UPS供电系统双总线（N+1）配置方案解析

　　双总线（N+1）方案概述
　　
　　互联网数据中心(IDC)和多媒体数据中心(MDC)是高速互联网的调控中心。用户对它们所承担的对信息资源(数据、语音和图像信息)的远程处理、存储和转送的“时效性”要求极高。哪怕是仅几秒钟的“停机”均会给整个互联网的安全运行和用户的生产经营带来无法估量的损失。严重时,甚至会造成社会和经济生活的严重瘫痪。因此，IDC必须向用户提供365×24h连续不断的高速、安全和可靠的信息资源增值服务。为达此目的，从设计原则上讲，承担着向IDC机房供电任务的整个电源系统都必须采用具有高度“容错”功能的冗余式的供电方案，以确保无论是在市电电网出故障时或是在某台“双变换、在线式UPS电源”的逆变器发生故障时，还是在进行日常维护/检修操作时或因故致使保险丝烧毁/断路器开关“跳闸”时，互联设备均应由“在线式UPS”的逆变器电源来供电，而不应进入由普通的市电电源/应急备用发电机组经UPS的交流旁路来供电的状态。这是因为只有“在线式UPS”的逆变器电源才有可能向用户的负载提供同时具有稳压、无频率“突变”，无干扰和波形失真度极小的高质量正弦波电源。对于包括后备式UPS，在线互动式UPS在内的“非在线式UPS”来说，它们主要对输入电源的电压进行调整，对输入电压的频率波动，各种电源干扰和电压失真度并无“实质性”的改善。这就意味着，在整个供电系统中，不应存在单点“瓶颈”故障隐患。为此，应尽可能地配置具有高度“容错”功能的UPS冗余供电系统。也就是说，在这种UPS供电系统的运行中，即使遇到某些“部件”偶然发生“故障”时，整个UPS供电系统必须仍能正常工作。
　　
　　根据当今UPS产业的技术发展水平，以选用具有“双总线输入”和“双总线输出”供电功能的UPS冗余供电系统为宜。它是由如下几部分供电系统所构成的：
　　
　　1）双总线输入供电系统
　　
　　双总线输入供电系统基本配置为：由市电输入电源＋备用发电机组＋“自动切换”控制柜＋输入配电柜。自动切换控制系统时刻监视着各种输入电源的实时运行状态，并确保总是将其中最可靠的一路电源送到UPS的输入端。对于某些重要的IDC机房而言，其“应急发电机”电源实际上是一套由多台柴油发电机＋发电机并机控制柜所组成的冗余式发电机供电系统。为确保后接的“N＋1”型UPS冗余供电系统能绝对安全可靠地运行，必须高度重视位于上述冗余输入电源供电系统中的各种设备之间的“技术兼容性”和“切换参数”的正确设置。
　　
　　2）双总线输出配电系统
　　
　　为了消除可能出现在UPS并机系统输出端与用户端之间的“单点瓶颈”故障隐患，有必要配置UPS的双总线输出配电系统。其基本配置是由“N＋1”型UPS冗余供电系统(优选“1＋1”或“2＋1”型并机供电方案)＋输出配电柜＋负载自动切换开关(LTS)所组成的UPS输出供电系统。对于某些要求极高的场所，还应配置由负载同步控制器（LBS）＋两套“N＋1”型UPS冗余供电系统所组成的具有极高“容错”功能的供电系统。鉴于目前在IDC机房中所用的服务器和磁盘阵列机等产品中有（30～50）％为采用“双电源输入供电”体制的产品，对于这些设备，可以直接将分别来自两套“N＋1”型并机系统的电源连接到这种“双电源输入设备”的两个输入端上。对于采用“单电源输入供电”方式的关键负载，则是将分别来自两套“N＋1”型并机系统的电源首先连接到“负载自动切换开关”(常见的是STS型的静态开关和SS型的快速切换开关)的两个输入端上，然后再将用户的关键设备连接到“负载自动切换开关”的输出端上。
　　
　　双总线N＋1系统高可靠性分析
　　
　　要想让互联网数据中心具有365×24h的“全天候”运行特性，对于向它提供电源的UPS产品的可靠性的要求是非常苛刻的。这是因为对于可靠性仅达99.999％的UPS产品来说，它在一年中可能造成的互联网的停机时间长达316s，即使将UPS产品的可靠性提高到99.999999％，在一年中可能造成的停机时间仍有320ms之长。对于IDC机房而言，如果真的发生长达320ms的停机故障，它会带来很大的损失。这是因为当前多数计算机所允许的瞬间供电中断时间为10～18ms。否则，就会造成用户的网控操作系统或运行软件遭到破坏。因此，要想让IDC机房真正具备能提供365×24h的连续不间断的运行特性，绝不是当今的UPS产业可提供的UPS单机所能达到的。迄今为止，我们只能制造出故障率越来越低的UPS产品。然而，还制造不出“故障率为零”的UPS产品。在当今的技术条件下，采用“N＋1”型UPS冗余并机供电系统是消除单点“瓶颈”故障的最佳供电方案。它是在确保各台UPS单机的逆变器输出电压处于同幅度、同频率和同