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（rong）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。

③其它单交流输入端的负载要实现供电系统的冗余配置，必须增加STS设备。将UPS1的输出端与STS的N输入端相连接，将UPS2的输出端与STS的R输入端相连接，STS 的OUT输出端与负载相连接。

④STS就是静态转换开关，STS的切换时间﹤5ms,因此是不间断的。其工作原理如下：

·当UPS1和UPS2均正常时，负载由UPS1供电。

·当UPS1停电时，STS自动地不间断地切换到UPS2，负载由UPS2供电。

·当UPS2停电时，STS自动地不间断地切换到UPS1，负载由UPS1供电。

⑤STS的型号和数量是根据单交流输入端负载的功率和数量而定，一个STS设备可以带多个负载。

⑥采用STS实现供电系统冗余配置的特点如下：

·STS的切换是自动的不间断的。

·2台UPS是完全独立的，STS的切换是先断后通，因此它克服了并联冗余UPS系统的缺点。

·UPS检修比较方便。

·可靠性高。

·投资比并联冗余和热备份稍多。

三、系统性冗余UPS系统电原理框图（见图1）

四、系统性冗余UPS系统的工作原理

1.在DCS系统中，两套直流电源是并联冗余的，而且它的切换时间为0。

2.2套UPS均为单机工作方式，是完全独立的。

3.UPS1的输出端与DCS系统的交流电源输入端1连接，UPS2的输出端与DCS系统的

交流电源输入端2连接。

4.当UPS1和UPS2均正常时，UPS1和UPS2同时对DCS系统供电，且各带50%的负载。

5.当UPS1故障时，UPS1自动地不间断地切换到旁路，DCS系统由UPS2和市电2供电。

6.当UPS2故障时，UPS2自动地不间断地切换到旁路，DCS系统由UPS1和市电1供电。

7.当UPS1和UPS2同时故障时，UPS1和UPS2同时自动地不间断地切换到旁路，DCS 系统由市电1和市电2供电。

系统性冗余UPS系统电原理框图

市电1市电2市电2市电1

图1

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8.当UPS1或UPS2需要检修时，可以将其中一台UPS关闭或切换到旁路运行后即可进行，它不影响到另外一套UPS的正常运行。

五、系统性冗余UPS配置方案的特点

1.优点：

·它保留了并联冗余和热备份UPS系统的全部优点

·它克服了并联冗余和热备份UPS系统的全部缺点

·对于DCS系统而言，只有在UPS1、UPS2、市电1、市电2同时发生故障和停电时才会失电，因此系统性冗余UPS配置方案的可靠性极高，其平均无故障时间MTBF高达120万小时。

2.缺点：

①当UPS系统的负载除了DCS系统外还有其它负载时：

·其它负载可直接接到UPS1上，或UPS2上，或根据具体情况分配到UPS1和UPS2上，这时其它负载的供电系统无冗余保护。

·如果其它负载的供电系统必须具有冗余保护，那么必须增加STS（静态转换开关）设备实现供电系统的冗余保护（如图1所示）。

②投资稍有增加。

六、系统性冗余UPS系统配置方案

1. UPS主机配置

·品牌：***

·制式：双变换在线式

·类型：工业型

·相数：三相380V输入/单相220V输出

·功率：30KVA

·工作方式：系统性冗余工作方式（实际上就是单机工作方式）

·供电方式：2路市电供电

·UPS主机外形尺寸：高×宽×深=1900×1015×825㎜

·重量：600㎏

·产地：法国原装进口

·数量：2台

·UPS组成：

——整流器

——逆变器

——输出隔离变压器

——静态开关

——自动旁路开关

——检修旁路开关

——主控板

——电源板

——驱动板

——……

2.电池配置

·品牌：汤浅

·类型：全密封免维护铅酸蓄电池

·能量密度：高密度电池

·后备时间：30min

·型号：UXH100-12

·电压：12V/节

·容量：100Ah/节

·设计寿命：10-12年

·数量：每机32节，2台UPS共64节

·连接方式：32节串联

·安装方式：柜式安装

·电池连接电缆线：进口原装梅兰日兰专用高级阻燃软电缆，