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HOWTOIMPROVETHERELIABILITYOFTHEPOWERSUPPLYOFTHEIMPORTANCELOADSSUCHASTHENETWORKSERVER關(guān)鍵詞：UPS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器冗余設(shè)計可靠性分析摘要：網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等重要負(fù)載供電的可靠性不僅取決于UPS、配電線路、服務(wù)器設(shè)備電源的可靠性，而且還取決于冗余設(shè)計的可靠性。因此科學(xué)地選擇UPS設(shè)備的類型、容量、冗余方式對于提高供電的可靠性具有非常重要的意義。文章通過圖表分析、公式計算等通俗易懂方式詳細(xì)闡述了單套UPS系統(tǒng)n+1、1+n、n+m冗余電路的可靠性；兩套1+1并機(jī)冗余UPS系統(tǒng)輸出雙路總線、雙路零切換全冗余電路的可靠性，深入淺出地給出了各種設(shè)計方案的可靠度分析和計算方法，可供電源設(shè)計時參考使用。眾所周知，當(dāng)今社會和經(jīng)濟(jì)生活對信息網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)確度和時效性的要求越來越高，從某種意義上講，信息就是效率和財富。所以對于電信、金融、證券等行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等重要負(fù)載而言，一旦出現(xiàn)電源中斷故障，就可能造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，所以網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等重要負(fù)載供電的可靠性已經(jīng)成為信息網(wǎng)絡(luò)安全的首要問題。可靠性概述可靠性的指標(biāo)之一是可靠度R（t），它是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時間內(nèi)、產(chǎn)品完成規(guī)定功能的概率。它是時間的函數(shù)，記作R(t)。顯而易見，可靠度R（t）是時間的概率分布函數(shù)，表示產(chǎn)品在時刻0處于完好狀態(tài)時，從0時刻到時刻t的時間間隔內(nèi)正常工作的概率。色{選屬R抖（坡t確）堤=青P件(義T禾>老t閑)水另}哈炮鎖階氣貢尖勇伯士坊（簽公乳式耗1罰）光可辰靠影度萄R荒（想t凳）戶的折時吳間倘分投布鈴曲謝線平如嗓圖縫1爸。連圖姜1霸眾湊所舊周痛知薦，嗎產(chǎn)崖品稀的刮可惱靠既性返隨易著肌工數(shù)作驚時必間次的良延莖長炭而霞越倒來某越騙小痰。需由較圖稱1然可頭見鏟：撫當(dāng)炸t樸=對0浮時者，忙R爪(尊0賴)飲=容1閥;囑當(dāng)版t斑=灑∞取時奴，愈R豬(銳∞貞)芝=嫂0減。嶼我病們設(shè)把室t難時閱刻戲尚厲未把失猛效旗的姐產(chǎn)申品坑，世在元該塵時航刻邊后殃的充單露位灑時召間達(dá)內(nèi)完發(fā)省生妖失棚效奏的伸概末率客與鹿t穿時每刻扒尚融未矩失昏效機(jī)的睜產(chǎn)蝴品謹(jǐn)數(shù)遣之誰比俯稱桐為盡瞬餃時里失券效農(nóng)率備(皆F萄a意i伯l餃u全r中e茂散R闖a高t策e樂)輛，鋪用佛l恒肢(犬t忍)藍(lán)表燭示菜，限簡偵稱浙失查效敘率座。絡(luò)它倒反糧映遣電離源玻系轉(zhuǎn)統(tǒng)帝或峰設(shè)忠備庭在桶t穗時尚刻遞失蘋效吼的押速帥率仗,港也北稱想為診瞬本時互失福效什率房。感電盟源掠系湊統(tǒng)坦或再設(shè)濕備毅的打失宗效落率新遵匆循秘下員面拉的迫浴腹盆姻曲減線謠：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監(jiān)圖租2貢電脂源讀系陽統(tǒng)形或崖設(shè)譯備奧在艙運唐行堡初矮期遍的堵故衣障榮失征效會率繡λ片（系t軟）偏較帳高產(chǎn)，蚊如漂圖穴2黎，鉗主宜要呼是輔由頓于悠設(shè)散計丟缺訴陷榜、窩元凍器歪件稈質(zhì)欺量跪、膠制臟造躁技虧術(shù)詠、法安蘇裝洪調(diào)忘試休問辣題泄等儲方秋面地產(chǎn)除生逝的辛系顫統(tǒng)定故械障餃，盼一桑般充成答批棍出廢現(xiàn)遠(yuǎn)，拘稱駝為悶早亞期丙失娛效腳期矩。堵設(shè)時備蚊出渣廠為前壩進(jìn)扔行廟整蝴機(jī)潮檢叮驗武和丹環(huán)鴨境意老浩化灘處增理妙是明預(yù)鐘防掩早恩期千失刊效校的保主卻要若方凱法廈。逝早垮期哭失爭效冰的烤問押題競?cè)珣筒苛w發(fā)血現(xiàn)槐和襯解輝決威后最，舒電悅源稱系牲統(tǒng)幕或吩設(shè)舟備乎失搖效話率吩λ網(wǎng)（桶t貝）煤迅驕速艇下脹降暖，聯(lián)趨屢于隸穩(wěn)姻定希，享一鋒直怒到差壽獲命濃后天期估的貢故忘障活高鞏發(fā)腹階汗段名為甚止貢，挪很監(jiān)少湊發(fā)暮生梨失帶效佩，尚故漁障鬧的城產(chǎn)丹生絹原業(yè)因國具森有須隨絹機(jī)少性爽，采這宮個榮期豈間向叫碎做因偶波然吧失妨效護(hù)期就。賺在榮偶蠟然葡失構(gòu)效裁期左內(nèi)遍，告失障效老率翼λ負(fù)（屆t由）練近撒似憑為陽常泊數(shù)士λ版，談這佳一依階古段掘是惑電災(zāi)源臟系伯統(tǒng)碌或狗設(shè)稱備啞的績可胞靠改工乓作堂期叫，內(nèi)也厲是文最境佳糞狀抗態(tài)搏期浩，撓電化源獄系各統(tǒng)稱或政設(shè)廢備址的組使葉用復(fù)壽星命休主蛾要坡取鎮(zhèn)決貝于艇這京一凍階盜段睛的蹈時毀間佳。天電括源搜系辭統(tǒng)幅或棟設(shè)艷備伙在縮偶肌然蹤失投效慎期批內(nèi)乞的惕失倆效徑服沉從爪指龍數(shù)必分螞布謠，熄其籠可沃靠棕度衛(wèi)：跌（策公肌式惡2駱）濱偶波然繩失爽效則期碼也驚決項定疏著庫產(chǎn)所品雷的續(xù)壽偷命拔。賽對玉可腰維灶修份產(chǎn)做品徒而伏言顏，齊其暫平盡均最壽綢命規(guī)是蛾指夢兩福次影故隊障徒間睜的旗時理間混平膽均的值安，軟稱乳平慢均定故驢障料間杰隔夜時漲間惹，是用鼠M箱T岡B殃F槳表曾示丘（體M傅e午a翁n斑銳T莊i切m德e庫柳B誘e雙t餓w罷e核e訪n駝策F健a判i火l莫u旺r逃e柱s甜）百。他它速代避表變的芹物鍋理此含澡義聯(lián)是穿電堡源窯系毛統(tǒng)柴或盛設(shè)遭備慚無伙故兩障汗工豐作為時息間薦的區(qū)平巴均數(shù)值育。悅蠶講宜緒航糾魂逝歸（董公田式蠶3饅）傻從預(yù)公估式惕5睬我屬們括可壞以這得蹈出役，銹電吧源鈴系齊統(tǒng)提或爛設(shè)章備絕的穴平魔均裝無帖故鋸障淺工朝作冷時禾間僻與訓(xùn)瞬匠時哨失殘效圖率戴成奶倒羽數(shù)較關(guān)惑系偏。深稱約平雖均疼故魂障爪間拘隔豎時曬間玩長水，迅瞬或時妖失綠效睡率雁就要低歐。字U獨P到S貌主隊機(jī)商的慨選廢型蔬對果于特網(wǎng)恩絡(luò)父服寇務(wù)庫器憂等某重席要精負(fù)型載棗而淺言附，啦只譽要催出觀現(xiàn)陵瞬稈間纏的軟供那電叮中稈斷鉛故于障販，要就永可虎能伴會孔導(dǎo)集致重網(wǎng)潑絡(luò)述癱闊瘓蔬，題那伐時亞無豪論宗釆宰用蝴什鏈么扣措抵施焦來滑縮語短閱U殼P趨S緩的開維譜修暖時堂間李，革也挽無栽法虎彌主補尿長壇達(dá)陜幾匹十假分銜鐘深到拔幾套小難時防的貢網(wǎng)專絡(luò)縣恢紋復(fù)求時筒間見所驗造睜成凱的忠危歷害需。赴因允此陡給救網(wǎng)猶絡(luò)慣服賠務(wù)協(xié)器狼等控重戲要糾負(fù)昆載成供攜電急的串設(shè)億備框必喇須喜選厚用才M孟T育B逃F媽指所標(biāo)聾高戴的硬、鬼性撥能棒先會進(jìn)熱的豆名壤牌招產(chǎn)多品眨。潮理M不T調(diào)B崇F粒參已數(shù)房是欣電職源網(wǎng)系蒸統(tǒng)暢或雀設(shè)缺備癥選廚型營最眠重籮要凍的包指紋標(biāo)甜之督一善。句Y丟D狂/騰T漆1價0括5朱1盼-右2資0拒0叢0它《朽通燙信蛙局社（泉站使）乓電蛾源頂系緞統(tǒng)亞總瘦技鑰術(shù)傾要途求政》寄對課交鑼流鏈不隔間早斷平電慶源戴設(shè)涂備極的蝕可荷靠裹性鈔規(guī)慕定愛如失下扁：灘在室使末用命壽慣命漿期熊間君內(nèi)妻，世M嗽T箏B桑F課應(yīng)六≥大1朽×芝1偏0訪5陶h驕，事即呼1矮1擴(kuò).紫4舒年候，導(dǎo)現(xiàn)陣在搖進(jìn)陳入補中證國重市彈場噴U億P前S片的集M漿T瘡B奇F津一易般努都單在眉1掉0遼萬咳小狗時富以陽上內(nèi)，艇有慶的緒U華P繳S臺標(biāo)燃明逗M余T賢B中F蹄是藥3架3稍0來萬紀(jì)小校時饒，隨不迫同充品予牌籌U題P銷S章的莊可棕靠老性燙指苦標(biāo)妥是蕉有紐明錢顯吵差毫別途的蘋。飾大煎量類的黨U助P傭S進(jìn)運沒行蓄實慈踐賄表勿明傘：牽額霜定而輸棍出個功韻率犧大揮于側(cè)1罰5敞K橡V畝A豆的案大謠容展量列U稀P漿S掀，扭其幟M現(xiàn)T強(qiáng)B新F緩值定較關(guān)大孩，腸可蔑靠缺性鐵也律較秧高乒。況因膚此冠，傭當(dāng)己我筍們作在遍規(guī)拾劃死、民設(shè)徐計眨給澤I合D帝C悄機(jī)葡房慰/曬電宏信幻機(jī)享房持網(wǎng)睛絡(luò)厚服燥務(wù)漁器衰等府重寶要妻負(fù)溝載規(guī)供只電妙的茄U良P厘S訪時篇，鉆應(yīng)縫盡懷可沈能沒地烤選突用已大費容萬量元的瑞U溪P啞S岸主蘿機(jī)跟和姻釆蝦用鵝集殼中革供腎電妹設(shè)育計誓方寺案題。米選厲擇請U喘P循S俘的堪額承定叫容規(guī)量降的譜基蛛本遵原兄則惜是?？偟晪D在毒功氣率拜、泄總踩有近功尸功厘率版P茄、僑總圓無犁功辱功礦率戴都高必謊須礙滿慮足市負(fù)嘉載閘要產(chǎn)求悶。狠選淹擇魯U(kuò)培P釋S培的喉額萬定爹容崖量譯時兆還躍必視須誰考視慮暈沖預(yù)擊猴電返流鴨、滴峰掠值艙電浴流嫁、奏過閱載寇能就力因、板負(fù)悔載邊突貨變遮等駝因未素風(fēng)，伏必涼要巡時海進(jìn)系行遵補疾償穿。遠(yuǎn)另晚外敬U妥P禾S脖的蜂額封定駛?cè)莼靠坎悔s宜捷接財近很負(fù)禿載切功霉率必。渾因文為棵U頃P半S費長寇期仔處聲于綢重肉載溜運鎮(zhèn)行燒狀慣態(tài)鄙，帶逆委變巾器蠢輸察出塌波礎(chǔ)形咸將續(xù)發(fā)謎生付畸臣變匙，動輸靠出挺電金壓尼會架大高幅電度休波帆動飲，四造誰成毫U車P解S核的笨性害能稅和踩可徐靠貢性昨下枝降均，斥所職以感極須易帳造饞成慨網(wǎng)績絡(luò)蹤服賞務(wù)父器鐘等娘重純要耗負(fù)普載軋損樣壞哈和莖U件P撐S應(yīng)逆幸變返器乞損暮壞懂；砌U占P宿S鑰額零定棕容概量婦也截不杏宜章較隆負(fù)建載闊過捧大綱，拋U攝P斜S哲過棒度詳輕輛載潮運僻行紅雖與有蹤利像于葛降旋低贏逆橋變作器栗的脊損汁壞佛概或率盲，矮但歐可嗚能散造怒成拼大濃量似的塞空合載漢損大耗嚷和俗蓄勞電六池犁的搞深宿度戒放米電梁。神所仿以個U牢P紀(jì)S囑負(fù)攀載橋量蝦不勢宜塘長偏期滅超夕過啞其宗額猴定第容治量宅的懸7貫0賽%梁，辛也雄不孝應(yīng)檔低坊于惡其栗額孫定寺容蝴量易的鴿2諷0金%偽。替雙狠變掃換握在圖線未式密U寨P胸S款電丹源播能紀(jì)夠瘡確昂保胳負(fù)補載迅與贈市鴉電內(nèi)處丸于宴真同正聞“粒隔滴離四”虛狀飛態(tài)報，妄十望分閣有繡利受于萍避雜免骨來峰自啟市惠電粗的輩各逆種盞“鼠干粱擾肆”嚼串依入費到沙用飼戶朽的挺負(fù)意載堡上趟，摸其談處倉理腳電和網(wǎng)盈干恥擾餅的斥能肅力扶最愛強(qiáng)劇。淘為低確蒙保偽網(wǎng)南絡(luò)賀服德務(wù)臨器烈等鉛重匠要始負(fù)股載棋的績正財常債工鳥作烈，拖盡謠可材能碎創(ch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板不宵存謹(jǐn)在劉逆閑變咳器亦間登的柔環(huán)慮流柴，希但盞是砌靜胡態(tài)投開竟關(guān)夫成咸了否單值點赴瓶難頸矮，鄙此評模尖式束類討似奴單榜機(jī)山運德行霉模么式狗，乘帶繼載熔能螞力鏈相讀對叨差父且饑不饑易偵擴(kuò)昌容延。時以纏上出三秧種批冗捐余受方氧式君中手，猜并絮機(jī)轟式?jīng)鰺峥葌浼y份的可剃靠旺性吧最提高攏。抬即虧由撲2廊臺息以剩上榴的忠U預(yù)P罰S紙并物聯(lián)征向仿網(wǎng)愿絡(luò)葬電全源才系鼓統(tǒng)師供相電探，陳至絕少塔冗足余擺一軌臺文U轉(zhuǎn)P敬S共的要容倍量丙，屯那狐末舍即熱使勵1慘臺謎U悉P瓦S泳出皮了像故述障巷，駕其蜂他百的質(zhì)U嚴(yán)P漫S鬧仍切可查正圣常婦向倉網(wǎng)誰絡(luò)孕電券源跡系偏統(tǒng)咱供希電泉，委沒弄有從單灰路杜瓶佳頸廟問失題松，鄉(xiāng)這錘樣挖U灘P鋤S會電悼源詞系嫂統(tǒng)翠可傻靠捐性單就監(jiān)大限大鏟提覽高老了則。竿并比聯(lián)躬系反統(tǒng)抖結(jié)萍構(gòu)展的證可答靠仔性葬2栗臺舟或桶2末臺漂以怖上仇U狡P捆S值并慕機(jī)狼工切作津，齒只可要須有蘆一俊臺擾U熱P鍬S朝不兩失伏效理就降能虎保青證刃整項個代系推統(tǒng)墓正辦常幫工難作軋的該并愈機(jī)蕩系姿統(tǒng)欠叫限做忍并予聯(lián)疾冗逮余砌系王統(tǒng)商，理其鐵可鬧靠座性燒結(jié)恩構(gòu)版如劃圖昂3際。跡圖第3抓根規(guī)據(jù)喘圖滾3刪，襯我礦們扇得槽出撲并號聯(lián)白電秋源淡系廳統(tǒng)喂的盞各揮組燕成謙部豬分石必形須來同販時惑發(fā)贏生鞠故復(fù)障遺才柜能秧引惱起令電斷源亡系綱統(tǒng)賠的指失番效多，鳳所裝以帝并兄聯(lián)峰電趕源軍系腫統(tǒng)堅的凳總揚可料靠本度濱R墨(取t遼)野為悠：連麗R魂S唯(語t艙)計=居1悄-漂〔奉1裳-搖R腹1毒(厚t怨)鹽〕站·普〔嫂1含-洪R揮2鴨(顫t瞧)胞〕麗·嚼·瑞·若〔拆1宿-玩R屢n連(椒t羽)鄭〕漁｝早（殖公瓦式洪4鋒）從公式18可見并聯(lián)的電源子系統(tǒng)越多，電源系統(tǒng)的總可靠度越大。并聯(lián)電源系統(tǒng)的總可靠度大于任何一個子系統(tǒng)的可靠度。所以當(dāng)一臺UPS組成的電源系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)無法滿足網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等重要負(fù)載要求時，我們可以采取增加并聯(lián)熔U海P爆S蜜的遲數(shù)若量善來滅增項加聚電感源邁系共統(tǒng)成的幫可勞靠銀性留。給U當(dāng)P踐S醫(yī)并大聯(lián)脂組鈔成遞的將電啟源致系遙統(tǒng)薦不呢僅茫能策夠述提摘高也U鬧P塑S居的油可散靠腸性膠，嬸而蔑且社還姿能泉增史加形U殼P苦S良電扇源系系蠶統(tǒng)廣的賣容階量宿。兩臺UPS并機(jī)冗余UPS主機(jī)可以通過外加并機(jī)柜方式并聯(lián)，并機(jī)柜提供同步和均流控制，同時提供并聯(lián)電源系統(tǒng)的總靜態(tài)旁路；也可以在每臺UPS內(nèi)安裝一套邏輯控制板，控制各臺機(jī)器的同步及均流輸出，UPS輸出直接.并聯(lián)。UPS并聯(lián)必須滿足以下條件：相位和幅值相同，以保證UPS之間無破壞性的環(huán)流產(chǎn)生。負(fù)載均分。兩臺UPS并聯(lián)后，每臺UPS輸出電流均為負(fù)載電流的一半。統(tǒng)一切換。當(dāng)并聯(lián)UPS電源系統(tǒng)中任何一臺的逆變器出現(xiàn)故障（包括過載、短路和電池過放電而停止工作等）時，均不能將本身的負(fù)載單獨轉(zhuǎn)到旁路通道，而是將負(fù)載分配到與其并聯(lián)的其它UPS上去，只有并聯(lián)電源系統(tǒng)中所有UPS的逆變器都停止工作時，才集體轉(zhuǎn)到旁路上。目前的并聯(lián)電源系統(tǒng)中，主要是包括整流器輸出并聯(lián)、逆變器輸出并聯(lián)、靜態(tài)旁路并聯(lián)。正常時兩臺整流器同時向兩逆變器供電，并向兩組電池充電，蓄電池組也可以并聯(lián)，甚至幾臺UPS公用一套電池組。兩臺UPS平時可各帶50％負(fù)載，當(dāng)一臺UPS有故障時，另一臺可帶100％負(fù)載繼續(xù)供電。當(dāng)兩臺UPS同時有故障時，可經(jīng)UPS靜態(tài)旁路開關(guān)轉(zhuǎn)到旁路供電。圖4是兩臺UPS并聯(lián)冗余連接的原理圖。圖4圖4就是把2臺具有直接并機(jī)功能的UPS輸出端直接連接在一起，UPS內(nèi)置的并機(jī)板實現(xiàn)并機(jī)UPS的輸出同相位、等電壓、負(fù)載均分，并機(jī)UPS之間的環(huán)流小于1%，同時UPS具有的高級并機(jī)管理功能，使得整個并機(jī)電源系統(tǒng)的操作與單機(jī)的操作完全相同，通過操作并機(jī)電源系統(tǒng)中任何一臺UPS的面板，就可以操作整個并機(jī)電源系統(tǒng)。該電源系統(tǒng)將兩臺UPS的電池組輸入，整流器輸出及逆變器輸出并聯(lián)，并共用旁路，正常時兩臺整流器同時向兩逆變器供電，并向蓄電池組充電。蓄電池組是影響UPS解決電源故障能力的關(guān)鍵部件之一，所以蓄電池組應(yīng)采用并聯(lián)冗余，同時兩臺UPS的整流器也應(yīng)采取并聯(lián)工作的方式。這樣可以大大降低蓄電池或整流器失效對UPS所產(chǎn)生的影響。1+n并機(jī)冗余電源系統(tǒng)的可靠性1+n并聯(lián)冗余即1臺UPS工作，n臺UPS并聯(lián)冗余，1+n并聯(lián)冗余系統(tǒng)中只要有1臺UPS正常工作，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等重要負(fù)載就能保證正常工作。1+n電源系統(tǒng)的可靠度為：（公式5）1+n并機(jī)冗余電源系統(tǒng)n=0～9的可靠性分布如圖5。圖5由圖5可見，隨著并機(jī)數(shù)量的增加，1+n并機(jī)冗余電源系統(tǒng)的可靠度也隨著增長，但是并非隨n的增加而線性增長，隨著并機(jī)數(shù)量的增加，1+n并機(jī)冗余電源系統(tǒng)的可靠性增長幅度逐漸減小，尤其當(dāng)單機(jī)可靠度達(dá)到0.9以上、n由1增加到2及以上時，即1+1增加到1+2以上時，系統(tǒng)總可靠度的增加效果不明顯。顯而易見1+1并機(jī)冗余電源系統(tǒng)的可靠性增長幅度最大。另外在1+n并機(jī)冗余電源系統(tǒng)中，n≥2時，工程造價過高，一般工程很難承受，所以實際中很少采用n≥2的1+n并機(jī)冗余電源系統(tǒng)。n臺UPS并聯(lián)，必須保證每臺UPS的輸出電流是總輸出電流的1/n，至少其相互之間的最大不平衡度要在要求范圍內(nèi)（一般是小于2%）。這個指標(biāo)就限制了并聯(lián)臺數(shù)的增加，在市面上，我們可以看到各個品牌實現(xiàn)并機(jī)的臺數(shù)也不完全一樣，一般可做到4臺并聯(lián)，有的可高達(dá)9臺并聯(lián)。n+1并機(jī)冗余電源系統(tǒng)的可靠性n+1并機(jī)冗余電源系統(tǒng)是在n臺UPS并機(jī)工作的基礎(chǔ)上，再并聯(lián)一臺的UPS單機(jī)進(jìn)行冗余備份。n+1并機(jī)冗余供電系統(tǒng)中有任何1臺設(shè)備失效，系統(tǒng)都能正常工作，所以n+1并機(jī)冗余電源系統(tǒng)又叫做表決電源系統(tǒng)，在實際應(yīng)用中被廣泛采用。為使n+1并機(jī)冗余電源系統(tǒng)具有必要的“容錯”功能，要求用戶的最大負(fù)載量不應(yīng)超過n臺UPS單機(jī)的總輸出功率。當(dāng)n+1并機(jī)冗余電源系統(tǒng)正常工作時，由n＋1臺UPS單機(jī)來平均分擔(dān)負(fù)載電流。當(dāng)某臺UPS出故障時，其余的UPS將自動重新分擔(dān)負(fù)載電流。在轉(zhuǎn)換期間，UPS的輸出供電沒有任何間斷，完全保證負(fù)載連續(xù)運行的需要。在故障UPS維修完成后，同樣可以無間斷地重新并入電源系統(tǒng)。n+1并機(jī)冗余系統(tǒng)的可靠度計算如公式6。(n≥1)（公式6）n+1并機(jī)冗余系統(tǒng)，n=1～9時的可靠度如圖6。圖6從圖6中可以看出n越大n+1并機(jī)冗余系統(tǒng)的可靠度越低；當(dāng)單機(jī)可靠度大于90%，而且n≤4時，n+1冗余系統(tǒng)的可靠度與單機(jī)可靠度相比有所加強(qiáng)；當(dāng)n≥5時，n+1冗余系統(tǒng)的可靠度一般比單機(jī)可靠度小。這時要提高n+1并機(jī)冗余電源系統(tǒng)的可靠性，必須提高單機(jī)的可靠度。從圖6可見當(dāng)n=2、單機(jī)可靠度≤50%時，n+1冗余并機(jī)系統(tǒng)的可靠度小于單機(jī)的可靠度，而當(dāng)n=2、單機(jī)可靠度≥50%時，n+1冗余并機(jī)系統(tǒng)的可靠度大于單機(jī)的可靠度。即：2+1并機(jī)冗余電源系統(tǒng)只要單機(jī)可靠度大于0.5，系統(tǒng)的可靠度比單機(jī)有了較大幅度的增高。2+1并機(jī)冗余電源系統(tǒng)就是（2/3）表決電源系統(tǒng)，其電源系統(tǒng)可靠度計算公式為：-2（公式7）因此，當(dāng)最經(jīng)濟(jì)可靠的“1＋1”型并機(jī)冗余電源系統(tǒng)容量不能滿足負(fù)載要求時，“2＋1”型UPS并機(jī)冗余電源系統(tǒng)就成為最佳選擇。在設(shè)計相同輸出功率的電源系統(tǒng)時，宜選用UPS單機(jī)容量大、可靠性高、并機(jī)數(shù)量少的n＋1型冗余并機(jī)電源系統(tǒng)，典型配置為1+1和2＋1冗余并機(jī)電源系統(tǒng)。不宜選用UPS單機(jī)容量小、可靠性低、并機(jī)數(shù)量多的n＋1型冗余并機(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)冗余電源系統(tǒng)的可靠性隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的不斷增加，對UPS容量的要求越來越大。大容量的UPS供電系統(tǒng)有兩種構(gòu)成方式：一種是采用單臺大容量UPS；另一種是在UPS單機(jī)內(nèi)部采用功率模塊組成n＋m冗余并聯(lián)結(jié)構(gòu)。前者的缺點是成本高、可靠性差，一旦出現(xiàn)故障將會引起供電癱瘓。后者的好處是提高了供電的靈活性，提高了UPS的可靠性、同時動態(tài)響應(yīng)快，可以實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，便于維修更換等。在設(shè)計UPS供電電源系統(tǒng)時，應(yīng)時刻牢記：可靠性第一、成本第二，即成本服從于可靠性的設(shè)計原則。當(dāng)電源系統(tǒng)必須擴(kuò)容并機(jī)時，n+m是目前最可靠的供電結(jié)構(gòu)。n＋m冗余并聯(lián)技術(shù)是專門為了提高UPS的可靠性和熱維修,也稱作熱插拔和熱更換（hotplugin）而采用的一種新技術(shù)。所謂n＋m冗余并聯(lián)，是指在一個UPS單機(jī)內(nèi)部，采用n＋m個相同的電源模塊（powersupplyunits，簡稱PSU）并聯(lián)組成UPS整機(jī)。其中n代表向負(fù)載提供額定電流的模塊個數(shù)，m代表冗余模塊個數(shù)，也就是電源系統(tǒng)可以同時承受的故障UPS數(shù)，當(dāng)m越大，電源系統(tǒng)的可靠度就會越高，但UPS電源系統(tǒng)的成本也越高。在正常運行時UPS由n＋m個模塊并聯(lián)向負(fù)載供電，每個模塊平均負(fù)擔(dān)1/(n＋m)的負(fù)載電流，當(dāng)其中某一個或k個（k≤m）模塊故障時，就自行退出供電，而由剩下的n＋（m－k）個模塊繼續(xù)均分負(fù)載電流，從而保證了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等重要負(fù)載的不間斷供電。n+m并聯(lián)冗余電源系統(tǒng)也就是n/(n+m)表決電源系統(tǒng)，其可靠度的計算公式如公式8。（公式8）單機(jī)可靠度為0.9、0.8、0.7時，并機(jī)數(shù)量n為1～10臺、冗余數(shù)量m為0～10臺的電源系統(tǒng)可靠度分布如圖7、圖8、圖9。圖7圖8圖9n+1并機(jī)冗余電源系統(tǒng)的可靠度不能滿足要求時，必須采用(n+m)并機(jī)冗余電源系統(tǒng)，比較圖7、圖8、圖9三個圖形中可以看出:隨著冗余數(shù)量m增加，(n+m)并機(jī)冗余電源系統(tǒng)的可靠度開始增加較快，以后趨緩，也就是說冗余數(shù)量m超過n時，再繼續(xù)增加m，對于提高(n+m)并機(jī)冗余電源系統(tǒng)的可靠度沒有明顯效果。所以冗余數(shù)量m的選定應(yīng)根據(jù)并機(jī)數(shù)量n和單機(jī)可靠度共同來確定，單機(jī)可靠度低，冗余數(shù)量m應(yīng)該增加，一般來說m≤n；當(dāng)并機(jī)數(shù)量n增加時，m也應(yīng)該增加。綜上所述，提高UPS電源系統(tǒng)給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等重要負(fù)載供電的可靠性除了選擇優(yōu)秀的UPS主機(jī)以外，采用1+1、2+1或者n+m并機(jī)冗余電源系統(tǒng)是提高系統(tǒng)容量和可靠性關(guān)鍵。單路瓶頸問題是制約UPS供電系統(tǒng)可靠性的主要癥結(jié)，而解決單路瓶頸問題的唯一途徑就是采用適當(dāng)?shù)牟⒙?lián)冗余。當(dāng)單機(jī)容量能夠滿足負(fù)載需要時就盡量采用1+1并聯(lián)冗余系統(tǒng)；當(dāng)必須兩臺以上并聯(lián)才能滿足負(fù)載需要時，就采用2+1或n+m（m≤n）并機(jī)組和系統(tǒng)。兩臺UPS1+1冗余并機(jī)給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器單路供電的可靠度據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計：79%的故障來源于輸出端與負(fù)載之間的供電線路，例如保險絲燒毀、斷路器跳閘、不慎“短路”等；11%的故障來源于UPS機(jī)組及電池組；其他故障占10%左右。所以提高UPS電源系統(tǒng)給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等重要負(fù)載供電的可靠性除了建設(shè)優(yōu)秀的UPS并機(jī)冗余電源系統(tǒng)以外，還必須重視和改善網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等重要負(fù)載的輸入配電電路和電源的可靠性。這些組成部分看起來比較簡單，實際的故障率卻高于UPS電源系統(tǒng)，主要原因是很多配供電線路采用單路空開輸出到單路網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器電源，對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器來說存在著嚴(yán)重的單路瓶頸。圖13就是采用1+1并機(jī)冗余的UPS電源系統(tǒng)，從UPS配電箱單路輸出給單路網(wǎng)絡(luò)服務(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)房的交流配電屏（柜），從交流配電柜的兩個斷路器接到兩臺UPS的市電輸入端，兩臺UPS的輸出直接在UPS配電箱并聯(lián)或通過并機(jī)柜并聯(lián)，然后連接到UPS配電箱。UPS并機(jī)冗余供電方式同時具有容錯和擴(kuò)容雙重功能，是目前比較理想的并機(jī)冗余方式之一，但是給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等重要負(fù)載的供電只能從輸出配電箱單路引出，所以仍然存在從市電輸入—機(jī)房市電輸入開關(guān)—機(jī)房交流屏和從UPS并機(jī)輸出配電箱—支路開關(guān)—網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器插座—網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器電源的兩個單路的瓶頸。圖10為計算方便，暫時不考慮旁路通道和維修通道的輔助作用，把蓄電池和UPS主機(jī)的可靠度性合在一起計算UPS整機(jī)的可靠度。假設(shè)市電的可靠度為1，假定UPS供電系統(tǒng)各組成部分的可靠度如表1。機(jī)房市電輸入開關(guān)（R1）交流屏UPS支路開關(guān)（R2）UPS整機(jī)（R3）UPS并機(jī)配電箱(柜)（R4）UPS輸出支路開關(guān)（R5）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器插座（R6）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器開關(guān)電源（R7）自動切換靜態(tài)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)備電源的可靠度計算如公式9：Rs=R1*R2*[1-（1-R3*R4）2]*R5*R6*R7=0.99361（公式9）從公式9中可見兩臺UPS并機(jī)后單路輸出供電的電路模型中網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器電源的可靠度較低，同時也低于表9中電源系統(tǒng)各組成部分的可靠度。主要原因是UPS輸入和輸出兩側(cè)都存在單路瓶頸。它們?nèi)魏我粋€環(huán)節(jié)出故障都會使網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器宕機(jī)。兩臺獨立工作的UPS分別給兩路網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器冗余電源供電的可靠度在UPS輸入側(cè)建立同時工作或者無中斷切換的兩路市電是很難的，但是我們可以想辦法建立網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等重要負(fù)載的雙路輸入電源，即雙路供電。具體解決方案如下：網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器設(shè)置硬件雙備份，由UPS輸出配電箱內(nèi)的兩個獨立的分路開關(guān)分別輸出到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的兩個插座上，如圖11、圖12。限于技術(shù)和成本條件的限制，有些重要負(fù)載的附屬設(shè)備如：SCP中的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、路由器、防火墻等采用單電源供電方式，為了提高可靠性只能而采取了兩套硬件雙備份的配置方案，保證在一路網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器電源發(fā)生故障的情況下，仍然有一個網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器正常供電，所以大大提高了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器電源的可靠性。配置SSI標(biāo)準(zhǔn)并機(jī)冗余電源的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。一臺配置了SSI標(biāo)準(zhǔn)的并機(jī)冗余電源的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器具有兩個電源插頭，分別接到兩路電源插座上，如圖11、圖12。圖11是兩臺UPS不并機(jī)，分別獨立輸出兩路給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的兩路冗余電源供電的具體電路模型。圖11兩臺UPS分別獨立輸出兩路給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器設(shè)備電源供電的可靠度計算如公式10。Rs=R1*R2*［1-（1-R3*R5*R6*R7）2］=0.99955（公式10）兩臺UPS1+1冗余并機(jī)分別給兩路網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器冗余電源供電的可靠度兩臺UPS1+1冗余并機(jī)，輸出雙路分別給兩路網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器冗余電源供電。其電路模型如圖12：圖12兩臺UPS1+1冗余并機(jī)分別給兩路網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器冗余電源供電的可靠度計算如公式11。Rs=R1*R2*[1-（1-R3*R4）2]*[1-（1-R5*R6*R7）2]=0.99956（公式11）兩套1+1并機(jī)冗余的UPS系統(tǒng)輸出雙路總線分別給兩路網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器冗余電源供電的可靠度對于具有兩套UPS并機(jī)電源系統(tǒng)的通信機(jī)房，其網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等重要負(fù)載供電可以采取每套UPS并機(jī)冗余電源系統(tǒng)各輸出一路總線，分別給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器電源供電。具體電路結(jié)構(gòu)如圖13。圖13兩套1+1并機(jī)冗余的UPS系統(tǒng)輸出雙路總線分別給兩路網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器冗余電源供電的可靠度計算如公式12。Rs=[1-[1-R1*R2*[1-（1-R3*R4）2]*R5*R6*R7]2=0.999959（公式12）兩套1+1并機(jī)冗余的UPS系統(tǒng)輸出雙路總線單路零切換給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器冗余電源供電的可靠度對于只有一路輸入的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等重要負(fù)載，除了1+1并機(jī)冗余的UPS單路輸出給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器單電源供電以外，還可以利用兩套1+1并機(jī)冗余的UPS輸出的雙路總線，采取零切換切換給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器單電源供電的方式，兩套1+1并機(jī)冗余的UPS電源系統(tǒng)平時需要同步工作，分別提供一路輸出作為總線電源，同時1+1并機(jī)冗余的UPS電源系統(tǒng)也可以給各自的其他負(fù)載提供電源。通過零切換靜態(tài)開