UPS冗余运行可靠性的理论探讨

寇振海

摘 要：本文从理论层面对两种具备较高可靠性的UPS供电方式展开探讨，既分析了这两种方式的供电流程，更详细介绍了各自在供电过程中所具备的优势，同时，还从经济层面对UPS的各种冗余运行方式展开探讨，希望起到一定的参考价值与参考意义。

关键词：UPS；冗余运行；理论层面；可靠性

中图分类号：TN86 文献标识码：A

一般而言，1台UPS设备在投入使用的过程中具有唯一性，如果出现故障时，将使其他供电设备都出现断电状况，因此，重要设备的供电过程中，1台独立的UPS设备远不能满足用电要求。针对此种情况，为了使供电方式更合理、可靠，在行业内部会将多台UPS设备进行组合，使这些设备的用电需求得以满足。本文主要从理论层面探讨了两种可靠性极高的供电方式。

一、UPS冗余运行可靠方式的理论探讨

（一）改进型的（N+1）UPS冗余供电可靠方式

此种类型的供电方式将双UPS系统与IDC双总线系统各种的冗余要求进行有效结合，使新供电方式中的UPS不仅充分具备冗余的相关功能，而且在输出上也真正做到独立双路，使整个供电系统得以独立运行。UPS在其中具有不均等的作用，如果系统通过3+1的分散性冗余方式进行运行，则4台不同的UPS设备均处于各自的运行状态中，在运行过程中，由序号为1、2、3的UPS设备独立承载供电系统中的负载，当单台UPS进行运行时，则能够满载运行。在这一供电方式中，序号为4的UPS设备作为备用，一般情况下处于空载的状态，只有当主用UPS系统中的任意一台UPS设备出现故障而停止运行时，这台设备原本承担的负载通过切换ATS而转换给UPS4设备机械承载，从理论的角度进行探讨，此种供电方式具备十分突出的可靠性，其优势也可总结为以下三点。

第一，此类供电方式一般适用于对终端设备的数量要求以及可靠性要求均较高的场所。

第二，此类供电方式中的4台UPS均能够单独运行，且独立输出，因此，在UPS的各个系统中杜绝了并机系统内较常发生的各种隐患与问题，如环流、相差、幅度差以及均载等，另外，还在很大程度上减少了各个UPS之間运行时的通讯故障风险。

第三，此类供电方式中的每个UPS设备在运行过程中具有相互独立的特征，当某台UPS设备发生故障而停止运行，需要对其进行维修时，只需隔离电路中相应的UPS设备，或者需要在UPS运行正常的状况下实施上电与下电的操作，也可采用此种方式，使得电路操作与维护工作的难度有所降低。

（二）独立双路UPS的双总线供电可靠方式

此种供电方式具体是指每一条输出支路均由UPS系统组成，并且UPS设备不少于2台，能够独立展开工作，且互相之间不受到影响，即任意一条输出支路中的UPS系统发生故障，都不会使其他输出支路中UPS系统的运行受到牵连。在理论上，此种供电方式不存在掉电的可能性，此种供电方式由四台不同的UPS设备组成，并分别在供电“骨架”部分与输出端各自增加了2台不同的UPS，并且每一台UPS都能承载电网负荷的所有供电需求，因而本身能够承受输出端故障的风险也有所增强，与此同时，此种供电方式由于本身的故障原因而出现的供电故障几率几乎为零。因此，从总体上说此种供电方式具有较强的可靠性，具体优势可概括为以下三点：

第一，双总线的供电方式使UPS系统能够独立运行，因而在一些具备多种终端设备类型的场合中使用。

第二，双总线的供电方式拥有两套完全独立、隔离的UPS系统，并且彼此之间均能够独立运行，且具备较好的运行性能，不仅能够增加供电负载的可靠性，而且还为双电源负载提供了较强的供电可靠性，使供电负载获得了强有力的电源冗余保证。

第三，由于双总线的供电系统中存在单机冗余，当任意一套UPS系统内的UPS出现故障而退出运行，系统内的另一台UPS的运行将不会受到影响与制约，而是继续负责这一系统中应承担的供电任务，与此同时，另一套冗余的并机系统在供电方面也不会受到任何影响。

二、UPS冗余运行可靠方式的经济探讨

一般而言，UPS设备的供电结构受到诸多因素的影响，包括实际的供电环境、投资成本、占地面积以及不同的用电负荷要求等。同时，应用环境的不同，如使用空间、要求以及负荷类型等，对UPS设备的供电结构要求也各不相同，下文将简要阐述以上两种供电方式的经济投资。

针对改进型的（N+1）UPS冗余供电方式，需要在供电系统中安装多台UPS设备，还需从整体上配合使用多个配电柜与ATS开关；而独立双路UPS的双总线供电方式，需要在供电系统中安装4台不同的UPS设备，也需配合使用ATS开关，并且ATS开关的投资比较大，在总动力投资中占据了10%左右。这两种供电方式在前期的投资均比较大，但是具有极强的可靠性，与此同时，这两种供电方式均具有十分可观的扩展性与开放性，能够适用于各种不同的复杂场合中，不仅种类非常丰富，终端设备的数量也很多，运行与操作的过程都十分方便、简捷。

结语

综上所述，由于UPS系统在供电与运行方面的可靠性在很大程度上保障了供电系统运行的安全性与稳定性，再加上科学技术的飞速发展，我国许多行业对UPS设备的供电可靠性也提出了相当高的要求，特别是航天、通信行业，针对此种情况，本文从理论层面提出了两种供电方式，虽然这两种供电方式在初期的投资会非常大，但在供电与运行方面具有较强的可靠性，使用电系统的稳定性与安全性得以保障。

参考文献

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