某公司的IDC机房用的UPS供电系统是由两套800kVA的"2＋1"型UPS冗余并机系统为核心所组成的超大型UPS供电系统。正常工作时，它的冗余式供电能力为3800kVA，其最大供电能力高达6000kVA。该UPS供电系统主要由如下两部份组成：（1）2套800kVA"2＋1"型UPS冗余并机系统；（2）1套600kVA"1＋1"型UPS冗余并机系统。
为该机房提供的UPS供电系统，采用的是由两套"N＋1"UPS冗余并机所组成的具有双总线输入，双总线输出调控特性的供电设计方案，其技术优势为：它具有连续提供365天×24小时的纯净UPS逆变器电源的供电能力。这是由于它采用了如下的设计周全的、端到端的一体化供电系统的配置方案。
1）选用技术先进、稳定可靠的UPS(带输出隔离变压器的80～800kVA的双变换、在线式UPS)；
2）在"N＋1"型冗余并机系统中，选用智能化的矢量并机调控技术及闭环式冗余并机通信技术，从而大大提高UPS供电系统的容错功能和供电质量。在运行中，即使遇到某台UPS出故障时，UPS能通过执行选择性脱机操作而将出故障的UPS单机从UPS并机系统出脱离出来，以便确保IT设备仍然由UPS来供电，从而达到避免IT设备进入可能导致网络瘫痪故障隐患出现的静态交流旁路/维修旁路供电状态；
3）采用具有双总线输入、双总线输出特性的UPS供配电系统设计方案，确保从输入变压器的380V低压侧开始直到各IT设备的输入端为止的整个供电系统中，不存在单点瓶颈故障隐患；
4）由于在UPS输出配电柜与各IT设备功能分区之间配置有第2级输出隔离变压器，有利于在IDC机房中建立起计算机级的局部净化接地系统及确保这些IT设备的输入电源的零地电位<1V；
5）允许操作人员在UPS连续供电的条件下，执行安全的不带电的UPS的日常维护、故障的诊断和检修操作；
6）由于在具有双路输入电源的两套"N＋1"UPS并机供电系统中，采用负载同步控制器(LBS)＋负载切换开关(STS)设计方案，即使在并机系统所供电的某个用户负载端上出现短路故障时，它也能将由此所造成的输出短路故障所可能造成的负面影响的范围限制在最小的区间之内的同时，还能将位于同一套"N＋1"UPS并机供电系统中的未发生短路故障的其它正常负载迅速地切换到另一套正常工作的"N＋1"UPS并机系统上(切换时间<5ms，远低于IT设备所能容许的瞬间供电中断时间<20ms的技术要求)，从而确保用户的IT设备能获得尽可能高的电源可利用率；
7）由于在N台UPS单机中，均采用11次谐波输入滤波器＋12脉冲整流器的设计方案，其输入电流谐波分量THD<4.5％，输入功率因数>0.95。这样一来，它不仅能确保UPS的输入电网始终处于绿色电源工作状态。而且，还有利于延长电池组及UPS内部的整流滤波电容的使用寿命。
1 双总线输入式冗余供电系统
来自两台10kV/380V、输出功率为3150kVA的输入变压器A和B的两路输入电源市电1和市电2，经由3个6300A的K1A、K1B和 K1C开关所组成的冗余式自动切换开关组分别送到两套处于互补工作状态的800kVAUPS冗余并机系统的输入配电柜A和B上。正常供电时，市电1和市电 2分别承担着向互补式的"2＋1"型UPS冗余并机系统的优先供电电源的任务。此外，还可以利用位于两台输入配电柜之间自动互投开关K1C来让市电1和市电2再分别承担着向两套"2＋1"型UPS冗余并机系统的备用供电电源的任务。在运行中，如果因故致使其优先供电电源停电时，在上述的自动切换开关组的调控下，自动切换开关K1C就会按先断、后通的工作方式将备用电源送到其优先供电电源己消失的那套UPS冗余并机系统的输入开关柜上。显而易见，通过这样的双总线输入式调控方式，就能确保后接的"2＋1"型UPS冗余并机系统不会出现因它的输入电源出现长时间的停电而致使UPS电源因电池电压过低而自动关机。
为消除从电源输入端串入的高能瞬态浪涌对UPS的安全运行所可能造成的危害，在UPS的输入配电柜A和B上，各配置1个抗浪涌抑制能力为400kA的防雷击、抗浪涌抑制器(TVSS)，这种具有专利保护的TVSS具有响应时间短（0.5ns）、残压低（Vpp<800V）、寿命长(在承受 5000～10000次浪涌冲击后，其性能不会恶化)等诸多优点。
2 两套处于互补工作状态的800kVA"2＋1"型UPS冗余并机系统
系统A和系统B(每台UPS单机都配置有后备供电时间为10min的电池组)。在智能化的并机控制板的调控下，从每台UPS所输出的电源始终是处于输出电压的幅值相同、输出波形的波形失真度相同、频率相同和相位相同的工作状态之中。此时，来自每套"2＋1"型UPS冗余并机系统中的800kVA的 UPS的输出电源分别经位于第1级输出配电柜中的各自的1200A的开关而并联输出。在实际运行中，用户的后接总负载量小于1600kVA。当正常工作时，它不但可确保由UPS单机来平均分担其负载电流，而且，该UPS冗余并机系统的环流几乎为零。在它的运行中，万一某台UPS因故出故障时，UPS的冗余并机控制系统会自动地执行选择性脱机操作，将有故障的那台UPS电源从并机输出的总线中自动脱离出来，由剩下的正常工作的UPS继续提供高质量的逆变器电源，从而为UPS并机供电系统获得必要的容错功能奠定下坚实的技术基础。如：
1）UPS并机系统的负载均流的不平衡度很；
2）存在于各台UPS之间的环流趋于零；
3）当UPS并机系统在执行选择性脱机操作时，可能出现的瞬间供电中断时间很短。
此外，由于在这样的UPS冗余并机系统中，采用闭环式双并机通信电缆的冗余设计方案，它的平均无故障工作时间(MTBF)高达230多万小时左右。
为了消除可能出现在UPS输出端的高能瞬态浪涌对IT设备的安全运行所可能造成的危害，还在两套UPS冗余并机系统的第一级输出配电柜A和配电柜B上，各配置1个抗浪涌抑制能力为100kA的抗浪涌抑制器。
为进一步提高整套UPS冗余并机系统的可维护性，尽管在每套"2＋1"型UPS冗余并机系统中，已内置有维修旁路装置，还在每套 800kVA"2＋1"型UPS冗余并机系统上，各配置1个外置维修旁路开关(K2A、K2B)。由于在每个外置维修旁路开关与位于每套"2＋1"型 UPS冗余并机系统中的3台UPS逆变器之间，均配置有1套可对各台UPS逆变器和外置维修旁路开关同时执行机-电互锁型切换操作的三匙二锁式的 CastellKey切换装置，就可以彻底消除值班人员犯人为操作错误的可能性。从而可大大提高UPS供电系统运行的可维护性和操作人员执行不带电维修操作的安全性。
3 冗余式双总线输出型供电系统
采用冗余式双总线输出供电系统的目的是，消除可能出现的从UPS冗余并机供电系统的输出端到最终的信息网络设备输入端之间的各种供配电线路系统中的单点瓶颈故障隐患，提高供电系统的可维护性、现场增容性，并降低供电系统的零线对地线的电压，确保信息网络获得100％的高可利用率。
大量的运行实践表明：在IDC机房中，配置"1＋1"或者"2＋1"型UPS冗余并机系统后，可将UPS并机供电系统的平均无故障工作时间提高5～6 倍以上(达几百万小时)。然而，它仍不能百分之百地确保在用户的最终负载(服务器、小型机、磁盘阵列机、磁带库、网关和交换机等关键的IT设备)的输入电源端不出现供电中断故障，并进而导致严重的网络瘫痪的故障发生。其原因是：
1）在UPS供电系统的输出端，出现严重的过载或者短路故障而致使位于UPS的输出配电线路中的保险烧毁或断路器开关跳闸等故障；在UPS运行后的日常维修操作或者机房供电线路的改建施工中，因人为误操作所造成的开路故障等。相关统计资料表明：上述故障约占总故障率的80％左右。
2）因故致使在UPS并机供电系统的输出端所出现的持续期为秒级的瞬间供电中断或长时间的供电中断故障。当输入电压停电时，遇到因电池组出故障而产生的UPS的输出停电故障等，它约占总故障率的10％左右。
为增强UPS输出供配电系统的容错功能，在该IDC机房中，配置有由18套负载自动切换开关(STS)＋负载同步控制器(LBS)＋为建立局部净化接地系统所配置的多台输出隔离变压器为核心所组成的冗余式双总线输出型供电系统。
3.1负载自动切换开关(STS)
为消除可能出现在UPS输出供电系统中的单点瓶颈故障隐患，确保对关键IT设备的供电的连续性。针对不同的负载，可以分别采用如下不同的UPS输出供电线路的配置设计方案。
1）对于带双路交流输入电缆的关键性负载(例如服务器、小型机、磁盘阵列机、磁带库机、通信设备等)而言，从两套"2＋1"型UPS冗余并机系统A和 B的输出配电柜所输出的两路UPS逆变器电源被分别送到这些IT设备的两个输入端上，从而形成它们的双电源输入冗余供电系统。
2）对于带单路交流输入电缆的关键性负载而言，从两套"2＋1"UPS冗余并机系统的输出配电柜A和B送出的两路 UPS逆变器电源，首先被分别送到18套负载自动切换开关(STS1...STS18)的各自的两个输入端上。在使用STS开关时，用户应该根据负载平衡的设计原则，将从UPS并机供电系统A和B所输出的两路逆变器电源分别为每个STS开关指定出它们各自的优先供电电源和备用电源。当UPS正常工作时，被用户指定为优先供电的那路UPS电源经STS开关向负载供电。当这路优先供电电源出故障时，STS开关将会以超快速方式，在首先切断"优先供电电源"的供电通道的同时，将正处于正常工作状态的另一路备用UPS电源送到用户负载的输入端上。STS开关的典型切换时间小于5ms。这样一来，就能确保网络设备能源源不断地获得高质量的逆变器电源的供应。
3）对于带3路交流输入电缆的关键性负载而言，可采用如图2所示的输出配电设计方案来提供它们所需的3路输入电源。近年来，对于某些特别重要的IT设备而言，它们甚至带有4路交流输入电缆。
图2ASCO型ATS开关＋两套UPS并机系统＋LBS＋STS开关所组成的双总输出供电系统配置图
小结
近年来，为了确保位于IDC机房中的各种网络设备均能实现365×24小时的高效、可靠和安全的运行，网络能源设备供应商及其相关的设计院采用了多种新技术和措施来不断地完善其端到端的一体化UPS供电系统的设计方案。在此基础上，所建设的某IDC机房用智能化UPS供电系统是由以两套 800kVA"2＋1"型UPS冗余并机系统和1套600kVA"1＋1"型UPS冗余并机系统为核心的，采用双总线输入和双总线输出式的供配电体系的，带局部净化接地系统的设计方案所构成的，具有世界先进技术水平的超大型的，具有高可利用率的UPS供电系统。正常工作时，它的冗余式供电能力为 3800kVA，其最大供电能力可高达6000kVA。在这种端到端的一体化UPS供电系统中，它不仅可消除在整套UPS供电系统中所可能出现的各种单点瓶颈故障隐患，确保馈送到各IT设备的输入电源的零线对地线的电位<1V。而且，还具有向位于IDC机房内的各种IT设备提供365×24小时不间断的、高品质的UPS逆变器电源的能力，允许机房维护人员在逆变器电源连续供电的条件下执行不带电的安全维护和维修操作，允许机房值班人员通过智能化的楼宇监控系统随时远程监控其运行状态及调阅各种运行参数和相关的报警信息。此外，它还能确保用户的输入电源始终处于绿色电源运行状态之中，以便最大限度地降低UPS供电系统的运行维护成本。 |
