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2025年08月29日  星期五

解決方案 / Solutions

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冗余并機(jī)解決方案

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·應(yīng)用領(lǐng)域:

■關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用;

■實(shí)時(shí)過(guò)程控制;

■互相關(guān)聯(lián)的大型網(wǎng)絡(luò);

■關(guān)鍵負(fù)載高速數(shù)據(jù)處理;

■停電故障會(huì)付出昂貴的代價(jià)。

·方案特點(diǎn):

■可擴(kuò)展性:可按需要隨時(shí)擴(kuò)展冗余并機(jī)系統(tǒng),輕松實(shí)現(xiàn)N+1冗余并機(jī)方式運(yùn)行;

可靠性:任何一臺(tái)UPS出現(xiàn)故障,該臺(tái)UPS自動(dòng)退出運(yùn)行,剩余UPS自動(dòng)承擔(dān)全部負(fù)載,保障系統(tǒng)正常運(yùn)行;

■可用性:其中一臺(tái)UPS出現(xiàn)故障不影響系統(tǒng)運(yùn)行,無(wú)需停機(jī)等待修復(fù),有效提高平均無(wú)故障時(shí)間,較大限度的保護(hù)負(fù)載正常運(yùn)行。

·兩臺(tái)UPS冗余并機(jī)方案:

為了容易分析,在這里只用兩臺(tái)UPS1+1冗余并機(jī),如圖1所示。后面的所有負(fù)載之和小于100kVA,兩臺(tái)UPS的輸出電壓在輸出配電柜內(nèi)直接并機(jī),然后再通過(guò)開(kāi)關(guān)Q給負(fù)載供電。如果遇到雙電源負(fù)載就可以分別從輸出配電柜上各引一路到負(fù)載,同時(shí)滿(mǎn)足雙電源輸入的條件,如圖中Q3、Q4所示。


·兩臺(tái)UPS冗余并機(jī)供電的可靠性分析:

為了對(duì)可靠性有一個(gè)大略的數(shù)值概念,在這里只對(duì)UPS本身的并機(jī)進(jìn)行討論,至于那些必不可少的斷路器開(kāi)關(guān),不論用什么方式供電都是必不可少的,大家都一樣,所以暫不考慮,在這里只討論有區(qū)別的部分。假如每臺(tái)UPS的可靠性r=0.99,為了簡(jiǎn)單起見(jiàn),暫認(rèn)為兩臺(tái)UPS的可靠性相等,就可做出雙機(jī)1+1冗余并機(jī)供電的可靠性模型圖,如圖2所示。

此時(shí),這個(gè)供電系統(tǒng)的可靠性就是R2:



不可靠性Q=1-可靠性=1-0.9999=0.0001,不可靠性是萬(wàn)分之一,故障率也大約是萬(wàn)分之一。即雙機(jī)冗余并機(jī)后,使系統(tǒng)的可靠性提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)。其原因是它可以使可用性表達(dá)式中的平均修復(fù)時(shí)間MTTR減到較小。

另外,雙機(jī)冗余并機(jī)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)有一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn),就是過(guò)載能力特強(qiáng),具有2倍UPS單機(jī)的過(guò)載能力。

·UPS冗余并機(jī)基本工作原理:

正常運(yùn)行狀態(tài):

負(fù)載由UPS A和UPS B的整流器--逆變器來(lái)供電,同時(shí)向各自的電池組充電,每臺(tái)UPS的逆變器各帶50%的負(fù)載運(yùn)行。

UPS在線(xiàn)維護(hù):


當(dāng)其中一臺(tái)UPS故障時(shí)(例如UPS A)會(huì)自動(dòng)退出運(yùn)行,由剩下的一臺(tái)UPS帶100%負(fù)載運(yùn)行。對(duì)故障的UPS可通過(guò)斷開(kāi)其Q1、Q2、Q3、Q4和Q5等隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行安全地維修,維修之后再投入運(yùn)行,其狀態(tài)如上所述。

即使在UPS沒(méi)有發(fā)生故障時(shí)也可利用這種狀態(tài)對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng),例如:清掃灰塵、緊固聯(lián)接件、檢測(cè)或更換電池等。

·UPS冗余并機(jī)方案圖:

運(yùn)行示意圖

供電原理圖

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