数据中心机房UPS供电系统可靠性

史晓峰

摘要：随着现代智能电网的不断发展以及其在人们生活工作工程中的广泛应用，人们对智能电网的建设水平有了更高要求，促使UPS在数据中心机房得到了越来越广泛的应用。但是，应用过程中，UPS的可靠性问题一直是人们关注的重点。如何提高其可靠性，更是相关管理维护人员思考的重点。

关键词：数据中心机房;UPS供电系统;系统可靠性

一、数据中心机房的UPS供电模式的可靠性分析

1.1 串联单总线

串联单总线的供电模式采用了两套UPS的供电系统，并且将这两套系统分为主机和备用机。其中备用机是作为主机的静态旁路电源存在的。当这种供电模式日常运转时，主要的供电设备是主机;当主机出现供电故障时，系统就自动切换到空载状态下的备用机，让备用机进行供电，从而保障机房的正常运行。那么分析这套系统的可靠性可以发现，这个系统能够将UPS的供电模式的非冗余系统进行拓展，将它们转化为冗余系统，主要通过独立静态旁路来保证这个系统模式能够进行正常运转。在具备可靠性的同时，这个模式还具有方便性和灵活性，能够运用在多种型号规格的设备当中。此外，这种模式还便于维护和修复，具备相对较高的可靠性。图1为配置系统示意图。

1.2 并联单总线

并联单总线的供电模式具体的操作方式是并联两台及以上设备的逆变器，处理他们的输出模式，从而形成了一套具有多个供电设备的冗余供电系统。在这个系统对全部的机房设备进行供电时，系统的运行负担可以被所有的并联设备分担，如果有一两个设备出现问题，那么其余的电源模块可以维持系统正常的运转。分析这套系统的可靠性可以发现，这种供电模式能够在不中断供电的情况下进行安全维护操作，并且同时具备非常高的容错性和可靠性。但是这个系统也有一定的问题。例如，因为规格的不同，所以UPS的输出参数也不一样，并联这些设备的逆变器时，有可能会出现环流问题，更严重一点的情况是设备因此出现故障问题。由此可知，并联单总线的供电模式的可靠性比较低。

1.3 双总线模式

单总线供电运行下的设备，非常容易出现单点故障，从而对系统的正常运转造成影响。为了解决这个问题，双总线供电模式随之出现。在这个模式中，给机房的系统安排了两条互不干扰的路线，这样就能够保证独立电源模式的存在。在实行这种模式时，不管是单一的电源模块还是多个电源模块，都能够组成系统的供电线路。

在这个模式中，有一个静态的转换开关，当电源的供电线路出现故障时，就能够切换到备用电源，从而使系统开始正常稳定的运转。分析这套供電模式的可靠性可以发现，双总线供电模式实现了多种供电模式的组合，因而提升了系统设备的可靠性。这也是为什么目前的大部分机房使用的都是双总线供电模式。

二、提高数据中心机房UPS供电系统可靠性的措施

以上几种供电模式是现阶段在数据中心机房UPS供电系统中应用较广泛的供电模式。三者在运行特点、可靠性方面具有较大差异，因此在实际应用过程中，必须要落实两个基础原则。一方面，优质选择设备，保证设备在运行过程中的安全性和稳定性;另一方面，落实优良的设备连接方案，以此有效优化提高供电模式的可靠性，保证系统运行的安全性和稳定性。

2.1合理调整UPS输入输出形式

对于UPS供电系统在数据中心机房中的应用，主要具有两个方面的应用问题。一方面，UPS为三相输出，一旦三相负载出现不平衡现象，就会造成三相电压的异常，进而影响供电的稳定性。另一方面，UPS的单相进出模式会出现配电不均衡的问题。分析现阶段广泛应用的UPS供电模式，其三相负载不均衡时，其电压会出现一定的不均衡问题，但其不均衡度一般表现程度较低。也就是说，在单相进出模式下，UPS确实具有一定的不可靠性。要想切实解决这两方面问题，可以从两个方面进行优化解决。首先，应该对输电线路进行增容，并使其容量规格达到原本的3倍。其次，应该对输入端进行增容管理，使其达到原本的3倍。如此才能够保证在冗余供电模式下有效实现转旁路的安全性，进而切实优化UPS的可靠性。

2.2优化冗余供电

双电网供电是现阶段重要数据中心机房选择的主要供电模式。这一方式的选择能够有效提高系统运行的稳定性和安全性，但是在这一模式下的双电网连接问题显得尤其重要。一旦其连接不适当，就会在一定程度上造成供电的故障问题。应用并联冗余连接方式，可以有效优化对系统的连接问题。这一连接方式主要是将两台或两台以上的设备并联，且在设备之间添加一些关联措施，以实现系统的关联功能。在这一模式下，一方面能够有效提高UPS系统可靠性，另一方面会加强设备的带载能力。

2.3模块化冗余供电

在单机并联的UPS连接模式下，可以进一步发展出模块化的冗余方案。简单来说，就是将小容量的多个供电设备进行集中关联。在这一模式下，设备的体积、质量相对较小，可以进行便捷的连接以及断开操作，并能够实现在持续供电状态下的非供电操作。如此可以实现在同一个柜子中的多模块并联，能够合理引入配电单元，进而为柜子添加配电效能，提高系统应用的可靠性。从现阶段数据中心机房的供电模式发展情况进行分析，模块化的冗余结构因为其良好的可靠性，已经成为现阶段重要数据中心机房的主要供电模块应用方式。这将会是未来供电模式应用的主流发展方向之一。

2.4双总线供电方案

从应用性方面进行论述分析，双总线模式是对并联冗余模式的妥善补充和进一步发展。简单来说，在并联冗余模式达到容量瓶颈难以满足正常的容量需求时，可以应用双总线供电模式进行补充。这一模式的应用，能够有效保证设备电源在长时间供电运行下不发生供电中断的问题，进而有效提高系统运行的可靠性。此外，现阶段普遍认为双总线供电模式是在双电源供电方案的基础上发展而来的现代化供电技术形式，并不能达到冗余电源设备的应用需求。但实际上，双总线在冗余供电模式下的应用，同样能够实现可靠性的供电应用效果。

三、结语

总而言之，只有满足一定的条件才能够使各种解决方案和规划实现其可靠性，也就是说其都具备特定的使用环境，这就是所谓的局限性。而在对机房UPS供电系统进行设计的时候，除了要对供电系统的灵活性、可靠性进行充分的考虑之外，同时还要对场地空间因素和资金投入予以兼顾，只有这样才能够将可行的、可靠的UPS供电系统解决方案提供出来，确保信息通信系统能够实现安全正常的运行。

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