提高重要負(fù)荷供電可靠性的簡析

如何提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等重要負(fù)載供電的可靠性HOWTOIMPROOVETHHERELLIABILLITYOOFTHEEPOWEERSUPPPLYOOFTHEEIMPOORTANCCELOAADSSUCHASTHHENETTWORKSERVEER關(guān)鍵詞：UPSS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器冗余設(shè)計可靠性分析析摘要：網(wǎng)絡(luò)服務(wù)務(wù)器等重要負(fù)負(fù)載供電的可可靠性不僅取取決于UPS、配電線路路、服務(wù)器設(shè)設(shè)備電源的可可靠性，而且且還取決于冗冗余設(shè)計的可可靠性。因此此科學(xué)地選擇擇UPS設(shè)備的類型型、容量、冗冗余方式對于于提高供電的的可靠性具有有非常重要的的意義。文章章通過圖表分分析、公式計算等通通俗易懂方式式詳細(xì)闡述了單套UPS系統(tǒng)n+1、1+n、n+m冗余電路的可可靠性；兩套套1+1并機(jī)冗余UPS系統(tǒng)輸出雙路總線、雙路零零切換全冗余余電路的可靠靠性，深入淺淺出地給出了了各種設(shè)計方方案的可靠度度分析和計算算方法，可供電源設(shè)設(shè)計時參考使使用。眾所周知，當(dāng)今今社會和經(jīng)濟(jì)生活對信息網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)確度度和時效性的的要求越來越越高，從某種種意義上講，信信息就是效率率和財富。所以對于電信、金金融、證券等等行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)絡(luò)服務(wù)器等重重要負(fù)載而言言，一旦出現(xiàn)現(xiàn)電源中斷故故障，就可能造成巨大大的經(jīng)濟(jì)損失失，所以網(wǎng)絡(luò)絡(luò)服務(wù)器等重重要負(fù)載供電電的可靠性已已經(jīng)成為信息息網(wǎng)絡(luò)安全的的首要問題?？煽啃愿攀隹煽啃缘闹笜?biāo)之之一是可靠度R（t），它是指產(chǎn)品品在規(guī)定的條條件下，在規(guī)規(guī)定的時間內(nèi)內(nèi)、產(chǎn)品完成成規(guī)定功能的的概率。它是是時間的函數(shù)數(shù)，記作R((t)。顯而易見，可可靠度R（t）是時間的的概率分布函函數(shù)，表示產(chǎn)品在時時刻0處于完好狀狀態(tài)時，從0時刻到時刻t的時間間隔內(nèi)正常工工作的概率。{R（t）==P(T>tt)}（公式1）可靠度R（t）的的時間分布曲曲線如圖1。圖1眾所周知，產(chǎn)品品的可靠性隨隨著工作時間間的延長而越越來越小。由由圖1可見：當(dāng)t=0時，R(0))=1;當(dāng)t=∞時，R(∞)=0。我們把t時刻尚未失失效的產(chǎn)品，在在該時刻后的的單位時間內(nèi)內(nèi)發(fā)生失效的的概率與t時刻尚未失失效的產(chǎn)品數(shù)數(shù)之比稱為瞬時失效效率(FailuureRaate)，用用l(t)表示，簡稱失失效率。它反反映電源系統(tǒng)統(tǒng)或設(shè)備在t時刻失效的的速率,也稱為瞬時時失效率。電源系統(tǒng)或或設(shè)備的失效效率遵循下面面的浴盆曲線線：瞬時失效率λ（t）瞬時失效率λ（t）偶然失效期早期失效期損耗失效期規(guī)定的失效率使用壽命時間t圖2電源系統(tǒng)或設(shè)備備在運行初期期的故障失效效率λ（t）較高，如圖2，主要是由于設(shè)計缺陷陷、元器件質(zhì)量量、制造技術(shù)術(shù)、安裝調(diào)試試問題等方面面產(chǎn)生的系統(tǒng)統(tǒng)故障，一般般成批出現(xiàn)，稱稱為早期失效效期。設(shè)備出出廠前進(jìn)行整整機(jī)檢驗和環(huán)境老化處理理是預(yù)防早期失失效的主要方方法。早期失效的的問題全部發(fā)發(fā)現(xiàn)和解決后后，電源系統(tǒng)統(tǒng)或設(shè)備失效效率λ（t）迅速下降降，趨于穩(wěn)定定，一直到壽壽命后期的故故障高發(fā)階段段為止，很少少發(fā)生失效，故故障的產(chǎn)生原因具有有隨機(jī)性，這這個期間叫做做偶然失效期期。在偶然失失效期內(nèi)，失效率λ（t）近似為常常數(shù)λ，這一階段段是電源系統(tǒng)統(tǒng)或設(shè)備的可可靠工作期，也也是最佳狀態(tài)態(tài)期，電源系系統(tǒng)或設(shè)備的的使用壽命主主要取決于這這一階段的時時間。電源系系統(tǒng)或設(shè)備在在偶然失效期期內(nèi)的失效服服從指數(shù)分布布，其可靠度度：（公式2）偶然失效期也決決定著產(chǎn)品的的壽命。對可可維修產(chǎn)品而而言，其平均均壽命是指兩兩次故障間的的時間平均值值，稱平均故故障間隔時間間，用MTBBF表示（MeaanTimmeBettweenFailuures）。它代表的物物理含義是電電源系統(tǒng)或設(shè)設(shè)備無故障工工作時間的平平均值。（公式3）從公式5我們可可以得出，電電源系統(tǒng)或設(shè)設(shè)備的平均無故障障工作時間與與瞬時失效率率成倒數(shù)關(guān)系系。稱平均故故障間隔時間間長，瞬時失失效率就低。UPS主機(jī)的選選型對于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器器等重要負(fù)載載而言，只要出現(xiàn)瞬瞬間的供電中斷故故障，就可能能會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)絡(luò)癱瘓，那時時無論釆用什什么措施來縮縮短UPS的維修時間間，也無法彌彌補長達(dá)幾十十分鐘到幾小小時的網(wǎng)絡(luò)恢恢復(fù)時間所造造成的危害。因因此給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器器等重要負(fù)載載供電的設(shè)備備必須選用MTBF指標(biāo)高的、性性能先進(jìn)的名名牌產(chǎn)品。MTBF參數(shù)是電源源系統(tǒng)或設(shè)備備選型最重要要的指標(biāo)之一一。YD/T11051-22000《通信局（站站）電源系統(tǒng)統(tǒng)總技術(shù)要求求》對交流不不間斷電源設(shè)設(shè)備的可靠性性規(guī)定如下：：在使用壽命命期間內(nèi)，MTBF應(yīng)≥1×105h，即11.4年，現(xiàn)在進(jìn)入入中國市場UPS的MTBF一般都在10萬小時以上上，有的UPS標(biāo)明MTBF是330萬小時，不不同品牌UPS的可靠性指指標(biāo)是有明顯顯差別的。大大量的UPS運行實踐表表明：額定輸輸出功率大于于15KVA的大容量UPS，其MTBFF值較大，可可靠性也較高高。因此，當(dāng)當(dāng)我們在規(guī)劃劃、設(shè)計給IDC機(jī)房/電信機(jī)房網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等等重要負(fù)載供供電的UPS時，應(yīng)盡可可能地選用大大容量的UPS主機(jī)和釆用集集中供電設(shè)計計方案。選擇UPS的額定容量量的基本原則則是總視在功功率、總有功功功率P、總無功功功率都必須滿滿足負(fù)載要求求。選擇UPS的額定容量量時還必須考考慮沖擊電流流、峰值電流流、過載能力力、負(fù)載突變變等因素，必必要時進(jìn)行補補償。另外UPS的額額定容量不宜宜接近負(fù)載功功率。因為UPS長期處處于重載運行行狀態(tài)，逆變器輸出出波形將發(fā)生生畸變，輸出出電壓會大幅幅度波動，造成UPS的性能和可可靠性下降，所所以極易造成成網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器器等重要負(fù)載損壞壞和UPS逆變器損壞壞；UPS額定容量也不宜較負(fù)載載過大，UPPS過度輕載載運行雖有利利于降低逆變變器的損壞概概率，但可能能造成大量的的空載損耗和和蓄電池的深深度放電。所所以UPS負(fù)載量不宜宜長期超過其其額定容量的的70%，也不應(yīng)低低于其額定容容量的20%。雙變換在線式UUPS電源能夠確保負(fù)載載與市電處于于真正“隔離”狀態(tài)，十分有利于于避免來自市電電的各種“干擾”串入到用戶戶的負(fù)載上，其其處理電網(wǎng)干干擾的能力最最強。為確保保網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器器等重要負(fù)載載的正常工作作，盡可能創(chuàng)造優(yōu)良的電電源運行環(huán)境境，所以應(yīng)首選雙雙變換在線式式UPS。在線式UPS有高頻機(jī)和和工頻機(jī)兩種種機(jī)型。高頻頻機(jī)輸出一般般不帶隔離變變壓器，輸出出零線一般存存在高頻電流流，主要來自自UPS高頻逆變器器的脈動電流、負(fù)負(fù)載的諧波干干擾等，其干干擾電壓不僅僅數(shù)值高而且且難以消除，容易提高輸出端的零-地電壓。工頻機(jī)一般帶隔離變壓器，其輸出端的零地電壓較低，而且高頻分量較少。大量運行實踐證明，如果UPS輸出端中線對地線的“干擾”電位大于1V，容易導(dǎo)致計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊的誤碼率增高。所以對于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信安全來講，降低零-地電壓非常重要。還有一些負(fù)載要求輸入與輸出全隔離，所以UPS必須配置輸出隔離變壓器。但需要注意的是，工頻UPS雖然標(biāo)準(zhǔn)配置輸出變壓器，但其隔離效果不一定完善，主要是由于一些工頻UPS的旁路電源連接到UPS的市電輸入，所以UPS的輸出隔離變壓器的中性線與UPS輸入市電的零線也連通，所以只有帶雙隔離變壓器才能將逆變輸出與UPS市電輸入和旁路輸入完全隔離。工頻機(jī)在抗干擾方面優(yōu)于高頻機(jī)，所以對于給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等重要負(fù)載供電的UPS還應(yīng)以工頻機(jī)為首選。選擇UPS除了根據(jù)各種UPS的抗干擾性能以外，還應(yīng)參考UPS的設(shè)計、制造、配套、服務(wù)等綜合質(zhì)量，應(yīng)選擇全數(shù)字化、高標(biāo)準(zhǔn)的常規(guī)指標(biāo)、高效率低噪聲的UPS。大型UPS應(yīng)具有蓄電池智能化管理功能，以延長電池的壽命。必須選用高質(zhì)量量的蓄電池才才能保證UPS主機(jī)的可靠靠性。鑒于市市場上的密封封免維護(hù)蓄電電池質(zhì)量良莠莠不齊，蓄電電池的品牌的的選擇順序應(yīng)該是：國際際的名牌廠家家、國內(nèi)的合合資企業(yè)、引引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)產(chǎn)的大型國內(nèi)內(nèi)企業(yè)、一般國國內(nèi)企業(yè)。就蓄電池的的選型方面來來說：閥控吸吸附式蓄電池池比閥控式膠膠體蓄電池壽壽命短，12V蓄電池比2V蓄電池的壽壽命短。綜上所述，選購購UPS應(yīng)遵循以下下基本原則：：選擇抗干擾性能能較好的在線線雙變換式工頻頻UPS主機(jī)。選擇旁路輸出帶帶隔離變壓器器的UPS。輸入功率因素大大于0.9的UPS，具有恒壓壓限流功能的的UPS。選擇優(yōu)秀品牌和和負(fù)載量在20%～70%的UPS主機(jī)。選擇優(yōu)秀品牌和和總?cè)萘俊?h的≥2組的蓄電池組。選擇電磁兼容性性好、電池自動管管理功強的UPS。選擇操作簡便，能能夠避免誤操操作的UPS。選擇并機(jī)冗余性性能較好的UPS。選擇操作簡便，能能夠避免誤操操作的UPS。UPS并機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)的可靠性隨著Interrnet網(wǎng)絡(luò)、電子子商務(wù)、IDC機(jī)房的飛速速發(fā)展，用戶戶對UPS電源系統(tǒng)的的可靠性提出了更更高的要求，但但是，如果從從UPS單機(jī)的角度度來看，無論論其技術(shù)如何何發(fā)展，仍然然擺脫不了容容量和可靠性性的限制。這這是因為對于于可靠性為99.9999％的UPS產(chǎn)品來說，它在一年年中可能造成成的互聯(lián)網(wǎng)的的停機(jī)時間長長達(dá)315s，即使將UPS產(chǎn)品的可靠靠性提高到99.9999999％，在一年中中可能造成的的停機(jī)時間仍仍有320ms之長。對于IDC機(jī)房而言，如如果真的發(fā)生生長達(dá)320ms的停機(jī)故障，它會帶來來巨大的損失。這這是因為當(dāng)前前多數(shù)計算機(jī)機(jī)所允許的瞬瞬間供電中斷斷時間為10～18ms，否則就會造造成網(wǎng)絡(luò)服務(wù)務(wù)器的重新啟啟動或硬盤損損壞。因此，要要想保證網(wǎng)絡(luò)絡(luò)服務(wù)器等重重要負(fù)載連續(xù)續(xù)不間斷的運運行，單純靠靠提高UPS單機(jī)的可靠靠性是沒有出出路的。我們們只能制備出出故障率越來來越低的UPS產(chǎn)品，還制造不出出故障率為零零的UPS產(chǎn)品。解決UPS輸出出單點瓶頸的的措施那么如何實現(xiàn)UUPS的容量和可可靠性的提高高呢？在單機(jī)機(jī)的基礎(chǔ)上，我我們可以通過過增加一定的的冗余來提高高UPS電源系系統(tǒng)的可靠性性。當(dāng)使用1臺UPS向網(wǎng)絡(luò)電源源系統(tǒng)供電，一一旦這臺UPS出現(xiàn)故障而而斷電，整個個網(wǎng)絡(luò)就會癱癱瘓,這就形成了了單點瓶頸。解解決UPS輸出單點瓶瓶頸的主要措措施有以下三三種：雙機(jī)主從式熱備備份。將作為為從機(jī)的UPS輸出接到主主機(jī)的旁路輸輸入，平時由由主機(jī)供電，從從機(jī)處于備份份。當(dāng)主機(jī)故故障時，負(fù)載載切換至主機(jī)機(jī)旁路，由從從機(jī)承擔(dān)供電電任務(wù)。此電電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)和控制比較簡單，但但存在兩機(jī)的的元件老化程程度不均勻、電源系統(tǒng)負(fù)負(fù)載不能超過過單機(jī)容量而而且以后無法法擴(kuò)容的缺點點。并機(jī)式熱備份。兩兩臺或多臺UPS并聯(lián)運行，同同時向負(fù)載均均分供電，當(dāng)當(dāng)其中一臺故故障時，該UPS從電源系統(tǒng)統(tǒng)中脫離，由由剩余UPS均分負(fù)載。此此方案的優(yōu)點點是易于擴(kuò)容容，通過冗余備備份能夠提高供電電的可靠性，但但也存在各UPS在向負(fù)載供供電同時，還還在UPS內(nèi)部的逆變變器間形成環(huán)環(huán)流缺點，當(dāng)當(dāng)環(huán)流過大，將將直接危及逆逆變器安全。一一般來說，供供電電源系統(tǒng)統(tǒng)中并機(jī)數(shù)量量越多，UPS電源系統(tǒng)發(fā)發(fā)生故障的概概率也越大。選擇式熱備份。兩臺UPS同時工作，通過靜態(tài)開關(guān)選擇其中一臺UPS的輸出向負(fù)載供電，UPS分別互為備用，只有當(dāng)兩臺UPS同時故障時，電源系統(tǒng)將負(fù)載切至兩臺UPS共同的靜態(tài)旁路，由市電繼續(xù)向負(fù)載供電。該方案沒有上述故障點，任何一臺UPS局部或整體發(fā)生故障，電源系統(tǒng)仍能繼續(xù)向負(fù)載供電，由于只有一臺逆變器真正輸出，故也不存在逆變器間的環(huán)流，但是靜態(tài)開關(guān)成了單點瓶頸，此模式類似單機(jī)運行模式，帶載能力相對差且不易擴(kuò)容。以上三種冗余方方式中，并機(jī)機(jī)式熱備份可可靠性最高。即即由2臺以上的UPS并聯(lián)向網(wǎng)絡(luò)絡(luò)電源系統(tǒng)供供電，至少冗冗余一臺UPS的容量，那那末即使1臺UPS出了故障，其其他的UPS仍可正常向向網(wǎng)絡(luò)電源系系統(tǒng)供電，沒沒有單路瓶頸頸問題，這樣樣UPS電源系系統(tǒng)可靠性就就大大提高了了。并聯(lián)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的的可靠性2臺或2臺以上上UPS并機(jī)工作，只只要有一臺UPS不失效就能能保證整個系系統(tǒng)正常工作作的并機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)叫做并聯(lián)冗余余系統(tǒng)，其可靠靠性結(jié)構(gòu)如圖3。圖3根據(jù)圖3，我們們得出并聯(lián)電源源系統(tǒng)的各組組成部分必須須同時發(fā)生故故障才能引起起電源系統(tǒng)的的失效，所以以并聯(lián)電源系系統(tǒng)的總可靠靠度R(t)為：RS(t)=11-〔1-R1(t)〕·〔1-R2(t)〕···〔1-Rn(t)〕｝（公式4）從公式18可見見并聯(lián)的電源子系統(tǒng)越多，電電源系統(tǒng)的總總可靠度越大大。并聯(lián)電源源系統(tǒng)的總可可靠度大于任任何一個子系統(tǒng)的可靠靠度。所以當(dāng)一臺UPS組成的電源源系統(tǒng)的可靠靠性指標(biāo)無法法滿足網(wǎng)絡(luò)服服務(wù)器等重要要負(fù)載要求時時，我們可以以采取增加并聯(lián)UPS的數(shù)量來增加加電源系統(tǒng)的的可靠性。UPS并聯(lián)組成的的電源系統(tǒng)不不僅能夠提高高UPS的可靠性，而而且還能增加加UPS電源系統(tǒng)的的容量。兩臺UPS并機(jī)機(jī)冗余UPS主機(jī)可以以通過外加并并機(jī)柜方式并并聯(lián)，并機(jī)柜柜提供同步和和均流控制，同同時提供并聯(lián)聯(lián)電源系統(tǒng)的的總靜態(tài)旁路路；也可以在在每臺UPS內(nèi)安裝一套套邏輯控制板板，控制各臺臺機(jī)器的同步步及均流輸出出，UPS輸出直接.并聯(lián)。UPS并聯(lián)必須滿滿足以下條件件：相位和幅值相同同，以保證UPS之間無破壞壞性的環(huán)流產(chǎn)產(chǎn)生。負(fù)載均分。兩臺臺UPS并聯(lián)后，每每臺UPS輸出電流均均為負(fù)載電流流的一半。統(tǒng)一切換。當(dāng)并并聯(lián)UPS電源系統(tǒng)中中任何一臺的的逆變器出現(xiàn)現(xiàn)故障（包括括過載、短路路和電池過放放電而停止工工作等）時，均均不能將本身身的負(fù)載單獨獨轉(zhuǎn)到旁路通通道，而是將將負(fù)載分配到到與其并聯(lián)的的其它UPS上去，只有有并聯(lián)電源系系統(tǒng)中所有UPS的逆變器都都停止工作時時，才集體轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)到旁路上。目前的并聯(lián)電源源系統(tǒng)中，主主要是包括整整流器輸出并并聯(lián)、逆變器輸出出并聯(lián)、靜態(tài)態(tài)旁路并聯(lián)。正常時時兩臺整流器器同時向兩逆逆變器供電，并并向兩組電池池充電，蓄電電池組也可以以并聯(lián)，甚至至幾臺UPS公用一套電電池組。兩臺UPS平時可各帶50％負(fù)載，當(dāng)當(dāng)一臺UPS有故障時，另另一臺可帶100％負(fù)載繼續(xù)續(xù)供電。當(dāng)兩兩臺UPS同時有故障障時，可經(jīng)UPS靜態(tài)旁路開開關(guān)轉(zhuǎn)到旁路路供電。圖4是兩臺UPS并聯(lián)冗余連接的原原理圖。圖4圖4就是把2臺臺具有直接并并機(jī)功能的UPS輸出端直接接連接在一起起，UPS內(nèi)置的并機(jī)機(jī)板實現(xiàn)并機(jī)機(jī)UPS的輸出同相相位、等電壓壓、負(fù)載均分分，并機(jī)UPS之間的環(huán)流流小于1%，同時UPS具有的高級級并機(jī)管理功功能，使得整整個并機(jī)電源源系統(tǒng)的操作作與單機(jī)的操操作完全相同同，通過操作作并機(jī)電源系系統(tǒng)中任何一一臺UPS的面板，就就可以操作整整個并機(jī)電源源系統(tǒng)。該電電源系統(tǒng)將兩兩臺UPS的電池組輸輸入，整流器器輸出及逆變變器輸出并聯(lián)聯(lián)，并共用旁旁路，正常時時兩臺整流器器同時向兩逆逆變器供電，并并向蓄電池組充電。蓄電池組是影響UPS解決電源故故障能力的關(guān)關(guān)鍵部件之一一，所以蓄電電池組應(yīng)采用并聯(lián)聯(lián)冗余，同時時兩臺UPS的整流器也也應(yīng)采取并聯(lián)聯(lián)工作的方式式。這樣可以以大大降低蓄蓄電池或整流流器失效對UPS所產(chǎn)生的影影響。1+n并機(jī)冗余余電源系統(tǒng)的的可靠性1+n并聯(lián)冗余余即1臺UPS工作，n臺UPS并聯(lián)冗余，1+n并聯(lián)冗余系統(tǒng)統(tǒng)中只要有1臺UPS正常工作，網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等等重要負(fù)載就就能保證正常常工作。1++n電源系統(tǒng)的的可靠度為：（公式5）1+n并機(jī)冗余余電源系統(tǒng)nn=0～9的可靠性分布布如圖5。圖5由圖5可見，隨隨著并機(jī)數(shù)量量的增加，11+n并機(jī)冗冗余電源系統(tǒng)統(tǒng)的可靠度也隨著增長長，但是并非非隨n的增加而線線性增長，隨隨著并機(jī)數(shù)量量的增加，11+n并機(jī)冗冗余電源系統(tǒng)統(tǒng)的可靠性增長長幅度逐漸減減小，尤其當(dāng)當(dāng)單機(jī)可靠度達(dá)達(dá)到0.9以上、n由1增加到2及以上時，即即1+1增加到1+2以上時，系系統(tǒng)總可靠度度的增加效果果不明顯。顯顯而易見1+1并機(jī)冗余電電源系統(tǒng)的可可靠性增長幅幅度最大。另另外在1+n并機(jī)冗冗余電源系統(tǒng)統(tǒng)中，n≥2時，工程造價價過高，一般般工程很難承承受，所以實實際中很少采采用n≥2的1+n并機(jī)機(jī)冗余電源系系統(tǒng)。n臺UPS并聯(lián)聯(lián)，必須保證證每臺UPS的輸出電流流是總輸出電電流的1/n，至少其相相互之間的最最大不平衡度度要在要求范范圍內(nèi)（一般般是小于2%）。這個指指標(biāo)就限制了了并聯(lián)臺數(shù)的的增加，在市市面上，我們們可以看到各各個品牌實現(xiàn)現(xiàn)并機(jī)的臺數(shù)數(shù)也不完全一一樣，一般可可做到4臺并聯(lián)，有有的可高達(dá)9臺并聯(lián)。n+1并機(jī)冗余余電源系統(tǒng)的的可靠性n+1并機(jī)冗余余電源系統(tǒng)是是在n臺UPS并機(jī)工作的基基礎(chǔ)上，再并并聯(lián)一臺的UPS單機(jī)進(jìn)行冗冗余備份。n+1并機(jī)冗冗余供電系統(tǒng)中有有任何1臺設(shè)備失效效，系統(tǒng)都能正常工作作，所以n++1并機(jī)冗余余電源系統(tǒng)又又叫做表決電電源系統(tǒng)，在實際應(yīng)用用中被廣泛采采用。為使n+1并機(jī)冗冗余電源系統(tǒng)統(tǒng)具有必要的“容錯”功能，要求求用戶的最大大負(fù)載量不應(yīng)應(yīng)超過n臺UPS單機(jī)的總輸輸出功率。當(dāng)當(dāng)n+1并機(jī)冗冗余電源系統(tǒng)統(tǒng)正常工作時時，由n＋1臺UPS單機(jī)來平均均分擔(dān)負(fù)載電電流。當(dāng)某臺臺UPS出故障時，其其余的UPS將自動重新分擔(dān)負(fù)載載電流。在轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換期間，UPS的輸出供電電沒有任何間間斷，完全保保證負(fù)載連續(xù)續(xù)運行的需要要。在故障UPS維修完成后后，同樣可以以無間斷地重重新并入電源源系統(tǒng)。n+1并機(jī)冗余余系統(tǒng)的可靠靠度計算如公公式6。(n≥1)（公式6）n+1并機(jī)冗冗余系統(tǒng)，n=1～9時的可靠度度如圖6。圖6從圖6中可以看看出n越大n+1并機(jī)冗余系統(tǒng)統(tǒng)的可靠度越越低；當(dāng)單機(jī)可靠靠度大于90%，而且n≤4時，n+1冗余系統(tǒng)的的可靠度與單單機(jī)可靠度相相比有所加強強；當(dāng)n≥5時，n+1冗余系統(tǒng)的的可靠度一般般比單機(jī)可靠靠度小。這時時要提高n+1并機(jī)冗冗余電源系統(tǒng)統(tǒng)的可靠性，必須提高單機(jī)的可靠度。從圖6可見當(dāng)nn=2、單機(jī)可靠靠度≤50%時，n+1冗余并機(jī)系系統(tǒng)的可靠度度小于單機(jī)的可可靠度，而當(dāng)n=2、單機(jī)可靠靠度≥50%時，n+1冗余并機(jī)系系統(tǒng)的可靠度度大于單機(jī)的可可靠度。即：：2+1并機(jī)冗余電電源系統(tǒng)只要要單機(jī)可靠度度大于0.5，系統(tǒng)的可可靠度比單機(jī)機(jī)有了較大幅幅度的增高。2+1并機(jī)冗余電電源系統(tǒng)就是是（2/3）表決電源源系統(tǒng)，其電源系統(tǒng)統(tǒng)可靠度計算算公式為：-2（公式7）因此，當(dāng)最經(jīng)濟(jì)濟(jì)可靠的“1＋1”型并機(jī)冗余電源源系統(tǒng)容量不不能滿足負(fù)載載要求時，“2＋1”型UPS并機(jī)冗冗余電源系統(tǒng)統(tǒng)就成為最佳佳選擇。在設(shè)計相同輸出出功率的電源源系統(tǒng)時，宜選用UPS單機(jī)容量大大、可靠性高高、并機(jī)數(shù)量量少的n＋1型冗余并機(jī)機(jī)電源系統(tǒng)，典典型配置為11+1和2＋1冗余并機(jī)電電源系統(tǒng)。不不宜選用UPS單機(jī)容量小小、可靠性低低、并機(jī)數(shù)量量多的n＋1型冗余并機(jī)機(jī)電源系統(tǒng)，比如：5＋1及以上并機(jī)電源系統(tǒng)。這是因為后者存在故障率高、設(shè)備采購成本高、機(jī)房局部承重超標(biāo)等弊端。所以給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等重要負(fù)載供電的UPS并機(jī)臺數(shù)增加到3臺以上時，就應(yīng)該采取分散供電，重新建設(shè)冗余并機(jī)電源系統(tǒng).n+m并聯(lián)聯(lián)冗余電源系系統(tǒng)的可靠性性隨著國民經(jīng)濟(jì)的的發(fā)展網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的不不斷增加，對對UPS容量的要求求越來越大。大大容量的UPS供電系系統(tǒng)有兩種構(gòu)構(gòu)成方式：一一種是采用單單臺大容量UPS；另一種是是在UPS單機(jī)內(nèi)部采采用功率模塊塊組成n＋m冗余并聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)。前者的的缺點是成本本高、可靠性性差，一旦出出現(xiàn)故障將會會引起供電癱癱瘓。后者的的好處是提高高了供電的靈靈活性，提高高了UPS的可靠性、同時動態(tài)響響應(yīng)快，可以以實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化化，便于維修修更換等。在在設(shè)計UPS供電電源系系統(tǒng)時，應(yīng)時時刻牢記：可可靠性第一、成成本第二，即即成本服從于于可靠性的設(shè)設(shè)計原則。當(dāng)當(dāng)電源系統(tǒng)必必須擴(kuò)容并機(jī)機(jī)時，n+m是目前最可可靠的供電結(jié)結(jié)構(gòu)。n＋m冗余并聯(lián)技技術(shù)是專門為為了提高UPS的可靠性和和熱維修,也稱作熱插插拔和熱更換換（hotplluginn）而采用的的一種新技術(shù)術(shù)。所謂n＋m冗余并聯(lián)，是是指在一個UPS單機(jī)內(nèi)部，采采用n＋m個相同的電電源模塊（powerrsuppplyunnits，簡稱PSU）并聯(lián)組成UPS整機(jī)。其中中n代表向負(fù)載載提供額定電電流的模塊個個數(shù)，m代表冗余模模塊個數(shù)，也也就是電源系系統(tǒng)可以同時時承受的故障障UPS數(shù)，當(dāng)m越大，電源源系統(tǒng)的可靠靠度就會越高高，但UPS電源系統(tǒng)的的成本也越高高。在正常運運行時UPS由n＋m個模塊并聯(lián)聯(lián)向負(fù)載供電電，每個模塊塊平均負(fù)擔(dān)1/(n＋m)的負(fù)載電流流，當(dāng)其中某某一個或k個（k≤m）模塊故障障時，就自行行退出供電，而而由剩下的nn＋（m－k）個模塊繼繼續(xù)均分負(fù)載電流流，從而保證證了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)務(wù)器等重要負(fù)負(fù)載的不間斷斷供電。n+m并聯(lián)冗余電電源系統(tǒng)也就就是n/(n++m)表決電源系系統(tǒng)，其可靠度的計算公式式如公式8。（公式8）單機(jī)可靠度為00.9、0.8、0.7時，并機(jī)數(shù)數(shù)量n為1～10臺、冗余數(shù)數(shù)量m為0～10臺的電源系系統(tǒng)可靠度分分布如圖7、圖8、圖9。圖7圖8圖9n+1并機(jī)冗余余電源系統(tǒng)的的可靠度不能能滿足要求時時，必須采用用(n+m)并機(jī)冗余電電源系統(tǒng)，比比較圖7、圖8、圖9三個圖形中中可以看出::隨著冗余數(shù)數(shù)量m增加，(n+mm)并機(jī)冗余余電源系統(tǒng)的的可靠度開始始增加較快，以以后趨緩，也也就是說冗余余數(shù)量m超過n時，再繼續(xù)續(xù)增加m，對于提高高(n+m)并機(jī)機(jī)冗余電源系系統(tǒng)的可靠度度沒有明顯效效果。所以冗冗余數(shù)量m的選定應(yīng)根根據(jù)并機(jī)數(shù)量量n和單機(jī)可靠靠度共同來確確定，單機(jī)可可靠度低，冗冗余數(shù)量m應(yīng)該增加，一一般來說m≤n；當(dāng)并機(jī)數(shù)數(shù)量n增加時，m也應(yīng)該增加加。綜上所述，提高高UPS電源系統(tǒng)給給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器器等重要負(fù)載載供電的可靠靠性除了選擇擇優(yōu)秀的UPS主機(jī)以外，采采用1+1、2+1或者n+m并機(jī)冗余電電源系統(tǒng)是提提高系統(tǒng)容量量和可靠性關(guān)關(guān)鍵。單路瓶瓶頸問題是制制約UPS供電系統(tǒng)可可靠性的主要要癥結(jié)，而解解決單路瓶頸頸問題的唯一一途徑就是采采用適當(dāng)?shù)牟⒉⒙?lián)冗余。當(dāng)當(dāng)單機(jī)容量能能夠滿足負(fù)載載需要時就盡盡量采用1+1并聯(lián)冗余系系統(tǒng)；當(dāng)必須須兩臺以上并并聯(lián)才能滿足足負(fù)載需要時時，就采用2+1或n+m（m≤n）并機(jī)組和系系統(tǒng)。兩臺UPS11+1冗余并機(jī)給網(wǎng)絡(luò)服服務(wù)器單路供供電的可靠度度據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計計：79%的故障來源源于輸出端與與負(fù)載之間的的供電線路，例如保險絲絲燒毀、斷路路器跳閘、不慎“短路”等；11%的故障來源源于UPS機(jī)組及電池池組；其他故故障占10%左右。所以提高UPS電源系統(tǒng)給給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器器等重要負(fù)載載供電的可靠靠性除了建設(shè)設(shè)優(yōu)秀的UPS并機(jī)冗冗余電源系統(tǒng)統(tǒng)以外，還必必須重視和改改善網(wǎng)絡(luò)服務(wù)務(wù)器等重要負(fù)負(fù)載的輸入配配電電路和電電源的可靠性性。這些組成成部分看起來來比較簡單，實實際的故障率率卻高于UPS電源系統(tǒng)，主主要原因是很很多配供電線線路采用單路路空開輸出到到單路網(wǎng)絡(luò)服服務(wù)器電源，對對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器器來說存在著著嚴(yán)重的單路路瓶頸。圖13就是采用1+1并機(jī)冗余的UPS電源系統(tǒng)，從從UPS配電箱單路路輸出給單路網(wǎng)絡(luò)服務(wù)務(wù)器電源的電路模型。前部市電通過ATS進(jìn)入通信電源機(jī)房房的交流配電電屏（柜），從從交流配電柜柜的兩個斷路路器接到兩臺臺UPS的市電輸入端，兩兩臺UPS的輸出直接接在UPS配電箱并聯(lián)聯(lián)或通過并機(jī)機(jī)柜并聯(lián)，然然后連接到UPS配電箱。UPS并機(jī)冗冗余供電方式式同時具有容容錯和擴(kuò)容雙雙重功能，是是目前比較理理想的并機(jī)冗冗余方式之一一，但是給網(wǎng)絡(luò)絡(luò)服務(wù)器等重重要負(fù)載的供供電只能從輸輸出配電箱單單路引出，所所以仍然存在在從市電輸入入—機(jī)房市電輸輸入開關(guān)—機(jī)房交流屏屏和從UPS并機(jī)輸出配配電箱—支路開關(guān)—網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器器插座—網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器器電源的兩個單路的瓶瓶頸。圖10為計算方便，暫暫時不考慮旁旁路通道和維維修通道的輔輔助作用，把把蓄電池和UPS主機(jī)的可靠靠度性合在一起起計算UPS整機(jī)的可靠靠度。假設(shè)市市電的可靠度度為1，假定UPS供電系統(tǒng)各各組成部分的的可靠度如表表1。機(jī)房市電輸入開開關(guān)（R1）交流屏UPS支支路開關(guān)（R2）UPS整機(jī)（RR3）UPS并機(jī)配電電箱(柜)（R4）UPS輸出支路路開關(guān)（R5）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器插座座（R6）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器開關(guān)關(guān)電源（R7）自動切換靜態(tài)開開關(guān)（R8)0.99980.99980.99900.99970.99980.9950.99920.9995表1網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器設(shè)備備電源的可靠靠度計算如公公式9：Rs=R1*RR2*[1-（1-R3**R4）2]*R5**R6*R77=0.999361（公式9）從公式9中可見見兩臺UPS并機(jī)后單路輸出供供電的電路模模型中網(wǎng)絡(luò)服服務(wù)器電源的的可靠度較低低，同時也低低于表9中電源系統(tǒng)各各組成部分的的可靠度。主主要原因是UUPS輸入和輸出出兩側(cè)都存在在單路瓶頸。它們們?nèi)魏我粋€環(huán)環(huán)節(jié)出故障都都會使網(wǎng)絡(luò)服服務(wù)器宕機(jī)。兩臺獨立工作的的UPS分別給兩路路網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器器冗余電源供供電的可靠度度在UPS輸入側(cè)側(cè)建立同時工工作或者無中中斷切換的兩兩路市電是很很難的，但是是我們可以想想辦法建立網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等等重要負(fù)載的的雙路輸入電電源，即雙路路供電。具體體解決方案如如下：網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器設(shè)置置硬件雙備份份，由UPS輸出配電箱內(nèi)內(nèi)的兩個獨立立的分路開關(guān)關(guān)分別輸出到網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的的兩個插座上上，如圖11、圖12。限于技技術(shù)和成本條條件的限制，有有些重要負(fù)載載的附屬設(shè)備備如：SCP中的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)機(jī)、路由器、防防火墻等采用用單電源供電電方式，為了了提高可靠性性只能而采取了了兩套硬件雙備備份的配置方方案，保證在在一路網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器器電源發(fā)生故故障的情況下下，仍然有一一個網(wǎng)絡(luò)服務(wù)務(wù)器正常供電電，所以大大大提高了網(wǎng)絡(luò)絡(luò)服務(wù)器電源源的可靠性。配置SSI標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)并機(jī)冗余電電源的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器器。一臺配置置了SSI標(biāo)準(zhǔn)的并機(jī)機(jī)冗余電源的的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器器具有兩個電源插頭，分別接到兩路電源源插座上，如圖11、圖12。圖11是兩臺UUPS不并機(jī)，分別獨立輸輸出兩路給網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的的兩路冗余電電源供電的具具體電路模型型。圖11兩臺UPS分別別獨立輸出兩兩路給網(wǎng)絡(luò)服服務(wù)器設(shè)備電電源供電的可可靠度計算如如公式10。Rs=R1*RR2*［1-（1-R3**R5*R66*R7）2］=0.999955（公式10）兩臺UPS11+1冗余并機(jī)分別給兩兩路網(wǎng)絡(luò)服務(wù)務(wù)器冗余電源源供電的可靠靠度兩臺UPS11+1冗余并機(jī)，輸出雙路分別別給兩路網(wǎng)絡(luò)絡(luò)服務(wù)器冗余余電源供電。其其電路模型如如圖12：圖12兩臺UPS11+1冗余并機(jī)分別給兩兩路網(wǎng)絡(luò)服務(wù)務(wù)器冗余電源源供電的可靠靠度計算如公式11。Rs=R1*RR2*[1-（1-R3**R4）2]*[1-（1-R5**R6*R77）2]=0..999566（公式11）兩套1+1并機(jī)機(jī)冗余的UPSS系統(tǒng)輸出雙路總線分別給兩兩路網(wǎng)絡(luò)服務(wù)務(wù)器冗余電源源供電的可靠靠度對于具有兩套UUPS并機(jī)電源系系統(tǒng)的通信機(jī)房，其其網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器器等重要負(fù)載載供電可以采取每套UPS并機(jī)冗余電源系統(tǒng)統(tǒng)各輸出一路路總線，分別別給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)務(wù)器電源供電電。具體電路路結(jié)構(gòu)如圖13。圖13兩套1+1并機(jī)機(jī)冗余的UPSS系統(tǒng)輸出雙路總線分別給兩兩路網(wǎng)絡(luò)服務(wù)務(wù)器冗余電源源供電的可靠靠度計算如公公式12。Rs=[1-[[1-R1**R2*[11-（1-R3**R4）2]*R55*R6*RR7]2=0..9999559（公式12）兩套1+1并機(jī)機(jī)冗余的UPSS系統(tǒng)輸出雙路總線單路零切換給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器器冗余電源供電電的可靠度對于只有一路輸輸入的網(wǎng)絡(luò)服服務(wù)器等重要要負(fù)載，除了了1+1并機(jī)冗余的UPS單路輸出給給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器器單電源供電電以外，還可可以利用兩套1+1并機(jī)冗余的UPSS輸出的雙路總線，采取零零切換切換給給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器器單電源供電的方方式，兩套11+1并機(jī)冗余的UPSS電源系統(tǒng)平平時需要同步步工作，分別別提供一路輸輸出作為總線線電源，同時時1+1并機(jī)冗余的UPS電源系統(tǒng)也也可以給各自自的其他負(fù)載提供供電源。通過過零切換靜態(tài)態(tài)開關(guān)給網(wǎng)絡(luò)絡(luò)服務(wù)器等重重要負(fù)載提供供單路電源，靜靜態(tài)開關(guān)平時時只使用一套套并機(jī)電源系系統(tǒng)的總線支路輸出出，當(dāng)發(fā)生故障時時自動切換到到另一套并機(jī)機(jī)電源系統(tǒng)的的總線支路上。將正正常工作的11+1并機(jī)冗余的UPSS的輸出電壓壓不間斷地轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接過來，保保證了供電的的連續(xù)性。其其電路模型如如圖14。圖14兩套1+1并機(jī)機(jī)冗余的UPSS系統(tǒng)輸出雙路總線零切換單路給給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器器冗余電源供電電的可靠度計計算如公式13。Rs=[1-[[1-R1**R2*[11-（1-R3**R4）2]*RR5*R8]]2*R6*RR7=0.9998399（公式13）綜述上述各種網(wǎng)絡(luò)服服務(wù)器供電的相對可可靠度計算如如表2。序號UPS和網(wǎng)絡(luò)服服務(wù)器電源的的供電系統(tǒng)組組成方式系統(tǒng)的相對可靠靠度1兩臺UPS11+1冗余并機(jī)給網(wǎng)絡(luò)服服務(wù)器單路供供電0.9936112兩臺UPS分別別獨立輸出兩兩路給網(wǎng)絡(luò)服服務(wù)器設(shè)備電電源供電0.9995553兩臺UPS11+1冗余并機(jī)分別給兩兩路網(wǎng)絡(luò)服務(wù)務(wù)器冗余電源源供電0.9995664兩套1+1并機(jī)機(jī)冗余的UPSS系統(tǒng)輸出雙路總線分別給兩兩路