UPS冗余方式介绍

UPS冗余工作方式介绍及配置举例1第一部分：系统性冗余（即单机双母线冗余）UPS配置方案一、系统性冗余和设备冗余前置说明：系统性冗余又叫单机双母线字冗余1.什么叫系统性冗余系统性冗余就是由两个完全独立的系统组成互为备用的冗余系统。它包括UPS主机、电池、防雷器、双电源自动切换开关、旁路隔离变压器、输入/输出开关、配电盘和连接电缆线等所有的设备、配件、辅件都是冗余的,互为备用的。2.什么叫设备冗余在某一系统中对于重要环节增加一台设备作为备用，而对于其它部分是没有冗余配置的，如：双机并联冗余UPS系统和双机热备份UPS系统均属于设备冗余。因为并联冗余和热备份仅仅是UPS主机和电池是冗余配置，虽然互为备用，但不完全独立。另外，其它配套件如防雷器、双电源自切开关、旁路隔离变压器、输入/输出开关、配电盘和连接电缆线等均不是冗余配置。3.系统性冗余和设备冗余的适用场合·系统性冗余的UPS系统适用于具有2个交流输入端的DCS负载或主要负载为DCS的场合，UPS一般选用三进单出UPS。当然对于多个DCS负载，也可选用三进三出UPS。·设备冗余的UPS系统适用于所有的不能停电的重要场合，特别适用于只有1个交流输入端的非DCS负载。UPS选用三进单出或三进三出均可。二、系统性冗余UPS系统在不同负载情况下的配置方案1.纯DCS负载的系统性冗余UPS系统的配置对于纯DCS负载，采用系统性冗余UPS方案，在方案设计、设备采购、安装施工和调试检修等都非常简单。即选购2台功率相等的UPS，将UPS1的输出端连接到DCS交流电源输入端1，将UPS2的输出端连接到DCS交流电源输入端2，这样就组成了系统性冗余UPS系统。2.除了DCS负载外还有其它单交流输入端的负载的系统性冗余UPS系统的配置①选购2台功率相等的UPS。②将UPS1输出端与DCS交流电源输入端1连接，UPS2输出端与DCS交流电源输入端2连接。这样对于DCS负载而言，实现了系统性冗余UPS配置。2③其它单交流输入端的负载要实现供电系统的冗余配置，必须增加STS设备。将UPS1的输出端与STS的N输入端相连接，将UPS2的输出端与STS的R输入端相连接，STS的OUT输出端与负载相连接。④STS就是静态转换开关，STS的切换时间﹤5ms,因此是不间断的。其工作原理如下：·当UPS1和UPS2均正常时，负载由UPS1供电。·当UPS1停电时，STS自动地不间断地切换到UPS2，负载由UPS2供电。·当UPS2停电时，STS自动地不间断地切换到UPS1，负载由UPS1供电。⑤STS的型号和数量是根据单交流输入端负载的功率和数量而定，一个STS设备可以带多个负载。⑥采用STS实现供电系统冗余配置的特点如下：·STS的切换是自动的不间断的。·2台UPS是完全独立的，STS的切换是先断后通，因此它克服了并联冗余UPS系统的缺点。·UPS检修比较方便。·可靠性高。·投资比并联冗余和热备份稍多。三、系统性冗余UPS系统电原理框图（见图1）四、系统性冗余UPS系统的工作原理1.在DCS系统中，两套直流电源是并联冗余的，而且它的切换时间为0。2.2套UPS均为单机工作方式，是完全独立的。3.UPS1的输出端与DCS系统的交流电源输入端1连接，UPS2的输出端与DCS系统的交流电源输入端2连接。4.当UPS1和UPS2均正常时，UPS1和UPS2同时对DCS系统供电，且各带50%的负载。5.当UPS1故障时，UPS1自动地不间断地切换到旁路，DCS系统由UPS2和市电2供电。6.当UPS2故障时，UPS2自动地不间断地切换到旁路，DCS系统由UPS1和市电1供电。7.当UPS1和UPS2同时故障时，UPS1和UPS2同时自动地不间断地切换到旁路，DCS系统由市电1和市电2供电。3系统性冗余UPS系统电原理框图C级防雷器C级防雷器ASCO双电源自动切换开关UPS1旁路隔离变压器主电源输入端旁路电源输入端市电1市电2C级防雷器C级防雷器ASCO双电源自动切换开关UPS2旁路隔离变压器主电源输入端旁路电源输入端市电2市电1直流电源1直流电源2DCS1D级防雷器D级防雷器直流电源1直流电源2DCS216ASTS1其他重要负载116ASTS2其他重要负载216ASTSn其他重要负载n............交流输入端1交流输入端2交流输入端1交流输入端2电池组电池组NRNRNROUTOUTOUT图148.当UPS1或UPS2需要检修时，可以将其中一台UPS关闭或切换到旁路运行后即可进行，它不影响到另外一套UPS的正常运行。五、系统性冗余UPS配置方案的特点1.优点：·它保留了并联冗余和热备份UPS系统的全部优点·它克服了并联冗余和热备份UPS系统的全部缺点·对于DCS系统而言，只有在UPS1、UPS2、市电1、市电2同时发生故障和停电时才会失电，因此系统性冗余UPS配置方案的可靠性极高，其平均无故障时间MTBF高达120万小时。2.缺点：①当UPS系统的负载除了DCS系统外还有其它负载时：·其它负载可直接接到UPS1上，或UPS2上，或根据具体情况分配到UPS1和UPS2上，这时其它负载的供电系统无冗余保护。·如果其它负载的供电系统必须具有冗余保护，那么必须增加STS（静态转换开关）设备实现供电系统的冗余保护（如图1所示）。②投资稍有增加。六、系统性冗余UPS系统配置方案1.UPS主机配置·品牌：***·制式：双变换在线式·类型：工业型·相数：三相380V输入/单相220V输出·功率：30KVA·工作方式：系统性冗余工作方式（实际上就是单机工作方式）·供电方式：2路市电供电·UPS主机外形尺寸：高×宽×深=1900×1015×825㎜·重量：600㎏·产地：法国原装进口·数量：2台·UPS组成：5——整流器——逆变器——输出隔离变压器——静态开关——自动旁路开关——检修旁路开关——主控板——电源板——驱动板——……2.电池配置·品牌：汤浅·类型：全密封免维护铅酸蓄电池·能量密度：高密度电池·后备时间：30min·型号：UXH100-12·电压：12V/节·容量：100Ah/节·设计寿命：10-12年·数量：每机32节，2台UPS共64节·连接方式：32节串联·安装方式：柜式安装·电池连接电缆线：进口原装梅兰日兰专用高级阻燃软电缆，铜芯截面积：25㎜2·电池柜尺寸：1900×1000×825㎜·电池柜重量：1400㎏·电池柜数量：每机1个，2台UPS共2个·电池制造商：日本独资，广东汤浅蓄电池公司3.通信方式选配A）干接点通信（标配）·中继11接点板此板提供6对隔离的继电器接点，容量为250伏5安（6×2个转换接点），6它可用于触发指示灯或蜂鸣器，提示用户UPS和电池的运行状态，包括下列信息：——UPS逆变器供电；——电池供电；——旁路供电（维修位置）；——电池低电压预报警；——综合报警；——完全关机。B）选用J-BUS/RS485通信接口板·利用此板，操作人员可用JBus协议提供的地址和数据表，对应用参数进行设置。它可以通过JBus/ModBus网络和采用Monitor-Pac监视软件将UPS连接到一个集中管理系统。·数量：每机1套，2台UPS共2套。·产地：法国4.旁路隔离变压器柜·品牌：正泰·功率：30KVA·相数：单相200V输入/单相200V输出·隔离：初级和次级完全隔离·屏蔽：初级和次级之间加接地屏蔽层·在次级侧留有2-3个电压调节抽头·在旁路隔离变压器柜上安装1个冷却风扇·旁路隔离变压器柜的高度、深度和颜色与主机基本相同·旁路隔离变压器柜的外形尺寸：高×宽×深=1900×800×825㎜·旁路隔离变压器柜的重量：250㎏·数量：每机1台，2台UPS共2台·产地：中国5.浪涌保护器·品牌：德国OBO·防雷等级：UPS输入端选用C级防雷器UPS输出端选用D级防雷器7·型号：C级：V20-C/3+NPED级：VF230AC·数量：V20-C/3+NPE每机2个，2台UPS共4个VF230AC每机1个，2台UPS共2个·安装：C级防雷器安装在双电源自切柜中，D级防雷器安装在配电柜中，防雷器与电网之间，防雷器与UPS输出端之间必须加32A的空气开关，不允许直接与市电和UPS输出端连接。·产地：德国6.双电源自动切换开关柜·品牌：ASCO·型号：ASCO300C3230H1·电流：230A·级数：3级·功能：具有缺相检测具有自动切换功能具有手动切换功能具有液晶显示屏·产地：美国·安装：装入旁路隔离变压器柜中·重量：120㎏·数量：每机1套，2台UPS共2套7.输出配电柜·开关品牌：施耐德·具体要求：由用户提供·外形尺寸：高×宽×深=1900×600×825㎜·重量：150㎏·产地：国产·数量：每机1台，2台UPS共2台8．静态转换开关·品牌：梅兰日兰·型号：STS-16A8·额定电流：16A·相数：单相220V·切换时间：﹤4ms·数量：根据非DCS负载的功率和数量而定，小功率负载可以几个负载公用一个STS，暂时按3个STS-16A作概算。·产地：法国9第二部分：双机并联冗余UPS系统配置方案一、双机并联冗余UPS系统电原理框图C级防雷器C级防雷器ASCO双电源自动切换开关市电1市电2直流电源1直流电源2DCS1其他重要负载1其他重要负载2其他重要负载n......主电源输入旁路输入旁路隔离变压器市电2UPS1UPS2主电源输入旁路输入D级防雷器直流电源1直流电源2DCS2交流输入端1交流输入端2交流输入端1交流输入端2电池组电池组图210二、双机并联冗余UPS系统的组成及连接·组成：由2台具有并联控制器的同品牌、同型号、同功率的UPS组成。即由2台梅兰日兰Galaxy1000PW-30KVA并联型UPS组成。·连接：将2台UPS的主电源输入端连接在一起，再连接到双电源自切系统的输出端；2台UPS的旁路输入端连在一起，再连接到旁路隔离变压器的输出端；2台UPS的输出端连在一起，再连接到UPS的输出配电柜的输入端。三、双机并联冗余UPS系统的工作原理·2台UPS并联的条件：同频同相等幅，因此，每台UPS中必须配有并联控制器，它完成2台UPS之间的均流、同步和管理。·当市电1、市电2、UPS1和UPS2均正常时，2台UPS均处在逆变供电状态且各带50%的负载。·当双机并联冗余UPS系统中有一台UPS故障时，有故障的那台UPS被关闭，100%的负载由另一台无故障的UPS供电。·当UPS1和UPS2同时故障时，并联UPS系统切换到旁路，负载由市电2供电。·当市电停电时，UPS1和UPS2均处在电池供电状态，2台UPS各带50%的负载，当2台UPS中有1台UPS电池放电到终止电压时，该台UPS被关闭，100%的负载由另一台UPS供电。当2台UPS的电池均放电到终止电压时，UPS1和UPS2同时切换到旁路，负载由市2供电。四、双机并联冗余UPS系统特点1．优点：·可靠性高，平均无故障时间≥50万小时。·抗超载和抗负载短路的能力特别强。·在正常情况下，2台UPS各带50%负载，2台UPS的老化程度一致。·可随时随地地进行扩容，实现N+1并联系统。·并联UPS系统的后备时间等于每台UPS后备时间之和。2．缺点：·2台并联的UPS是有环流的，2台并联的UPS输出电源是有一定的相差，因此并联UPS系统的输出电源质量有所下降。·当其中1台UPS发生故障时,存在故障扩散和窜扰的可能。11五、双机并联冗余UPS系统配置方案1.UPS主机配置表序号项目三进三出（S33）UPS三进单出（S31）UPS1品牌梅兰日兰2制式双变换在线式3类型工业型4相数三相380V输入/三相380V输出三相380V输入/单相220V输出5功率30KVA6型号GalaxyPW-30KVAGalaxy1000PW-30KVA7工作方式并联冗余或热备份8供电方式2路市电供电9主机柜尺寸：高×宽×深1400×715×825㎜1900×1015×825㎜10重量450㎏600㎏11产地法国原装进口12数量2台13UPS组成MKJ整流器逆变器输出隔离变压器静态开关自