完全冗余的交叉型双母线超高可靠性供电方案

艾默生公司小容量UPS-Liebert.ITA 系列

完全冗余的交叉型双母线超高可靠性供电方案介绍

北京全路通信信号研究设计院在某铁路项目的系统设计方案中，重点强调了全系统的方案冗余度和运行可靠性，因此在供电系统中也需要应用到超高可靠性的供电方案。业界对于大容量UPS 供电方案的冗余可靠设计经验相当丰富，在供电方案和系统配置上可供选择的余地也很大。

但是，由于本项目的应用场合较为特殊，客户主要的需求是针对铁路信号设备负载提供超高可靠性不间断电源供应，负载容量并不大（大约几百W 左右），仅需要用到1-2KVA 的小容量UPS 系统。

目前为止，受历史原因影响，业界对于传统小容量UPS 在供电可靠性考虑和方案冗余度设计等方面的重视程度远远不及大容量UPS 系统，因此在小功率容量段上供电方案的可选择性并不多，较为传统的方案包括了单机运行、冗余并联运行，二选一备份简单双母线和交叉型双母线等。

在这些备选方案中，大多存在各种弊端或单点故障：单机系统由于没有备份功能运行不可靠已经成为大家的共识；大多数的业界主流小容量UPS 产品并不具备并机功能，即使具备并联功能，小容量UPS 受成本限制冗余并联功能也并不完善，存在着并机环流相互影响的致命问题；二选一备份简单双母线中的负载切换开关LTS 和输出PDU 端存在着不可避免的单点故障瓶颈(如图1-1所示)，一旦出现故障后果将不堪设想。

图1-1 二选一备份简单双母线供电方案

本方案就是在上述背影下应运而生：根据客户的需求，经过仔细地斟酌，特向客户推荐艾默生公司完全冗余的交叉型双母线超高可靠性供电方案。

图1-2 艾默生小容量UPS交叉型超高可靠性供电方案

供电方案工作原理：

如图1-2所示，系统中配置了2台容量为2kVA的艾默生Liebert.ITA系列小容量高可靠性UPS标机系统，使用UPS内置的电池作为后备能源；UPS后端采用交叉接线的方式配置2台容量为10A的艾默生Liebert.LTS负载自动切换开关，可为LTS设置不同的优选源，为后端双输入重要负载或业务上双冗余的负载系统提供可靠、稳定的不间断电源供应。

系统由UPS-1和UPS-2通过LTS-1和LTS-2切换分别带载，当一台UPS有故障时，可自动切换到另一台UPS并为负载继续供电；当两台UPS同时有故障时，可经UPS 静态旁路开关转到旁路供电。

当其中一个供电母线上的任何设备或电缆需要维护或故障时，其负载可经自动切换开关切换至另一个系统供电。由此，做到了供电系统中点对点的双冗余，极大增加了整个系统的可靠性和安全性。

供电方案中产品简介：

整套方案主要由两部分产品组成：在小容量UPS产品上推荐选用艾默生公司新一代高性能小容量UPS-ITA 2KVA UPS标机系统，在双母线方案的负载切换开关LTS上推荐选用艾默生公司10A的负载自动切换开关产品。

艾默生Liebert.ITA 系列UPS是艾默生网络能源公司根据IT行业交流不间断电源的应用动态，依托世界领先的DSP控制技术和IGBT开关技术，最新推出新一代高性能机架式双变换在线式的智能UPS系统。

图1-3 艾默生Liebert.ITA系列UPS产品

该系列UPS输出功率高达业界领先的0.9，带载能力超强，可完全满足IT类负载要求；体积小、重量轻，结构紧凑，既可直接装入机房标准的19英寸机架中，又可立于桌面塔式安装使用；性能指标优异，节能环保特点突出，相比同类型机器竞争优势明显；安装维护方便，网络管理功能强大，可方便地提供多种通讯和监控方式，是不断发展的网络化办公、机房集成应用的动力保障系统的首选。

艾默生Liebet.LTS产品是一种单极自动切换装置，该产品在两路交流电源构成的双总线供电系统中承担着检测、切换的核心任务，应用于要求极高供电可靠性的高端不间断供电领域，如计算机中心、互联网数据中心、电信、金融数据中心及工业过程控制中心等，给设备提供稳定的、高质量的交流电源。

图1-4 艾默生Liebert.LTS负载自动切换开关产品

艾默生LTS产品采用全数字化（DSP）控制，数据处理能力强，提高了整机可靠性；系统中的关键单元―辅助电源也采用冗余设计，确保了单一电源故障条件下设备依旧可以正常工作；提供先进的断电检测方法，Liebert快速掉电检测专利技术能够加快判断断电故障的速度；采用了基于“先断后通”的控制技术，一路电源出现故障或出现短路，将确保故障不会延伸影响到备用电源，从而保证继续供电的连续性，增强可靠性；具备强大的通讯功能，可以通过SNMP卡（选配件）方便地进行网络远程管理等。

采用艾默生ITA和LTS组成的完全冗余的交叉型双母线超高可靠性供电解决方案，摒弃了传统的单机运行无备份不可靠的工作方式，规避了传统的冗余并联中并机故障环流问题，解决了传统的二选一备份简单双母线中LTS和输出PDU端的单点故障瓶颈，通过全部使用业界有良好口碑的艾默生公司高可靠性产品一站式地解决所有问题，使得供电系统从市电输入到负载输入之间所有回路/设备实现了完全冗余配置，确保可用性要求达到99.99999%的最高等级，该方案为最安全最可靠的小容量UPS双母线冗余供电解决方案，应用这套方案系统将得到稳定、高效、安全的24小时不间断电源支持，堪称小容量UPS供电系统在最新专业机房系统中应用的典范。

附：北京全路通信信号研究设计院实际应用的交叉型双母线供电系统原理图：