施耐德SPRM1K一体化机架UPS

施耐德SPRM1K一体化机架UPS  施耐德SPRM1K一体化机架UPS  施耐德SPRM1K一体化机架UPS

式中的A（Availability）表示的是可用性，它的含义是在整个规定运行时间中，可靠供电时间的比例；MTBF是表示设备可靠性的平均无故障时间，它的含义是平均多长时间不出故障；MTTR表示的是平均修复时间，它的含义是电源所有故障维修时间之平均值。

   从式（1）中可以看出，为了提高可用性也有两个途径：提高电源的平均无故障时间和缩短平均修复时间。但当机器的期间质量达到一定程度后，再增大平均无故障时间的代价较大，效果也不太显著，因为总不能将平均无故障时间做到无穷大。缩短平均修复时间的效果却比较明显，如果平均修复时间缩短为零（这种可能性是存在的，也不难实现），那么可用性就是。采用UPS冗余并联方法就可达到这个目的：比如两台同容量的UPS并联，其中任何一台都具有承担负载的能力，那么两台并联后就有了200%的供电能力，其中任何一台因故障而停机后，另一台仍可以接着继续供电，使负载设备的工作得以不间断地连续进行下去，达到了修复时间缩短为零的目的。

   负载设备的多电源入口，也可达到上述目的。多电源入口就意味着需要多个电源供电，任何一个入口的电源都具有的负载能力，其中任何一台电源因故障而停机后，的电源仍可以接着继续供电，使负载设备的工作得以不间断地连续进行下去。

    正是由于有这两种提高系统可靠性的方式，也就引出了下面几种供电方案的模式。

二、 UPS冗余并联供电方案的可靠性与可用性

    1. 两台UPS冗余并联举例
   为了容易分析，在这里只用两台UPS作1+1冗余并联，如图1所示。后面的所有负载之和小于100kVA，两台UPS的输出电压在输出配电柜内直接并联，再通过开关S给负载供电。如果遇到双电源负载就可以分别从两相电压上各引一路到负载，照样满足双电源输入的条件，如图中S3、S4所示。

　　2.双机1+1冗余并联供电的可靠性
　　
　　为了对可靠性有一个大略的数值概念，在这里只对UPS本身的并联进行讨论，至于那些必不可少的断路器开关，不论用什么方式供电都是必不可少的，大家都一样，暂不考虑，在这里只讨论有区别的部分。假如每台UPS的可靠性r=0.99，为了简单起见，暂认为两台UPS的可靠性相等，就可做出双机1+1冗余并联供电的可靠性模型图，如图2所示。
　　
　　

           此时，这个供电系统的可靠性就R2是：

　　不可靠性Q=1-可靠性=1-0.9999=0.0001，不可靠性是万分之一，故障率也大约是万分之一。即双机冗余并联后，使系统的可靠性提高了两个数量级。其原因是它可以使可用性表达式中的平均修复时间MTTR减到Zui小。
　　
　　双机冗余并联结构的系统有一个突出优点，就是过载能力特强：具有2倍UPS单机的过载能力。

三、UPS双总线供电方案的可靠性与可用性

1.UPS双总线供电方案的出现

（1）STS的出现

STS(StaticTransferSwitch)的出现原本是为了代替ATS，由于ATS具有切换时间长、寿命短、切换声音大和有火花干扰的缺点，为用户在一定程度上带来了不便。Cyberex公司推出了用晶闸管构成的电子式静态转换开关，以区别于那种机械式的自动转换开关ATS.(AutomaticTransferSwitch)。尤其现在所说的STS实际上已经是DSTS(DigitalStaticTransferSwitch)，即数字式静态开关，其整个切换时间小于4ms，它的切换方式是先断后合，两电源在切换时的相位差甚至可以大于180°。这种产品的可靠性与电磁兼容指标等均应符合UL1008Listed。图3示出了DSTS(DigitalStaticTransferSwitch)的电原理图，右边是它的电路符号。

DSTS的确解决了ATS所无法做到的一些性能，比如DSTS的切换时间比ATS要快上一千多倍，没有声音、没有火花，对一般电子设备来说，这种两个电源之间的切换间隔几乎是没有感觉的。

　　由于DSTS对构成元器件质量的要求很高，再加之在多处都采用了冗余措施，造价也很高，相应地为销售商也带来了不菲的利润，于是在被引入机房的时候就出现了一些误会。比如本来可以用于并联冗余的两台UPS供电系统，有的供应商就硬把它们分割开了，在两台UPS输出端加了一台DSTS，说这样比直接并联可靠性高，如图4所示。其工作原理是：两台UPS的输出端都连接到DSTS上，比如开始由UPS1向负载供电，UPS2备用，一旦UPS1故障，DSTS就马上切断UPS1而接通UPS2，继续向负载供电，这就保证了负载设备的连续运行。

　　但从前面双台UPS冗余并联的例子可以看出，不加DSTS也已经实现了在一台UPS故障的情况下负载连续运行下去的功能，还有双倍单机的过载能力，这个能力在此已经消失了。还这种结构的系统可靠性R也有了变化，根据可靠性公式算出：

　　不可靠性Q=1-可靠性=1-0.9996=0.0001，不可靠性是万分之四。是冗余并联时的4倍。而故障率也是冗余并联时的4倍。

　　　　由此可以看出，原来1+1并联冗余的系统在增加了DSTS后，不但丧失了原来的高过载能力（一台UPS过载，切换后另一台也同样过载），其不可靠性或故障率也增加到原来的四倍。
　　
　　（2）双电源负载的“需要”
　　
　　为了提高包括服务器等电子设备的供电可靠性，用电设备本身对输入电源也作了冗余考虑，比如采用双电源入口就是其中一种。是不是为了适应双电源设备就必须将原本可以直接并联的两台UPS分开呢？这要看UPS直接并联冗余和分开的目的是什么，很明显，这样做的目的无非是在任一台UPS故障时都不影响负载机器的正常运行。这两种办法都可以达到这个目的。前一种在前面已经介绍，后一种如图5所示。
　　

　　两路UPS交流电压分别输入到用电设备的两个入口，该两个入口的整流器将输入交流电整流成直流，而后在二者的输出端并联成一个电压再滤波。输入的交流电压值不一样也无妨，电压高的就得多输出电流，这就造成了整流器的负载不平衡。尤其是在一台UPS是旁路供电时，由于市电波动很大，这种情况就更严重。如果是两台UPS直接并联而不分开，由于稳压作用，就不会出现这种情况，有也不会这样大。
　　
　　就是说，人为地将可以并联的两台UPS硬行分开，到了设备上还是要并联在一起。白白损失了两倍UPS的过载能力，这就有“费力不讨好”的结果。
　　
　　2.UPS双总线供电方案的电路结构
　　
　　有一种说法，双总线是根据美国T4等级（Tier4）标准的要求而来的。图6就是这种双总线UPS冗余供电方案。从图中可以明显地看出，双总线的每一路都不是单单一台UPS，也不是两台，更不是3台，而是一个表示多台的删节号。在目前的一般UPS并联水平来看，应该是8台。比如台湾至少有5个数据中心采用的就是8台并联´2的双总线供电系统。如果在8台UPS冗余并联之内就可以解决的问题，不要轻易采用双总线。尤其是在两台单机UPS就可以做1+1并联冗余的时候，如果这时硬要改用双总线方案，不但使设备量成倍增加，由于引入了串联功能的设备STS，使能量通道上又多增加了故障点，导致的投资还要远高于双倍1+1并联冗余时的情况，因为STS要比同容量的UPS价格高得多，还失去了原来直接并联时过载能力强的优点，可靠性比原来也有所降低。

　　众所周知，任何解决方案和规划都是有条件的，有其特定的使用环境，也就是有其局限性。不可不讲条件、时间和地点地到处乱用，否则，不但达不到预期的目的，反而会事倍功半。