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一、概述
為了提高信息機房供電系統(tǒng)的運行可靠性,一般采用的方法有兩種,即供電系統(tǒng)的冗余連接和負載設備的雙電源或三電源冗余輸入。這可從下面的可用性表達式中看出:
式中的A(Availability)表示的是可用性,它的含義是在整個規(guī)定運行時間中,可靠供電時間的比例;MTBF是表示設備可靠性的平均時間,它的含義是平均多長時間不出故障;MTTR表示的是平均修復時間,它的含義是電源所有故障維修時間之平均值。
從式(1)中可以看出,為了提高可用性也有兩個途徑:提高電源的平均時間和縮短平均修復時間。但當機器的期間質量達到一定程度后,再增大平均時間的代價較大,而且效果也不太顯著,因為總不能將平均時間做到無窮大。然而縮短平均修復時間的效果卻比較明顯,如果平均修復時間縮短為零(這種可能性是存在的,而且也不難實現(xiàn)),那么可用性就是99%。采用UPS冗余并聯(lián)方法就可達到這個目的:比如兩臺同容量的UPS并聯(lián),其中任何一臺都具有承擔99%負載的能力,那么兩臺并聯(lián)后就有了200%的供電能力,所以其中任何一臺因故障而停機后,另一臺仍可以接著繼續(xù)供電,使負載設備的工作得以不間斷地連續(xù)進行下去,達到了修復時間縮短為零的目的。
負載設備的多電源入口,也可達到上述目的。多電源入口就意味著需要多個電源供電,任何一個入口的電源都具有99%的負載能力,所以其中任何一臺電源因故障而停機后,另外的電源仍可以接著繼續(xù)供電,使負載設備的工作得以不間斷地連續(xù)進行下去。
正是由于有這兩種提高系統(tǒng)可靠性的方式,也就引出了下面幾種供電方案的模式。
二、 UPS冗余并聯(lián)供電方案的可靠性與可用性
1. 兩臺UPS冗余并聯(lián)舉例
為了容易分析,在這里只用兩臺UPS作1+1冗余并聯(lián),如圖1所示。后面的所有負載之和小于100kVA,兩臺UPS的輸出電壓在輸出配電柜內直接并聯(lián),然后再通過開關S給負載供電。如果遇到雙電源負載就可以分別從兩相電壓上各引一路到負載,照樣滿足雙電源輸入的條件,如圖中S3、S4所示。
2.雙機1+1冗余并聯(lián)供電的可靠性
為了對可靠性有一個大略的數(shù)值概念,在這里只對UPS本身的并聯(lián)進行討論,至于那些的斷路器開關,不論用什么方式供電都是的,大家都一樣,所以暫不考慮,在這里只討論有區(qū)別的部分。假如每臺UPS的可靠性r=0.99,為了簡單起見,暫認為兩臺UPS的可靠性相等,就可做出雙機1+1 冗余并聯(lián)供電的可靠性模型圖,如圖2所示。
此時,這個供電系統(tǒng)的可靠性就R2是:
不可靠性Q=1-可靠性=1-0.9999=0.0001,不可靠性是萬分之一,故障率也大約是萬分之一。即雙機冗余并聯(lián)后,使系統(tǒng)的可靠性提高了兩個數(shù)量級。其原因是它可以使可用性表達式中的平均修復時間MTTR減到最小。
另外,雙機冗余并聯(lián)結構的系統(tǒng)有一個突出優(yōu)點,就是過載能力特強:具有2倍UPS單機的過載能力。