UPS白皮书_冗余选择
UPS冗余方式介绍
UPS冗余方式介绍UPS(不间断电源)是指电源异常时能够提供电力支持并保证关键设备持续运行的设备。
为了提高UPS系统的可靠性,常会采用冗余方式。
冗余方式是指在系统设计中采用多个相同或相似的元件,并通过合适的互补控制策略来提高系统的可靠性和容错能力。
下面将详细介绍UPS的常见冗余方式。
1.N+1冗余N+1冗余是指在UPS系统中同时运行N+1个并联的UPS模块,其中N个运行正常,而1个作为备份机组。
当任意一个模块发生故障时,备份机组会自动接管并提供电力,保证关键设备的连续供电,从而实现不间断电源。
N+1冗余方式在UPS系统设计中被广泛使用。
2.2N冗余2N冗余是指在UPS系统中设置两个独立的并行系统,每个系统都能独立支持负载。
这种方式要求系统的双重容量,但能够提供更高的可靠性。
当其中一个系统发生故障时,另一个系统能够完全接管负载并继续供电,保证不间断的电力供应。
3.N+X冗余N+X冗余是指在UPS系统中设置N个模块,并增加X个备份模块。
当任意一个模块发生故障时,备份模块能够接管负载并提供电力。
这种方式提供了更高的冗余级别和容错能力,适用于对可靠性要求极高的应用场景。
4.双转换冗余双转换冗余是指UPS系统通过两个独立的AC/DC和DC/AC变换器进行工作,其中一个变换器负责直接提供电力给负载,另一个变换器则作为备份。
当主变换器发生故障时,备份变换器会立即接管负载。
这种方式提供了无缝切换和较高的可靠性。
在UPS系统的冗余设计中,还可以采用冗余电池组、冗余输入/输出回路等方式来进一步提高系统的可靠性和容错能力。
冗余的设计和措施可以有效地减少UPS系统因设备故障、电池耗尽或电力中断等原因而导致的停机和数据丢失。
总结而言,UPS冗余方式是通过合适的系统设计和互补控制策略来提高UPS系统的可靠性和容错能力。
通过采用N+1冗余、2N冗余、N+X冗余和双转换冗余等方式,可以保证关键设备的连续供电,减少停机时间和数据丢失风险,提升系统的稳定性和可靠性。
ups冗余系数
ups冗余系数(最新版)目录1.UPS(不间断电源) 简介2.冗余系数的概念3.UPS 冗余系数的作用4.UPS 冗余系数的计算方法5.UPS 冗余系数的选择与应用正文1.UPS(不间断电源) 简介不间断电源 (UPS, Uninterruptible Power Supply) 是一种电源设备,可以在电网停电或电压异常时为关键设备提供即时的备用电源,以确保设备能够持续运行。
UPS 通常由电池组、逆变器、充电器和控制器等组成,可以在电网供电时为电池充电,并在电网断电时将电池中的电能转换为可用的交流电。
2.冗余系数的概念冗余系数是指系统中冗余部分与整个系统规模的比值,通常用百分比表示。
冗余系数是衡量系统可靠性和安全性的一个重要参数,它可以反映系统对于故障的容忍能力和备用能力的水平。
3.UPS 冗余系数的作用UPS 冗余系数是指 UPS 系统中备用电源与负载功率之间的比值。
它可以反映 UPS 系统的可靠性和备用能力,确保关键设备在电网停电或电压异常时能够继续运行。
UPS 冗余系数的合理选择可以提高系统的可靠性和安全性,避免因电源故障而导致设备损坏或数据丢失。
4.UPS 冗余系数的计算方法UPS 冗余系数的计算方法通常为:备用电源容量/负载功率。
其中,备用电源容量是指 UPS 电池组能够提供的最大电能,负载功率是指 UPS 需要供应的关键设备的总功率。
根据 UPS 系统的不同,备用电源容量和负载功率的计算方法也有所不同。
5.UPS 冗余系数的选择与应用在实际应用中,UPS 冗余系数的选择应该根据关键设备的重要性、电网供电情况、备用电源的成本等因素进行综合考虑。
通常情况下,UPS 冗余系数应该在 1.5 以上,以确保系统的可靠性和安全性。
UPS原理与并机冗余方案
UPS原理与并机冗余⽅案UPS并机冗余⽅案汇总UPS并机的⽅案有⼏种,这⾥简单整理出来供⼤家参考。
主要揭⽰原理,分析优劣。
这⾥先从⾼端(HIGH)到低端(LOW)的次序。
1、模块化并机+外置静态开关模式这是⽬前⽐较⾼、⼤、上的模式,较费银⼦,先看结构:优点:任⼀台UPS故障停机后,负载都可以由剩余UPS承担;正常⼯作时,负载由所有UPS分担,负载率低;设置独⽴STS静态切换开关,并设有STS的维修旁路便于维护,STS故障的可靠性有所提⾼,降低风险点;负载也可分散配置,降低风险系数;缺点:增设设备较多,2台UPS、2台STS、市电配电柜1台,需要占地⾯积较⼤,投资额较⼤;2、并联式UPS热备份系统这是⽬前最常⽤的模式,虽然成本不低,但是可靠性对得起这个价格,所有是最最常⽤的并机⽅式,如果您还想再节省⼀些Money,那就采⽤2+1并机⽅式:三台UPS并机,任何⼀台故障,都不会影响正常的供电。
下⾯是1+1并机的原理图:优点:任⼀台UPS故障停机后,负载都可以由剩余UPS承担;正常⼯作时,负载由所有UPS分担,负载率低;市电停⽌时,电池续航时间为所有电池组的累加时间;缺点:技术要求⾼、调试复杂,要求并机UPS的品牌、型号、规格完全⼀致;对各台UPS的输出同步性要求⾼,⼀旦不同步产⽣环流,有可能导致短路故障;3、旁路式UPS热备份系统旁路式UPS冗余模式属于热备模式,即:在同⼀时刻只⽤⼀台UPS为负载提供电⼒,另⼀台等着,⼀旦运⾏着的主UPS故障,等待的UPS⽴即接管负载。
原理如下:优点:易实现后期改造,不同品牌、不同容量UPS都可组建;可分开维保,且保证维保时负载仍受UPS保护;运⾏效率⾼于串联式UPS;市电停⽌时,电池续航时间为两组电池组的累加时间;缺点:UPS1的静态旁路开关为系统瓶颈,⼀旦故障可能导致负载断电;UPS2长期空载运⾏,效率低;且电池组长期得不到放电,寿命下降;4、串联式UPS热备份系统串联UPS 是早期冗余模式受UPS技术落后限制⽽采取的⼀种冗余模式,现在已经不在使⽤,其原理如下:优点:任⼀台UPS故障停机后,负载都可以由剩余UPS承担;正常⼯作时,负载由所有UPS分担,负载率低;设置独⽴STS静态切换开关,并设有STS的维修旁路便于维护,STS故障的可靠性有所提⾼,降低风险点;负载也可分散配置,降低风险系数;缺点:增设设备较多,2台UPS、2台STS、市电配电柜1台,需要占地⾯积较⼤,投资额较⼤;5、单机在线式UPS前⾯列举了并机冗余模式,最后看看UPS单机的原理:优点:系统构架简单,控制逻辑易实现,造价低。
数据中心供配电系统白皮书[1]
数据中心供配电系统应用白皮书一引言任何现代化的IT设备都离不开电源系统,数据中心供配电系统是为机房内所有需要动力电源的设备提供稳定、可靠的动力电源支持的系统。
供配电系统于整个数据中心系统来说有如人体的心脏-血液系统。
1.1 编制范围考虑到数据中心供配电系统内容的复杂性和多样性以及叙述的方便,本白皮书所阐述的“数据中心供配电系统”是从电源线路进用户起经过高/低压供配电设备到负载止的整个电路系统,将主要包括:高压变配电系统、柴油发电机系统、自动转换开关系统(ATSE,Automatic Transfer Switching Equipment)、输入低压配电系统、不间断电源系统(UPS,Uninterruptible Power System)系统、UPS列头配电系统和机架配电系统、电气照明、防雷及接地系统。
如下图:图1 数据中心供配电系统示意方框图高压变配电系统:主要是将市电(6kV/10kV/35kV,3相)市电通过该变压器转换成(380V/400V,3相),供后级低压设备用电。
柴油发电机系统:主要是作为后备电源,一旦市电失电,迅速启动为后级低压设备提供备用电源。
自动转换开关系统:主要是自动完成市电与市电或者市电与柴油发电机之间的备用切换。
输入低压配电系统:主要作用是电能分配,将前级的电能按照要求、标准与规范分配给各种类型的用电设备,如UPS、空调、照明设备等。
UPS系统:主要作用是电能净化、电能后备,为IT负载提供纯净、可靠的用电保护。
UPS输出列头配电系统:主要作用是UPS输出电能分配,将电能按照要求与标准分配给各种类型的IT设备。
机架配电系统:主要作用是机架内的电能分配。
此外,数据中心的供配电系统负责为空调系统、照明系统及其他系统提供电能的分配与输入,从而保证数据中心正常运营。
电气照明:包括一般要求,照明方案、光源及灯具选择。
防雷及接地系统:包括数据中心防雷与接地的一般要求与具体措施。
1.2 编制依据《电子信息系统机房设计规范》GB 50174—2008《电子信息机房施工及检验规范》GB50462—20081.3 编制原则1.具有适应性、覆盖性、全面性的特征。
UPS电源并联冗余方式和串联冗余方式的选择
UPS电源并联冗余方式和串联冗余方式的选择:1、ups不间断电源并联冗余并联冗余是将多于两台同型号、同功率的UPS电源,通过并机柜、并机模块或并机板,把输出端并接而成。
目的是为了共同分担负载功率,其基本原理是:正常情况下,两台UPS 均由逆变器输出,平分负载和电流,当一台UPS故障时,由剩下的一台UPS承担全部负载。
三机并联也是常用的一种方式,比如对于60KVA的负载,我们可以考虑三台30KVA并联,即使一台UPS出现故障,另两台UPS仍然可以承担全部负载,此为N+1并联冗余。
并联冗余的本质,是不间断电源均分负载。
要实现并联冗余,必须解决以下技术问题:1.每个UPS逆变器输出波形保持同相位、同频率;2.每个UPS逆变器输出电压一致;3.每个UPS电源必须均分负载;4.UPS不间断电源故障时能快速脱机。
不间断电源并联冗余的缺点:1.由于要求功率均分,因而调试困难。
有些品牌UPS要在满负载运行时调节功率均分。
另外:输入、输出线长、线径都是影响均分的因素。
2.并机柜系统如发生故障,将中断整个系统供电(瓶颈故障)。
LEUMS是世界五大UPS生产厂之一,由于采用DSP控制技术,具有高超的冗余并联运行技术:不间断电源并联冗余的优点:1.并机运行的UPS独立控制电压与相位,没有公共控制部分,不存在瓶颈故障。
2.并机调试非常简单,只须每台UPS不间断电源参数设置完毕,即可投入并联运行。
3.由于采用DSP控制技术,并机运行的每台UPS输出滤形,电压都非常一致,因此并机环流很小。
4.多机并联运行,SYNTHESIS系列:三台并联;EDP90系列:六台并联。
5.在并联系统中任意一台UPS故障时,DSP控制技术可以在正弦波的任意一点切换,使故障UPS快速脱机,由其它UPS继续不间断地供电。
并联冗余技术的要点说明:大功率UPS相位跟踪在±3°,两台UPS并联有可能在相位上相差6°,造成电压差,sin6°=30V,因而在输出端会造成很大的环流,就有可能使逆变器因过载而烧毁。
UPS冗余方式介绍
UPS冗余工作方式介绍及配置举例第一部分:系统性冗余(即单机双母线冗余)UPS配置方案一、系统性冗余和设备冗余前置说明:系统性冗余又叫单机双母线字冗余1.什么叫系统性冗余系统性冗余就是由两个完全独立的系统组成互为备用的冗余系统。
它包括UPS主机、电池、防雷器、双电源自动切换开关、旁路隔离变压器、输入/输出开关、配电盘和连接电缆线等所有的设备、配件、辅件都是冗余的,互为备用的。
2.什么叫设备冗余在某一系统中对于重要环节增加一台设备作为备用,而对于其它部分是没有冗余配置的,如:双机并联冗余UPS系统和双机热备份UPS系统均属于设备冗余。
因为并联冗余和热备份仅仅是UPS主机和电池是冗余配置,虽然互为备用,但不完全独立。
另外,其它配套件如防雷器、双电源自切开关、旁路隔离变压器、输入/输出开关、配电盘和连接电缆线等均不是冗余配置。
3.系统性冗余和设备冗余的适用场合·系统性冗余的UPS系统适用于具有2个交流输入端的DCS负载或主要负载为DCS的场合,UPS一般选用三进单出UPS。
当然对于多个DCS负载,也可选用三进三出UPS。
·设备冗余的UPS系统适用于所有的不能停电的重要场合,特别适用于只有1个交流输入端的非DCS负载。
UPS选用三进单出或三进三出均可。
二、系统性冗余UPS系统在不同负载情况下的配置方案1.纯DCS负载的系统性冗余UPS系统的配置对于纯DCS负载,采用系统性冗余UPS方案,在方案设计、设备采购、安装施工和调试检修等都非常简单。
即选购2台功率相等的UPS,将UPS1的输出端连接到DCS 交流电源输入端1,将UPS2的输出端连接到DCS交流电源输入端2,这样就组成了系统性冗余UPS系统。
2.除了DCS负载外还有其它单交流输入端的负载的系统性冗余UPS系统的配置①选购2台功率相等的UPS。
②将UPS1输出端与DCS交流电源输入端1连接,UPS2输出端与DCS交流电源输入端2连接。
ups设计电量冗余标准
UPS设计电量冗余标准
一、负载冗余
负载冗余是指UPS系统在设计时考虑到实际负载的最大需求,并在此基础上增加一定的冗余量。
通常情况下,负载冗余率在10%至20%之间,具体取决于系统的规模和负载类型。
二、电池冗余
电池冗余是指UPS系统中电池的备份设计。
在UPS系统中,电池的主要作用是在电源故障时提供电力以保障负载正常运行。
为了确保系统的稳定性和可靠性,电池冗余是必要的。
通常情况下,电池冗余量根据实际负载和供电时间来确定。
三、电源冗余
电源冗余是指UPS系统中电源的备份设计。
在UPS系统中,电源的主要作用是提供电力给负载。
为了保证电源的可靠性和稳定性,通常会设计多个电源通道,并确保每个通道都有备份电源。
电源冗余能够有效地提高系统的供电可靠性。
四、电路板冗余
电路板冗余是指UPS系统中电路板的备份设计。
电路板是UPS系统中的重要组成部分,负责处理电力和信号的传输。
为了保证系统的稳定性和可靠性,通常会设计多个电路板通道,并确保每个通道都有备份电路板。
电路板冗余能够有效地提高系统的性能和稳定性。
五、系统冗余
系统冗余是指整个UPS系统的备份设计。
包括以上提到的负载冗
余、电池冗余、电源冗余和电路板冗余等各个方面的备份设计。
系统冗余能够有效地提高整个系统的可靠性和稳定性,确保在任何情况下都能够保证负载的正常运行。
UPS冗余方式的选择
摘 要 : S是 提 供 高质 量 、 全 可 靠 电源 的重 要方 法之 一 , 了增 加 整个 电源 系统 的可 靠性 , 以将 其组 成 冗 UP 安 为 可 余 系统 , 中对 目前 采 用的 UP 文 S冗余 连接 方 式进 行综 述 。分析 比较 串联 冗余 和并联 冗余 的可靠性 及技 术特 点 关键 词 : S 串联 冗余 ; UP ; 并联 冗余
Abs r c I s o e o h mp ra tme h d O of rh g u l y a d rl be p we u p y b S t a t: ti n ft e i o tn t o s t fe i h q ai n ei l o r s p l y UP .To t a
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UP S冗 余方式 的选择
刘 军 ( 江 工 程设 计有 限公 司 , 江 浙 浙 杭 州 , 10 2 300 )
L l… … … 一 - 三 剿
统供电, 出现瓶颈 故障 ; ( ) 市 电故 障 , 电超 限 时 , 2在 市 因为 UP S封 锁 旁
路 , 以主 、 所 从机 无法切 换 , 成热 备份 失效 ; 造
图 1 串联冗余方式
维普资讯
广 泛 应用于 各个 领域 。UP S串联 冗余 的定义 是 : 机 备
个 国家发 展水平 的重 要标 志之 一 。随着科 学技术 的
发展 , 类社会 对 电能 的需求 日益 增加 , 人 但供 电故障 有
时会给 企业造 成不 应有 的损 失 。 着 网络化 、 随 信息化 建
机房UPS冗余设计
机房UPS冗余设计UPS(不间断电源)在保证机房电力供应的稳定性方面起着至关重要的作用。
为了应对可能发生的电力中断或波动,冗余设计是一种常用的策略。
本文将讨论机房UPS冗余设计的原则和方法。
1. 了解UPS冗余设计的概念UPS冗余设计是指在机房中同时使用多台UPS设备,以实现备用电源的冗余供电。
通过冗余设计,可以提高系统的可靠性和稳定性,并减少因单点故障而导致的停电风险。
2. 原则:N+1冗余设计在UPS冗余设计中,采用N+1冗余设计原则是较为常见且有效的方法。
N代表正常工作的UPS数量,+1代表备用UPS的数量。
例如,当N=2时,系统中将同时存在两台正常工作的UPS,备用UPS将提供额外的备份能力。
3. 方法一:平行冗余设计(Parallel Redundancy)平行冗余设计是一种常见的UPS冗余配置方式。
通过将多个UPS 设备连接到同一电源系统,并共享负载,可以提供更高的可靠性和容错性。
在平行冗余设计中,所有UPS设备应具有相同的容量和性能,以确保它们能够平均分担负载。
4. 方法二:在线冗余设计(Online Redundancy)在线冗余设计是另一种常见的UPS冗余配置方式。
它包括将主UPS和备用UPS设备连接到同一负载上,并进行实时监控和切换。
主UPS设备负责供电,而备用UPS设备则处于待命状态。
当主UPS发生故障或需要维护时,备用UPS会自动接管负载。
5. 方法三:多回路冗余设计(Multiple Path Redundancy)多回路冗余设计是一种更为复杂的UPS冗余配置方式。
它要求机房中的供电系统具有多个独立供电回路,并将UPS设备按照回路连接。
通过这种方式,即使任何一个供电回路发生故障,其他回路上的UPS 设备仍能提供稳定的电力。
6. 注意事项(1)UPS设备的选型和容量应根据机房的需求进行合理选择。
需要考虑设备的负载容量、电池寿命和灵活性等因素。
(2)UPS设备应定期进行维护和检查,以确保其正常工作和备用能力。
【数据中心能源白皮书 02】如何选用模块化UPS
高功率密度,节省占地面积:大功率器件的应用、DSP数字控制系统、更先
进的拓扑结构、损耗的降低、热仿真等关键技术的广泛应用,使得在同等体积下, 高频UPS可以获得更大的输出功率。而单机架容量的大幅提升、有限的机房面积, 也使得越来越多的数据中心更青睐高频UPS。 无论从发展趋势,采购成本,还是实际的售后维护角度来看,除个别场景外,高 频UPS各方面指标都优于传统的工频UPS。高频机取代工频机这一发展趋势也已经 获得业界的广泛认可,目前各生产厂家均减少或停止了工频机的研究。最近几年 的统计数据显示,海外绝大部分的新建数据中心都已经将高频UPS作为采购首选。
★★★★
数据中心能源白皮书
Huawei Confidential
第4页,共11页
表3:塔式UPS与模块化UPS的易用性对比
安装、运输 使用
细节
体积与重量
搬运
扩容 易用性评价 监控 电池 易用性评价
维护
维护
易用性评价
易用性总体评价
塔式UPS
大 有时需要更改机房基建,部 分可分柜运输 基本等于拆除重建 ★★★★ 具备基本监控能力 极少宣称可共用 ★★★★ 需要拆除线缆与内部结构, 维护时间长; 类模块式可拆卸模块维护。 ★★★
安装、运输 运营
投资评价 体积与重量
搬运
扩容 投资评价 效率 投资评价
维护
维护
投资评价
投资总体评价
★★★★
大,租地、承重部件费用高
有时需要更改机房基建,费 用高
基本等于拆除重建,费用高
★★★★Байду номын сангаас
85%~94%
★★★
UPS多机冗余
随着Internet网络、电子商务、IDC机房的飞速发展,用户对UPS供电系统的可用性提出了更高的要求,已经到了要求可用性为99.999%的程度,也即1年365天中,UPS供电系统的断电时间不能超过5分钟。
但是,如果从UPS单机的角度来看,无论其技术如何发展,仍然摆脱不了容量和可靠性的限制。
那么,我们在保护原有投资的情况下,如何实现UPS系统可靠性的提高呢?随着技术设备的日益增多和网络技术的普遍采用,为更好地满足用户对UPS的容量和可靠性的更高要求,在单机的基础上,可以用组合也就是冗余连接的方法来实现UPS容量和可靠性的提高。
UPS的冗余连接有两种方式:热备份连接和并联连接。
热备份连接热备份的目的:确保负载设备不会在市电停电时因主机保障而断电,保证计算机等负载设备数据不会丢失。
热备份要解决的关键问题:旁路开关的切换要有严密的电路控制,保证不会在切换时有任何断电情况发生。
热备份连接是指当单台UPS不能保证满足用户提出的可靠性要求时,就可以再接一台同规格的单机来提高可靠性。
任何具有旁路(Bypass)环节的UPS都可以进行热备份连接,两台单机的连接方法如图1所示。
图1 两台UPS热备份连接图这种连接非常简单,当把UPS1作为主输出电源而把UPS2作为备用机时,只需将备用机UPS2的输出与UPS1的旁路Bypass1输入端相连就可以了,不过此时UPS1的旁路Bypass1输入端一定要与UPS1的输入端断开。
在正常情况下,由UPS1向负载供电,而UPS2处于热备份状态空载运行;当UPS1故障时,UPS2投入运行接替UPS1继续向负载供电。
只有当UPS2由于过载或逆变器故障时,才闭合旁路开关Bypass2,负载改由市电供电。
两台热备分连接的UPS系统可靠性比单台UPS的可靠性提高了两个数量级,并且,这种系统的连接方式简单易行,即使是不同品牌的机器,只要规格容量相同,就可连接,不需再增加另外的设备。
若两台不同容量的UPS相连,其容量只能按最小的那一台计算。
UPS冗余方式介绍
UPS冗余方式介绍第一部分:系统性冗余(即单机双母线冗余)UPS配置方案一、系统性冗余和设备冗余前置说明:系统性冗余又叫单机双母线字冗余1.什么叫系统性冗余系统性冗余就是由两个完全独立的系统组成互为备用的冗余系统。
它包括UPS主机、电池、防雷器、双电源自动切换开关、旁路隔离变压器、输入/输出开关、配电盘和连接电缆线等所有的设备、配件、辅件都是冗余的,互为备用的。
2.什么叫设备冗余在某一系统中对于重要环节增加一台设备作为备用,而对于其它部分是没有冗余配置的,如:双机并联冗余UPS系统和双机热备份UPS系统均属于设备冗余。
因为并联冗余和热备份仅仅是UPS主机和电池是冗余配置,虽然互为备用,但不完全独立。
另外,其它配套件如防雷器、双电源自切开关、旁路隔离变压器、输入/输出开关、配电盘和连接电缆线等均不是冗余配置。
3.系统性冗余和设备冗余的适用场合·系统性冗余的UPS系统适用于具有2个交流输入端的DCS负载或主要负载为DCS的场合,UPS一般选用三进单出UPS。
当然对于多个DCS负载,也可选用三进三出UPS。
·设备冗余的UPS系统适用于所有的不能停电的重要场合,特别适用于只有1个交流输入端的非DCS负载。
UPS选用三进单出或三进三出均可。
二、系统性冗余UPS系统在不同负载情况下的配置方案1.纯DCS负载的系统性冗余UPS系统的配置对于纯DCS负载,采用系统性冗余UPS方案,在方案设计、设备采购、安装施工和调试检修等都非常简单。
即选购2台功率相等的UPS,将UPS1的输出端连接到DCS交流电源输入端1,将UPS2的输出端连接到DCS交流电源输入端2,这样就组成了系统性冗余UPS系统。
2.除了DCS负载外还有其它单交流输入端的负载的系统性冗余UPS系统的配置①选购2台功率相等的UPS。
②将UPS1输出端与DCS交流电源输入端1连接,UPS2输出端与DCS交流电源输入端2连接。
这样对于DCS负载而言,实现了系统性冗余UPS配置。
UPS冗余方案
网络机房UPS电源技术方案1. UPS配置方案以及配置原则1.1推荐方案:网络机房使用UPS电源设备对供电安全性的严格要求以及对电源质量的高标准要求,现场使用两套UPS后备电源。
1:台达11KVA电源,2:创电15KVA 后备电源。
台达电源使用中,电源开关故障,造成机房设备断电两小时,对机房运行存在严重的安全隐患。
现场使用电源,无备用方案,一但出现故障,造成机房整体供电中断。
UPS备用电源配套铅酸免维护蓄电池,使用年限过长,断电后的蓄电时间大大缩短,维护中断、蓄电池组使用安全存在隐患。
建议UPS备用电源使用1+1冗余方案,一台机组出现故障,另一台机组可不间断保持供电,为机房运行提供安全保障。
1.2 方案优势UPS电源:为用户负载设备带来高可靠的电源,更有效的减少断电情况。
采用工频在线式UPS电源:特点是主功率部件稳定、可靠、过负荷能力和抗冲击能力强,可以避免雷雨季节突然断电情况。
安装简单,无需额外调试:出厂前可以调试好,现在直接安装。
1、分散式直接并联,同型号UPS可直接并联,不需增加并机柜,已内置自动旁路和维修旁路。
节省用户机房空间、降低购买成本和便于将来扩容。
2、第三代DSP全数字控制,并联均流精度显著优于国家标准,各台UPS的负载不平衡度<2%,环流<2%。
3、并机信号总线环型连接,简洁可靠,自动冗余。
4、各台UPS之间可自动协调,用户无需关注开机顺序;过载转旁路后系统能自动恢复;即使在某台UPS发生故障退出运行以后,余下UPS仍能稳定运行。
1.3配置原则1、优选1+1直接并机,少用2+1并机最常见的UPS并机系统是1+1冗余并联系统,要求每台UPS都能承担用户正常的最大负载。
例如,用户正常的最大负载为60KW即80KVA左右,如果采用1+1冗余并联,考虑后期扩容,则需要配置2台100KVA UPS主机。
有的采用2+1冗余并联系统,要求每台UPS都能承担用户正常的最大负载的50%。
UPS双总线系统冗余介绍
UPS双总线系统冗余介绍UPS双总线系统、多路并联总线、双输入、2(N+1)、2W+2、[W+1)+W+UPS以及2N等都指的是这种配置的变体。
借助这种设计方案,完全可以建立起根本无需将负载转换到市电的UPS系统。
在设计这些系统时,可以尽量排除每一个可能的单路径故障点。
不过,排除的单路径故障点越多,设计方案实施起来的代价也越高昂。
大多数大型双总线系统配置部位于专门设计的独立建筑物中,基础设施(包括UPS、电池、制冷系统、发电机、市电和配电室)占据与数据中心设备同样大小的空间。
该配置是行业中最可靠也最昂贵的一种设计,根据工程师的理念以及客户要求的不同,它可以非常简单,也可以异常复杂。
虽然采用的是同一个名称,但具体的设计细节千差万别,这也是由负责设计任务的设计工程师的理念与知识水平所决定的。
图3-32显示了该配置的一种变体2(N+1),它由两个并联冗余UPS系统构成。
理想情况下,可以采用单独的配电盘,甚至单独的市电和发电机系统为这些UPS系统供电。
虽然该设计方案的建造成本不低,但考虑到数据中心设备的重要程度以及停机成本,还是物有所值的.该配置的成本高低取决于设计工程师认为要满足客户的需求应当采用何种"深度和广度"的系统冗余。
其基本设计概念是允许每一个电气设备都可以在无需将关键负载转换到市电的条件下出现故障或手动关闭。
2(N+1)设计的一个共同之处是采用冗余并机系统,以便部分系统可以被关闭或旁路至备用电源,从而保证了整个系统的冗余性。
在图3-32中,两台并联的UPS组成两条独立的供电总线,每条总线分别为两条直接与双电源负载连接的电路供电。
单电源负载由机架式ATS(小型机架式STS)供电。
小功率ATS 的优点是它不要求两路输入同步。
不过按照第W等级电源结构的要求,所有负载均应为双电源负载。
一般而言,选择双总线系统配置的企业更关心配置是否具备高可用性,而不是其实现的成本。
这些企业的负载也大都是双电源负载。
UPS多机冗余
UPS多机冗余随着Internet网络、电子商务、IDC机房的飞速发展,用户对UPS供电系统的可用性提出了更高的要求,已经到了要求可用性为99.999%的程度,也即1年365天中,UPS供电系统的断电时间不能超过5分钟。
但是,如果从UPS单机的角度来看,无论其技术如何发展,仍然摆脱不了容量和可靠性的限制。
那么,我们在保护原有投资的情况下,如何实现UPS系统可靠性的提高呢?随着技术设备的日益增多和网络技术的普遍采用,为更好地满足用户对UPS的容量和可靠性的更高要求,在单机的基础上,可以用组合也就是冗余连接的方法来实现UPS容量和可靠性的提高。
UPS的冗余连接有两种方式:热备份连接和并联连接。
热备份连接热备份的目的:确保负载设备不会在市电停电时因主机保障而断电,保证计算机等负载设备数据不会丢失。
热备份要解决的关键问题:旁路开关的切换要有严密的电路控制,保证不会在切换时有任何断电情况发生。
热备份连接是指当单台UPS不能保证满足用户提出的可靠性要求时,就可以再接一台同规格的单机来提高可靠性。
任何具有旁路(Bypass)环节的UPS都可以进行热备份连接,两台单机的连接方法如图1所示。
图1 两台UPS热备份连接图这种连接非常简单,当把UPS1作为主输出电源而把UPS2作为备用机时,只需将备用机UPS2的输出与UPS1的旁路Bypass1输入端相连就可以了,不过此时UPS1的旁路Bypass1输入端一定要与UPS1的输入端断开。
在正常情况下,由UPS1向负载供电,而UPS2处于热备份状态空载运行;当UPS1故障时,UPS2投入运行接替UPS1继续向负载供电。
只有当UPS2由于过载或逆变器故障时,才闭合旁路开关Bypass2,负载改由市电供电。
两台热备分连接的UPS系统可靠性比单台UPS的可靠性提高了两个数量级,并且,这种系统的连接方式简单易行,即使是不同品牌的机器,只要规格容量相同,就可连接,不需再增加另外的设备。
UPS的1/2冗余设计
UPS的1/2冗余设计摘要:针对目前电力系统相关部门还不能完全保证电力能够正常持续供应,UPS的开发和应用,则大大改善了电力供应中断问题的解决方式和措施,现本文就针对UPS电源冗余运行的应用进行相关的探讨,提出UPS多机冗余运行的可行性及实施办法。
关键词:UPS; 冗余设计前言:UPS(Uninterruptible Power System )是不间断电源的英文缩写,顾名思义,不间断电源就是指保持电力持续正常运行的设备。
而冗余电源则是指两个完全一样的电源由芯片控制的电源组,冗余电源主要是应用于对电力要求较为严格的设备中,一般用于服务器的电力供应。
这种电源组是通过两个电源的相互配合相互补助来达到电力供应的持续稳定,保证服务器的正常工作和系统安全。
一、UPS冗余的几种方式1、N+1模块化UPS,以APC的SY机型来说。
SY 16K N+1 表示:机器的最大功率为16KV A,SY功率模块为4KV A一个,则N最大为4,所以此SY机器可以装5个功率模块。
2、N+2此处的2表示可以坏2个模块,不会超载;以SY 16K 4+1为例,如果负载小于75%,也就是说负载只有三个模快的功率,那么此台UPS就会冗余2个模块。
3、2N两台并联4、2(N+1)两台有冗余功能的UPS再并联,双保险。
二、UPS电源存在的问题由于目前大多数的UPS电源在设计上存在各装置的UPS电源容量大小不一、品牌多样、规格差异等问题,且设置无统一性,给维护检修造成较大困难,系统可靠性降低,前后总投资成本上升。
目前运行的UPS电源主要存在以下情况:1、很多UPS电源使用时间较长,故障发生频率越来越高,但又没有统一的零件配件,增大了维修的难度,也增加了UPS电源的费用成本。
2、维修过的UPS电源,其运行效果仍难以令人满意,且可能随时发生故障。
3、UPS电源配置零散,资源无法共享,运行中发生故障无在线热备机。
4、UPS电源增容费用高。
三、UPS电源并机冗余运行设计分析随着社会的不断发展,对UPS电源的要求也越来越多,要求UPS电源能够符合多种电子设备的要求,增大UPS电源的容量等。
Eaton 93PR 模块化 UPS 及关键电力系统 25-1600kW 产品白皮书说明书
伊顿电力保护解决方案Eaton 93PR模块化UPS2 Eaton 93PR UPS设计理念93PR 模块化UPS 及关键电力保护系统采用当今专业的及伊顿专利的电力电子技术,充分考虑用户负载特性和实际应用,以及伊顿在电源系统设计方面近50年的专业技术和丰富经验,结合多年现场服务经验,第三方报告和客户应用的实际挑战,为客户提供包括电池在内的整体解决方案,以增大系统可用性,安全性和能源效率。
由伊顿全球团队共同精心打造的一款为关键负载提供高可靠性供电保护的不间断模块化电源系统。
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UPS的冗余性分析
UPS的冗余性分析UPS的冗余性分析UPS的基本作用是为负载提供高质量、不间断的电力输出。
但遗憾的是作为一种电子设备,UPS本身没有容错能力。
传统在线式UPS 系统虽然实现了蓄能供电及旁路转换过程的不间断供电,但随着电力需求标准的提高,用户渴望得到更为安全的UPS系统,甚至希望电源系统在故障、维护和维修过程中,负载仍能够得到UPS的全天候保护。
最初,用户通常选择串连热备份的冗余方式,从技术上要求比较低,参与串联的可以是普通单机,这种方案的缺点是设备老化程度不同、冗余度高(≥100%),系统转换可靠度低,不能扩容。
随后逐渐出现了1+1并联方案,这种冗余方案以100%设备冗余为代价,使系统拥有了一次容错能力;与单机及串连系统相比,可靠度得到了提高,但系统效率低下(不超过75%)。
N+1多机并联技术的出现使系统冗余度第一次降到了100%以下,并有能力构成容错性超过一次的N+X系统。
影响多机并联发展的因素主要是能够参与并机的UPS容量普遍偏大、价格较高,不太适合100KVA以下的中功率用户使用。
功率单元容量适中是模块系统的突出特点,这使得容量不足100KVA的用户也有了享受N+1甚至N+X级别安全保护的机会。
模块化系统在功率器件技术和制造工艺方面继承了UPS技术发展的成果;在系统架构方面,其以多机并联为基础,不仅实现了系统单元的热插拔,而且更好地处理了系统单元独立运作、相互协作和平稳转换的关系。
传统多机并联,因参与并联UPS功率较大,成本较高,故很难应用于中功率段用户。
由于模块功率适当,不仅使N+1或N+X解决方案对中功率段用户有了现实意义,而且统计数据表明,与传统多机并联不同,多数用户在实际使用当中,处于N+X级别的保护之下。
N+X并联冗余模式构成当今最为可靠的供电解决方案,模块。
数据中心UPS1+1冗余与2N冗余
数据中心动力设计“1 + 1 ”与“2N”的区别与联系1+1表示只有一条市电输入,示意图如下:
1+1系统中,两台UPS互为冗余,正常工作时,两台UPS共同承担负载。
当一台出现故障时,另外一台则承担起所有的负载。
、2N 一般会有两条市电输入,每条市电来自不同的变压器,示意图如下:
2N系统中,N=2。
也就是2台UPS组成一组UPS小组,分别接在两路市电上。
同时给负载供电,当某路市电出现故障后,另外一路市电也能给整个数据中心供电。
同时,当某组UPS故障时,另外一组
UPS也能承担起所有的负载
三、总结:
1 + 1就是1条输电线路分2台UPS并联组成一个系统,2台UPS 各
输出50%,当其中一台出现故障无法带载时,就由另一台100%满载供电,保障后端负载正常工作。
2N就是2条不同的输电线路下,每条分别分N台UPS并联组成一个系统,N台UPS各输出(100/N)%,这种方案业内有人号称是完美配置。
其实,这不过只是噱头,因为多一个设备,就等于多一个故障点,系统组成越复杂,故障率也越高。
UPS本身是无法单独工作的,还需要各种其他配套和辅助设备,所以当各种看似复杂的安全方案被推出时,应该看它是否能够满足和提升整体规划设计的安全标准,而不是单一的评说UPS系统本身。
UPS冗余配置方案分析
冗余配置方案分析
一:主从热备份方案
整流器逆变器
负载
手动维修旁路
二:双机并联方案:
整流器逆变器
方案比较:
1.设备容量:两个方案相同,两台UPS输出容量均按负荷容量选择;
2.可靠性:方案二比方案一高一级;设UPS1、UPS2及旁路的可靠度均为0.95,直流电源可靠度为1,见下计算:
方案一=1-(1-0.95)(1-0.95²)²=0.9995246
方案二=1-[1-(1-0.95)²]²=0.9999937
3.后备方式:方案一明备用,方案二暗备用;
4.利用率:方案一其中一台空载,利用率低,方案二两台利用率一样;
5.技术难度:方案二要求双机并列,均压均流,性能一致;
6.投资:方案二少于方案一;
7.过载能力:方案二比方案一高一倍,方案一如果遇到冲击、短路、过载等,切换旁路可能有两次,可靠性降低;
8.应用场合:方案一适用于旧系统不需增容的改造工程或性能达不到均压并联要求的场合,新工程及设备增容或增加冗余应采用方案二。
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高可用性电源系统,第2 部分:冗余选择2003 年 7 月高可用性电源系统,第 2 部分:冗余选择概要“高可用性”电源系统要求可靠性、功能性、可维护性以及容错性。
有些UPS 系统配置能克服“最后 4 小时”问题,实现电源系统的持续可用性,同时也能大幅提高电源系统的容错性,这是我们应该关注的重点。
“最后 4 小时”—— 行业的小秘密首先,有这么一条坏消息:所有 UPS 设备和开关装置,不论制造商是哪一家,每年应至少完全下电一次进行预防性维护,根据系统配置的不同,该维护一般每年需要 1 到 4 小时的计划停机。
由于供电系统的预防性维护往往是必须的,由此所致的计划性停机限制了电源系统的可用性。
请记住:延期维护并不等于高可用性。
现在,为大家公布一条好消息:有些 UPS 系统配置允许并行维护 —— 通过冗余电源来支持负载设备,同时将一整套电源系统下电进行维护。
高可用性电源系统在计算机行业里,用“多少个9”来代表系统可用性的高低。
它是指一年内,系统在线运行及可进行生产的时间比例。
系统可用性为 4 个“9” 是指可用性达到 99.99%,即每年系统可能存在的宕机时间少于 53 分钟。
5 个“9”(可用性可达到 99.999%),即每年可能存在的宕机时间少于 5.3 分钟。
6个 “9”(可用性可达到 99.9999%),即每年可能存在的宕机时间少于 32 秒。
当提及 UPS 电源系统的可用性时,上述数字同样适用。
我们的目标是尽量提高 UPS 电源系统的可用性,减少来自市电的影响。
实现持续可用性的途径我们通过研究以下 4 个关键要素确定可用性:• • • • 容错?系统配置电配块模块模最大可用性?最少否99.95%99.99%99.99%否否99.99%选择性选择性Power-Tie™在艾默生网络能源有限公司,我们对这一概念进行了升华,鼓励客户去实现 UPS 电源系统的持续可用性。
毕竟,100%胜于 99.99999%。
可靠性。
单独的 UPS 模块、静态转换开关和其它配电设备必须高度可靠,必要根据现场记载的 MTBF (平均无故障工作时间)进行衡量。
此外,系统组件的设计和组装必须尽量简单和减少单点故障。
功能性。
UPS 必须可以保护重要负载免受电源干扰,而且只有真正双变换 UPS 才能实现这一点。
某些经销商销售价格较低的单变换(互动式)三相 UPS 产品,作为双变换 UPS 的替代产品。
不过,这些 UPS 产品并不能保护设备不受所有干扰,包括电源系统短路、变频、谐波和共模噪声,的影响。
如果重要设备确实不可或缺,最好选择真正的双变换UPS 。
艾默生网络能源有限公司所有 3 相 UPS 设备都是双变换式产品。
可维护性。
系统设计必须允许同时维护电源系统的所有组件(包括 UPS 和配电设备),一部分 UPS 维修时,可使用其余的 UPS 系统向负载供电。
显而易见,单总线解决方案不能完全支持并行维护。
容错性。
UPS 系统必须具有容错性,能应对任何电源系统组件故障,且不影响重要负载设备的运行。
此外,配电系统必须具有容错性,以免受到不可避免的负载故障和人为错误影响。
艾默生网络能源有限公司的所有 3 相 UPS 产品都已经过现场验证,具有超过一百万小时的关键总线 MTBF ,艾默生网络能源有限公司的所有 3 相 UPS 产品都采用双变换技术。
这两大要素确保了可靠性和功能性。
在确保可靠性和功能性的情况下,让我们看看不同 UPS 系统配置在可维护性以及容错性方面的不同。
下表列出 8 种系统配置,并在后文加以详细解释。
并行维护?系统配电单模块并行冗余小型隔离冗余大型隔离冗余分布式冗余选择性冗余混合交流-直流电源系统否否否否否否否否否否是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是有些有些持续持续持续持续单模块系统传统的双变换单模块 UPS 如图 1 所示。
UPS 整流器从市电(或发动机)获取交流电,产生直流电。
直流电的一部分用于浮充电池,其余大部分输送到逆变器,向负载供电。
如果采用这种配置,当 UPS、电池或下游配电设备需要预防性维护或重新配置时,重要负载将受到旁路电源即市电的影响。
对于简单的单模块系统,每年的计划预防性维护通常需要 2 到 4 小时。
这样就把可用性限制到 99.95% 左右。
而且,虽然单 UPS 模块内置有容错功能,仍然不能保护重要负载免受下游设备故障影响。
也不存在容量冗余,无法应对 UPS 模块本身出现故障的情况。
单模块 UPS 在可靠性和简单性方面得分较高。
这种 UPS 适合于能够安排停机进行维护和配置变更的公司。
单模块系统选择的重要部分是找出具有最高 MTBF 的 UPS 模块。
并行冗余系统:可靠性标准并行冗余系统具有并行连接的两个或多个 UPS 模块,这些 UPS 模块共用公共配电网络。
系统具有足够的模块承载最大的预期负载,还有至少一个并联的额外模块提供冗余。
一般情况下,每个模块都自带电池组。
在正常运行情况下,所有模块都在线并均分负载。
如果一个模块出现故障或需要下线维护,其他模块仍具有足够的容量承载全部的系统负载。
每年进行总线、断路器或其他系统级组件维护时,仍然需要切换到旁路(或完全关闭系统)1 到 4 个小时。
此外,在维护或重新配置 UPS 与负载间的配电设备(空开、电缆等)时,可能需要关闭负载。
并行冗余系统可提供 99.99% 的可用性。
并行冗余系统在能够安排负载停机进行维护和重新配置的公司运行良好。
但“运行良好”并不能满足“从无故障”或“从不切换到旁路”的应用要求,因为并行冗余系统仍然会受 UPS 与负载之间的潜在故障影响。
对于必须满足“从无故障”或“从不切换到旁路”要求的应用,我们推荐分布式冗余或选择性冗余系统,详见后续章节。
隔离式冗余系统:计算折衷对于隔离冗余配置,一或多个单模块系统指定为主系统,再加上一个额外的模块作为备用。
每个主模块分别向其自身的负载总线供电。
备用模块配置为所有主模块的第一旁路电源。
见图 3 和图 4。
冗余配置允许隔离个别模块,以便在不中断或干扰重要负载的情况下进行维护。
操作者可将负载从任何主模块切换至备用模块,以进行预防性维护或调查告警状况。
为进行系统级预防性维护,整个系统每年仍需要下电 1 到 4 小时。
像并行冗余配置一样,隔离冗余配置的可用性也限制在约 99.99% 。
由于备用模块是第一旁路电源,所有主模块均将输出同步至备用模块的输出。
如果传输至主模块的市电输入出现故障,模块将从电池获取电源,继续向重要负载供电,而不会中断。
如果在主模块用完电池电量之前市电仍未恢复,负载将切换至备用模块,主模块将关闭。
其他的主模块将自动将它们的旁路输入切换至第二旁路电源(若有)。
若主模块出现故障,负载将自动切换至备用 UPS 模块。
由于备用模块不再是其他主模块的旁路电源,这些模块将它们的旁路输入切换至市电。
当第一主模块恢复上线时,所有主模块将再次切换回原状,备用模块将作为其旁路电源。
三大优点,加上...隔离冗余配置有三大主要优点。
第一,冗余 UPS 模块允许其他模块离线,而无须将重要负载切换至旁路。
第二,第一旁路电源是 UPS 而不是市电。
第三,用户可采用隔离冗余配置方式,安装新的 UPS 作为第一旁路电源,以增加现有 UPS 站点的冗余。
所有三大优点可确保提供比单模块配置更高的调节电源可用性,类似于并行冗余。
五大注意事项但是,用户应小心,隔离冗余系统也有许多缺点。
第一,该方法需要比并行冗余系统更复杂的开关装置。
一个双模块系统(一个主模块,一个备用模块)需要至少一个额外的断路器,以便选择市电或其他 UPS 作为旁路电源。
一个四模块系统(三个主模块,一个备用模块,带有三个独立配电网络,如图 4 所示)需要三个独立的维护旁路机柜,每个机柜还必须配有额外的断路器。
与带有公共负载总线的并行冗余系统相比,复杂性是后者的几倍。
第二,隔离冗余的系统 MTBF 低于单模块或并行冗余系统。
冗余模块有助于提高可用性,但采用串行结构而不是并行结构,因而增加了复杂性。
在系统的使用寿命中,关键断路器故障的可能性非常高。
第三,带有两个或以上主模块的隔离冗余系统需要专用电路,以选择备用模块或市电作为旁路电源。
第四,额外的复杂性导致的成本极高。
对于双模块系统,配置可能相对简单,成本也较低,但大型系统的复杂性迅速增加。
第五,每个负载总线的容量限制为单模块容量。
总之,隔离冗余配置可提高系统可维护性和容错性。
但是,某些隔离冗余配置会降低系统的可靠性。
带有一个主模块和一个备用模块的双模块系统最有效。
带有两个或以上主模块的系统效率有所降低,因此,应采用并行冗余、分布式冗余(双总线系统)或选择性冗余配置。
分布式冗余系统:持续可用性该配置具有两个(或更多)独立 UPS 系统,每个系统都能承载整个重要负载。
每个系统都向其自身的独立配电网络供电。
两个配电网络间并无电气连接。
见上文图 5 以及有关配电选件的独立文件。
分布式冗余的目标是为每个负载设备提供电源冗余,且尽可能接近输入端子。
注意:除非所有下游负载均为双输入电源负载,否则,UPS 系统的输出必须保持同步,以免出现失相切换和导致负载损坏。
艾默生网络能源有限公司 Load Bus Sync™ (LBS) 选件可确保这一点。
LBS 选件能保持两个 UPS 系统的输出彼此相差在几度内(可调),即使不存在旁路或设备采用电池供电。
这意味着下游设备可在两个电源间轻松切换。
例如,可在下游使用艾默生网络能源有限公司静态切换开关 (STS),实现两个独立同步 UPS 系统的手动或自动切换。
四大关键优点与单模块、并行冗余或隔离式冗余系统相比,分布式冗余系统(双总线系统)可大幅改善可维护性和容错性。
凭借双配电网络,用户可将所有下游负载切换至一个总线,让另一个 UPS、断路器以及配电系统下线进行维护或重新配置负载。
这意味着用户可执行积极的维护计划,保护重要负载不受旁路电源影响。
分布式冗余系统可提供持续可用性。
第二,分布式冗余(双总线)并行冗余或隔离式冗余更简单,成本更低。
最常用的方法是采用一对单模块 UPS 和 LBS 选件面板。
这并不需要系统级控制机柜或开关装置。
它甚至不需要为个别系统提供维护旁路机柜,因为每个 UPS 系统都能充当其他系统的“环绕式”旁路。
分布式冗余系统也可扩容:对于大型应用,用户可为每一侧指定并行冗余 UPS。
第三,分布式冗余方法极其简单,在本质上比隔离式冗余系统更为可靠。
冗余采用并行方式,而不采用串行方式。
借助两个配电网络和下游静态开关,重要负载设备可具有“双输入电源”设备的功能。
安排预防性维护的管理人面临的风险更低。
最重要一点是,配电网络的独立性可确保一个网络的负载故障不会影响另一个网络。
重要负载的无故障部分仍由无故障 UPS 和配电系统供电。