨立的UPS設備遠不能滿足用電要求。針對此種情況，為了使供電方式更合理、可靠，在行業內部會將多臺UPS設備進行組合，使這些設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冗余運行可靠方式的理論探討

（一）改進型的（N+1）UPS冗余供電可靠方式

此種類型的供電方式將雙UPS系統與IDC雙總線系統各種的冗余要求進行有效結合，使新供電方式中的UPS不僅充分具備冗余的相關功能，而且在輸出上也真正做到獨立雙路，使整個供電系統得以獨立運行。UPS在其中具有不均等的作用，如果系統通過3+1的分散性冗余方式進行運行，則4臺不同的UPS設備均處于各自的運行狀態中，在運行過程中，由序號為1、2、3的UPS設備獨立承載供電系統中的負載，當單臺UPS進行運行時，則能夠滿載運行。在這一供電方式中，序號為4的UPS設備作為備用，一般情況下處于空載的狀態，只有當主用UPS系統中的任意一臺UPS設備出現故障而停止運行時，這臺設備原本承擔的負載通過切換ATS而轉換給UPS4設備機械承載，從理論的角度進行探討，此種供電方式具備十分突出的可靠性，其優勢也可總結為以下三點。

第一，此類供電方式一般適用于對終端設備的數量要求以及可靠性要求均較高的場所。

第二，此類供電方式中的4臺UPS均能夠單獨運行，且獨立輸出，因此，在UPS的各個系統中杜絕了并機系統內較常發生的各種隱患與問題，如環流、相差、幅度差以及均載等，另外，還在很大程度上減少了各個UPS之間運行時的通訊故障風險。

第三，此類供電方式中的每個UPS設備在運行過程中具有相互獨立的特征，當某臺UPS設備發生故障而停止運行，需要對其進行維修時，只需隔離電路中相應的UPS設備，或者需要在UPS運行正常的狀況下實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工作的難度有所降低。

（二）獨立雙路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系統組成，并且UPS設備不少于2臺，能夠獨立展開工作，且互相之間不受到影響，即任意一條輸出支路中的UPS系統發生故障，都不會使其他輸出支路中UPS系統的運行受到牽連。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不同的UPS設備組成，并分別在供電“骨架”部分與輸出端各自增加了2臺不同的UPS，并且每一臺UPS都能承載電網負荷的所有供電需求，因而本身能夠承受輸出端故障的風險也有所增強，與此同時，此種供電方式由于本身的故障原因而出現的供電故障幾率幾乎為零。因此，從總體上說此種供電方式具有較強的可靠性，具體優勢可概括為以下三點：

第一，雙總線的供電方式使UPS系統能夠獨立運行，因而在一些具備多種終端設備類型的場合中使用。

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

第三，由于雙總線的供電系統中存在單機冗余，當任意一套UPS系統內的UPS出現故障而退出運行，系統內的另一臺UPS的運行將不會受到影響與制約，而是繼續負責這一系統中應承擔的供電任務，與此同時，另一套冗余的并機系統在供電方面也不會受到任何影響。

二、UPS冗余運行可靠方式的經濟探討

一般而言，UPS設備的供電結構受到諸多因素的影響，包括實際的供電環境、投資成本、占地面積以及不同的用電負荷要求等。同時，應用環境的不同，如使用空間、要求以及負荷類型等，對UPS設備的供電結構要求也各不相同，下文將簡要闡述以上兩種供電方式的經濟投資。

針對改進型的（N+1）UPS冗余供電方式，需要在供電系統中安裝多臺UPS設備，還需從整體上配合使用多個配電柜與ATS開關；而獨立雙路UPS的雙總線供電方式，需要在供電系統中安裝4臺不同的UPS設備，也需配合使用ATS開關，并且ATS開關的投資比較大，在總動力投資中占據了10%左右。這兩種供電方式在前期的投資均比較大，但是具有極強的可靠性，與此同時，這兩種供電方式均具有十分可觀的擴展性與開放性，能夠適用于各種不同的復雜場合中，不僅種類非常豐富，終端設備的數量也很多，運行與操作的過程都十分方便、簡捷。

結語

綜上所述，由于UPS系統在供電與運行方面的可靠性在很大程度上保障了供電系統運行的安全性與穩定性，再加上科學技術的飛速發展，我國許多行業對UPS設備的供電可靠性也提出了相當高的要求，特別是航天、通信行業，針對此種情況，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非常大，但在供電與運行方面具有較強的可靠性，使用電系統的穩定性與安全性得以保障。

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