某公司的IDC機房用的UPS供電系統(tǒng)是由兩套800kVA的"2＋1"型UPS冗余并機系統(tǒng)為核心所組成的超大型UPS供電系統(tǒng)。正常工作時，它的冗余式供電能力為3800kVA，其供電能力高達(dá)6000kVA。該UPS供電系統(tǒng)主要由如下兩部份組成：（1）2套800kVA"2＋1"型UPS冗余并機系統(tǒng)；（2）1套600kVA"1＋1"型UPS冗余并機系統(tǒng)。
　　
　　為該機房提供的UPS供電系統(tǒng)，采用的是由兩套"N＋1"UPS冗余并機所組成的具有雙總線輸入，雙總線輸出調(diào)控特性的供電設(shè)計方案，其技術(shù)優(yōu)勢為：它具有連續(xù)提供365天×24小時的純凈UPS逆變器電源的供電能力。這是由于它采用了如下的設(shè)計周全的、端到端的一體化供電系統(tǒng)的配置方案。
　　
　　1）選用技術(shù)、穩(wěn)定可靠的UPS(帶輸出隔離變壓器的80～800kVA的雙變換、在線式UPS)；
　　
　　2）在"N＋1"型冗余并機系統(tǒng)中，選用智能化的矢量并機調(diào)控技術(shù)及閉環(huán)式冗余并機通信技術(shù)，從而大大提高UPS供電系統(tǒng)的容錯功能和供電質(zhì)量。在運行中，即使遇到某臺UPS出故障時，UPS能通過執(zhí)行選擇性脫機操作而將出故障的UPS單機從UPS并機系統(tǒng)出脫離出來，以便確保IT設(shè)備仍然由UPS來供電，從而達(dá)到避免IT設(shè)備進(jìn)入可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓故障隱患出現(xiàn)的靜態(tài)交流旁路/維修旁路供電狀態(tài)；
　　
　　3）采用具有雙總線輸入、雙總線輸出特性的UPS供配電系統(tǒng)設(shè)計方案，確保從輸入變壓器的380V低壓側(cè)開始直到各IT設(shè)備的輸入端為止的整個供電系統(tǒng)中，不存在單點瓶頸故障隱患；
　　
　　4）由于在UPS輸出配電柜與各IT設(shè)備功能分區(qū)之間配置有第2級輸出隔離變壓器，有利于在IDC機房中建立起計算機級的局部凈化接地系統(tǒng)及確保這些IT設(shè)備的輸入電源的零地電位<1V；
　　
　　5）允許操作人員在UPS連續(xù)供電的條件下，執(zhí)行安全的不帶電的UPS的日常維護、故障的診斷和檢修操作；
　　
　　6）由于在具有雙路輸入電源的兩套"N＋1"UPS并機供電系統(tǒng)中，采用負(fù)載同步控制器(LBS)＋負(fù)載切換開關(guān)(STS)設(shè)計方案，即使在并機系統(tǒng)所供電的某個用戶負(fù)載端上出現(xiàn)短路故障時，它也能將由此所造成的輸出短路故障所可能造成的負(fù)面影響的范圍限制在最小的區(qū)間之內(nèi)的同時，還能將位于同一套"N＋1"UPS并機供電系統(tǒng)中的未發(fā)生短路故障的其它正常負(fù)載迅速地切換到另一套正常工作的"N＋1"UPS并機系統(tǒng)上(切換時間<5ms，遠(yuǎn)低于IT設(shè)備所能容許的瞬間供電中斷時間<20ms的技術(shù)要求)，從而確保用戶的IT設(shè)備能獲得盡可能高的電源可利用率；
　　
　　7）由于在N臺UPS單機中，均采用11次諧波輸入濾波器＋12脈沖整流器的設(shè)計方案，其輸入電流諧波分量THD<4.5％，輸入功率因數(shù)>0.95。這樣一來，它不僅能確保UPS的輸入電網(wǎng)始終處于綠色電源工作狀態(tài)。而且，還有利于延長電池組及UPS內(nèi)部的整流濾波電容的使用壽命。
　　
　　1 雙總線輸入式冗余供電系統(tǒng)
　　
　　來自兩臺10kV/380V、輸出功率為3150kVA的輸入變壓器A和B的兩路輸入電源市電1和市電2，經(jīng)由3個6300A的K1A、K1B和 K1C開關(guān)所組成的冗余式自動切換開關(guān)組分別送到兩套處于互補工作狀態(tài)的800kVAUPS冗余并機系統(tǒng)的輸入配電柜A和B上。正常供電時，市電1和市電 2分別承擔(dān)著向互補式的"2＋1"型UPS冗余并機系統(tǒng)的優(yōu)先供電電源的任務(wù)。此外，還可以利用位于兩臺輸入配電柜之間自動互投開關(guān)K1C來讓市電1和市電2再分別承擔(dān)著向兩套"2＋1"型UPS冗余并機系統(tǒng)的備用供電電源的任務(wù)。在運行中，如果因故致使其優(yōu)先供電電源停電時，在上述的自動切換開關(guān)組的調(diào)控下，自動切換開關(guān)K1C就會按先斷、后通的工作方式將備用電源送到其優(yōu)先供電電源己消失的那套UPS冗余并機系統(tǒng)的輸入開關(guān)柜上。顯而易見，通過這樣的雙總線輸入式調(diào)控方式，就能確保后接的"2＋1"型UPS冗余并機系統(tǒng)不會出現(xiàn)因它的輸入電源出現(xiàn)長時間的停電而致使UPS電源因電池電壓過低而自動關(guān)機。
　　
　　為消除從電源輸入端串入的高能瞬態(tài)浪涌對UPS的安全運行所可能造成的危害，在UPS的輸入配電柜A和B上，各配置1個抗浪涌抑制能力為400kA的防雷擊、抗浪涌抑制器(TVSS)，這種具有保護的TVSS具有響應(yīng)時間短（0.5ns）、殘壓低（Vpp<800V）、壽命長(在承受 5000～10000次浪涌沖擊后，其性能不會惡化)等諸多優(yōu)點。
　　
　　2 兩套處于互補工作狀態(tài)的800kVA"2＋1"型UPS冗余并機系統(tǒng)
　　
　　系統(tǒng)A和系統(tǒng)B(每臺UPS單機都配置有后備供電時間為10min的電池組)。在智能化的并機控制板的調(diào)控下，從每臺UPS所輸出的電源始終是處于輸出電壓的幅值相同、輸出波形的波形失真度相同、頻率相同和相位相同的工作狀態(tài)之中。此時，來自每套"2＋1"型UPS冗余并機系統(tǒng)中的800kVA的 UPS的輸出電源分別經(jīng)位于第1級輸出配電柜中的各自的1200A的開關(guān)而并聯(lián)輸出。在實際運行中，用戶的后接總負(fù)載量小于1600kVA。當(dāng)正常工作時，它不但可確保由UPS單機來平均分擔(dān)其負(fù)載電流，而且，該UPS冗余并機系統(tǒng)的環(huán)流幾乎為零。在它的運行中，萬一某臺UPS因故出故障時，UPS的冗余并機控制系統(tǒng)會自動地執(zhí)行選擇性脫機操作，將有故障的那臺UPS電源從并機輸出的總線中自動脫離出來，由剩下的正常工作的UPS繼續(xù)提供高質(zhì)量的逆變器電源，從而為UPS并機供電系統(tǒng)獲得必要的容錯功能奠定下堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。如：
　　
　　1）UPS并機系統(tǒng)的負(fù)載均流的不平衡度很； 　　
　　2）存在于各臺UPS之間的環(huán)流趨于零； 　　
　　3）當(dāng)UPS并機系統(tǒng)在執(zhí)行選擇性脫機操作時，可能出現(xiàn)的瞬間供電中斷時間很短。 　　
　　此外，由于在這樣的UPS冗余并機系統(tǒng)中，采用閉環(huán)式雙并機通信電纜的冗余設(shè)計方案，它的平均工作時間(MTBF)高達(dá)230多萬小時左右。
　　
　　為了消除可能出現(xiàn)在UPS輸出端的高能瞬態(tài)浪涌對IT設(shè)備的安全運行所可能造成的危害，還在兩套UPS冗余并機系統(tǒng)的級輸出配電柜A和配電柜B上，各配置1個抗浪涌抑制能力為100kA的抗浪涌抑制器。
　　
　　為進(jìn)一步提高整套UPS冗余并機系統(tǒng)的可維護性，盡管在每套"2＋1"型UPS冗余并機系統(tǒng)中，已內(nèi)置有維修旁路裝置，還在每套 800kVA"2＋1"型UPS冗余并機系統(tǒng)上，各配置1個外置維修旁路開關(guān)(K2A、K2B)。由于在每個外置維修旁路開關(guān)與位于每套"2＋1"型 UPS冗余并機系統(tǒng)中的3臺UPS逆變器之間，均配置有1套可對各臺UPS逆變器和外置維修旁路開關(guān)同時執(zhí)行機-電互鎖型切換操作的三匙二鎖式的 CastellKey切換裝置，就可以消除值班人員為操作錯誤的可能性。從而可大大提高UPS供電系統(tǒng)運行的可維護性和操作人員執(zhí)行不帶電維修操作的安全性。

　3 冗余式雙總線輸出型供電系統(tǒng)
　　
　　采用冗余式雙總線輸出供電系統(tǒng)的目的是，消除可能出現(xiàn)的從UPS冗余并機供電系統(tǒng)的輸出端到最終的信息網(wǎng)絡(luò)設(shè)備輸入端之間的各種供配電線路系統(tǒng)中的單點瓶頸故障隱患，提高供電系統(tǒng)的可維護性、現(xiàn)場增容性，并降低供電系統(tǒng)的零線對地線的電壓，確保信息網(wǎng)絡(luò)獲得100％的高可利用率。
　　
　　大量的運行實踐表明：在IDC機房中，配置"1＋1"或者"2＋1"型UPS冗余并機系統(tǒng)后，可將UPS并機供電系統(tǒng)的平均工作時間提高5～6 倍以上(達(dá)幾百萬小時)。然而，它仍不能地確保在用戶的最終負(fù)載(服務(wù)器、小型機、磁盤陣列機、磁帶庫、網(wǎng)關(guān)和交換機等關(guān)鍵的IT設(shè)備)的輸入電源端不出現(xiàn)供電中斷故障，并進(jìn)而導(dǎo)致嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)癱瘓的故障發(fā)生。其原因是：
　　
　　1）在UPS供電系統(tǒng)的輸出端，出現(xiàn)嚴(yán)重的過載或者短路故障而致使位于UPS的輸出配電線路中的保險燒毀或斷路器開關(guān)跳閘等故障；在UPS運行后的日常維修操作或者機房供電線路的改建施工中，因人為誤操作所造成的開路故障等。相關(guān)統(tǒng)計資料表明：上述故障約占總故障率的80％左右。
　　
　　2）因故致使在UPS并機供電系統(tǒng)的輸出端所出現(xiàn)的持續(xù)期為秒級的瞬間供電中斷或長時間的供電中斷故障。當(dāng)輸入電壓停電時，遇到因電池組出故障而產(chǎn)生的UPS的輸出停電故障等，它約占總故障率的10％左右。
　　
　　為增強UPS輸出供配電系統(tǒng)的容錯功能，在該IDC機房中，配置有由18套負(fù)載自動切換開關(guān)(STS)＋負(fù)載同步控制器(LBS)＋為建立局部凈化接地系統(tǒng)所配置的多臺輸出隔離變壓器為核心所組成的冗余式雙總線輸出型供電系統(tǒng)。
　　
　　3.1負(fù)載自動切換開關(guān)(STS)
　　
　　為消除可能出現(xiàn)在UPS輸出供電系統(tǒng)中的單點瓶頸故障隱患，確保對關(guān)鍵IT設(shè)備的供電的連續(xù)性。針對不同的負(fù)載，可以分別采用如下不同的UPS輸出供電線路的配置設(shè)計方案。
　　
　　1）對于帶雙路交流輸入電纜的關(guān)鍵性負(fù)載(例如服務(wù)器、小型機、磁盤陣列機、磁帶庫機、通信設(shè)備等)而言，從兩套"2＋1"型UPS冗余并機系統(tǒng)A和 B的輸出配電柜所輸出的兩路UPS逆變器電源被分別送到這些IT設(shè)備的兩個輸入端上，從而形成它們的雙電源輸入冗余供電系統(tǒng)。

　　2）對于帶單路交流輸入電纜的關(guān)鍵性負(fù)載而言，從兩套"2＋1"UPS冗余并機系統(tǒng)的輸出配電柜A和B送出的兩路 UPS逆變器電源，首先被分別送到18套負(fù)載自動切換開關(guān)(STS1...STS18)的各自的兩個輸入端上。在使用STS開關(guān)時，用戶應(yīng)該根據(jù)負(fù)載平衡的設(shè)計原則，將從UPS并機供電系統(tǒng)A和B所輸出的兩路逆變器電源分別為每個STS開關(guān)出它們各自的優(yōu)先供電電源和備用電源。當(dāng)UPS正常工作時，被用戶為優(yōu)先供電的那路UPS電源經(jīng)STS開關(guān)向負(fù)載供電。當(dāng)這路優(yōu)先供電電源出故障時，STS開關(guān)將會以超快速方式，在首先切斷"優(yōu)先供電電源"的供電通道的同時，將正處于正常工作狀態(tài)的另一路備用UPS電源送到用戶負(fù)載的輸入端上。STS開關(guān)的典型切換時間小于5ms。這樣一來，就能確保網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能源源不斷地獲得高質(zhì)量的逆變器電源的供應(yīng)。
　　
　　3）對于帶3路交流輸入電纜的關(guān)鍵性負(fù)載而言，可采用如圖2所示的輸出配電設(shè)計方案來提供它們所需的3路輸入電源。近年來，對于某些特別重要的IT設(shè)備而言，它們甚至帶有4路交流輸入電纜。

　　
　　圖2ASCO型ATS開關(guān)＋兩套UPS并機系統(tǒng)＋LBS＋STS開關(guān)所組成的雙總輸出供電系統(tǒng)配置圖

　　小結(jié)
　　
　　近年來，為了確保位于IDC機房中的各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備均能實現(xiàn)365×24小時的高效、可靠和安全的運行，網(wǎng)絡(luò)能源設(shè)備供應(yīng)商及其相關(guān)的設(shè)計院采用了多種新技術(shù)和措施來不斷地完善其端到端的一體化UPS供電系統(tǒng)的設(shè)計方案。在此基礎(chǔ)上，所建設(shè)的某IDC機房用智能化UPS供電系統(tǒng)是由以兩套 800kVA"2＋1"型UPS冗余并機系統(tǒng)和1套600kVA"1＋1"型UPS冗余并機系統(tǒng)為核心的，采用雙總線輸入和雙總線輸出式的供配電體系的，帶局部凈化接地系統(tǒng)的設(shè)計方案所構(gòu)成的，具有技術(shù)水平的超大型的，具有高可利用率的UPS供電系統(tǒng)。正常工作時，它的冗余式供電能力為 3800kVA，其供電能力可高達(dá)6000kVA。在這種端到端的一體化UPS供電系統(tǒng)中，它不僅可消除在整套UPS供電系統(tǒng)中所可能出現(xiàn)的各種單點瓶頸故障隱患，確保饋送到各IT設(shè)備的輸入電源的零線對地線的電位<1V。而且，還具有向位于IDC機房內(nèi)的各種IT設(shè)備提供365×24小時不間斷的、高品質(zhì)的UPS逆變器電源的能力，允許機房維護人員在逆變器電源連續(xù)供電的條件下執(zhí)行不帶電的安全維護和維修操作，允許機房值班人員通過智能化的樓宇監(jiān)控系統(tǒng)隨時遠(yuǎn)程監(jiān)控其運行狀態(tài)及調(diào)閱各種運行參數(shù)和相關(guān)的報警信息。此外，它還能確保用戶的輸入電源始終處于綠色電源運行狀態(tài)之中，以便限度地降低UPS供電系統(tǒng)的運行維護成本。