施宏昊
中海石油化学股份有限公司 526000
摘要：现当今，随着我国经济的快速发展，现代智能电网的不断发展以及其在人们生活工作工程中的广泛应用，人们对智能电网的建设水平有了更高要求，促使UPS在数据中心机房得到了越来越广泛的应用。但是，应用过程中，UPS的可靠性问题一直是人们关注的重点。如何提高其可靠性，更是相关管理维护人员思考的重点。
关键词：数据中心;机房UPS;供电系统可靠性;应用
引言
随着加快坚强智能电网建设步伐，电力企业对信息通信系统的依赖度越来越高，对数据中心UPS系统可靠性提出了更高的要求。在信息系统运行中，如果出现超过20ms以上的瞬间供电中断故障，就会导致服务器、小型机、网络设备等用电设备出现重启或宕机，从而导致网络瘫痪、数据丢失、业务系统停止服务等重大信息安全事故。一旦出现这种局面，信息网络系统恢复正常工作往往需要较长时间，短则几十分钟、长则几个小时，使信息事故的影响面急剧扩大。提高数据中心UPS供电可靠性对信息系统安全运行至关重要。
1数据中心机房设备情况概述
通常来讲，数据中心机房设备主要包括存储设备、小型机、服务器、路由器、网络交换机等。以电源类型为根据可以将电源划分为冗余电源设备和单电源设备，所谓的冗余电源设备主要包括多个电源模块，系统的负荷由多个电源模块共同承担，如果有一个电源模块出现故障，从而中断供电，那么所有的电源负载就会有剩余的电源模块共同承担起来，所以相对来讲，冗余电源设备具有较高的设备可靠性。而所谓的单电源设备只包括一个电源模块，因此，如果电源本身发生故障或者供电出现故障，就会导致设备出现宕机的现象。
2数数据中心机房的UPS供电模式的可靠性分析
2.1数据中心机房UPS并联单总线供电模式的可靠性
采用并联的方式对两台以上的UPS设备的输出进行处理，也就是将UPS设备逆变器设置成为并联运行的方式，这样就能够将“N+1”冗余并联系统形成。两台以上的UPS设备逆变器在正常的运行状态下都会向负载供电；如果其中的一台逆变器出现故障，在这种情况下UPS设备就会脱离供电系统，然后剩余逆变器以新的比例为根据对负载进行重新分配，从而实现不间断的供电。并联单总线冗余模式本身具有一系列的优点：①其使得容错性能得以提升，如果UPS设备处于正常的运行状态，那么负载供电由N+1台UPS平均承担；如果UPS设备一旦发生故障，那么负载供电由剩余的N台UPS平均承担，而且剩余的N台UPS具备分担原N+1台UPS的供电负载的带载能力。因此在UPS系统中并联单总线冗余模式可以将稳定、纯净的逆变电源提供给后端负载。②并联单总线冗余模式能够确保在线维护UPS功能的实现，其能够在不间断供电的情况下，采用不带电维护的方式对其中的单台UPS进行操作。③其能够使UPS系统的可靠性得以显著提升。因为受到电网的负载扰动、频率扰动等多种原因的影响，因此在UPS并联的方式下会出现状态变化的情况。不同的UPS很难具有保持一致的输出量参数，这样不同的UPS在向负载供电的时候就会有环流出现在UPS内部的逆变器之间。如果一旦产生较大的环流，这样就会对逆变器的安全产生直接的危害，最终引发各种故障。除此之外，UPS逆变器输出端到负载在并联冗余模式中还是具有“单点瓶颈”的故障隐患。
2.2串联单总线
所谓的串联单总线供电模式，是选用两套UPS供电系统，并将二者分别作为主机和备用机，将备用机的输出设置为主机静态旁路电源。在这一供电模式中，主机会作为主要的供电设备负责平时的正常供电。
当主机设备出现故障时，负载会进行自动切换，使得处于空载状态下的备用机作为供电设备维持系统的正常工作。从可靠性方面进行分析，这一系统的妥善应用能够拓展UPS供电模式的非冗余系统，使其成为冗余系统。在这一模式下，通过独立静态旁路的存在，可以保证串联供电体系的切实实现。同时，这一供电模式具有方便性、灵活性的应用特点，能够对多种型号、多种规格的设备进行应用，并能够实现便捷的应用和维护操作。总体来说，它在应用过程中具有相对较高的可靠性。
2.3双总线供电模式
为了克服单总线供电模式会造成单点故障的缺点，可采用双总线供电，其最大的特点是同时提供两路互不影响的供电总线，为负载提供完全独立的电源。双总线供电模式的每一路可以是单台UPS，也可以是N台UPS（N≥2）。双电源负载可分别接两路电源。对于单电源负载，静态转换开关（StaticTransferSwitch，简称STS）成为必选。STS为电源二选一自动切换设备，正常工作状态下，当主电源处于正常的电压范围时，负载一直连接在主电源上。当主电源发生故障时，负载通过STS自动切换到备用电源。当主电源恢复正常后，负载又会自动切换到主电源。与传统的自动转换开关（AutomaticTransferSwitch，简称ATS）不同，静态转换开关提供快速负载转换（一般为1/4周期），保证精密的电子设备不间断工作。
3提高数据中心机房UPS供电系统可靠性的措施
3.1合理调整UPS的输入输出形式
将UPS供电系统应用到数据中心机房时，存在两个问题。第一个问题就是UPS系统实行的是三相输出的模式，这个模式会存在一个问题，就是会出现三相负载不平衡的情况，这种情况会导致电压的异常，从而对供电的稳定性产生影响。第二个问题是UPS系统中存在单相进出的模式，那么这个模式下就会有配电不均衡的问题存在。为了解决这两个问题，通常是从如下两个方面着手。一方面，是对输电线的线路进行扩容，以此来保证这个线路能够容纳的电子是原先电路的三倍以上，第二点也是对电路的输入端进行增容，增容之后容纳的倍数也要保证是之前的三倍及以上。
3.2优化冗余供电
双电网供电是现阶段重要数据中心机房选择的主要供电模式。这一方式的选择能够有效提高系统运行的稳定性和安全性，但是在这一模式下的双电网连接问题显得尤其重要。一旦其连接不适当，就会在一定程度上造成供电的故障问题。应用并联冗余连接方式，可以有效优化对系统的连接问题。这一连接方式主要是将两台或两台以上的设备并联，且在设备之间添加一些关联措施，以实现系统的关联功能。在这一模式下，一方面能够有效提高UPS系统可靠性，另一方面会加强设备的带载能力。
结语
任何解决方案和规划都是有条件的，有其特定的使用环境，也就是有其局限性。虽然采用的是同一个名称，但具体的设计细节千差万别。在设计机房UPS供电系统时，既要考虑供电系统的可靠性、灵活性，又要兼顾考虑资金投入或者场地空间因素，为信息通信系统提供可靠、可行的UPS供电系统解决方案。为进一步保障UPS系统安全运行，故障能被及时发现，应为UPS供电系统配备故障监测报警装置，通过监控系统实时监控UPS系统运行状态，第一时间准确定位故障原因，及时进行应急处置。
参考文献
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