UPS的性能分类与标准化UPS系统结构

隔离冗余系统或备用冗余UPS系统。如采用分布冗余，可将同样的两个400kva的UPS用做两个独立的UPS。正常时，400kva负载的一半接在其中一台UPS输出上（负载母线 1），另一半负载接在另一个UPS输出上（负载母线 2）。

　　如后文所述，采用适当的配电电路，就可以在所有的负载设备输入端上（不是在UPS输出端上）得到了冗余电源系统。即电源系统的冗余已分散到各个负载设备，因此称为“分布冗余”。正常时，两个独立的UPS系统（两个负载母线）分别承担一半负载的供电。当其中一台UPS故障时，另一台UPS就会自动地承担起全部负载的供电。因此，故障UPS可以脱离负载进行维修。

　　分布冗余UPS 系统的两个独立的UPS系统可以采用并联冗余UPS 系统，也可以采用单机UPS 系统。采用1+1并联冗余UPS组成的分布冗余UPS 的可靠性和可用度非常高，但成本为普通的1+1并联冗余UPS 的两倍。采用单机UPS 的分布冗余UPS 系统与1+1并联冗余UPS 系统的成本基本相同，但其可用度和可靠性比1+1并联冗余UPS 系统的要高。因此，这种所谓单机分布冗余UPS（或称为单机双母线UPS）更为经济适用，更容易为用户接受。

　　分布冗余UPS也可以扩容，对于较大应用系统，每个独立的UPS系统可以采用较大容量N+1并联冗余UPS系统，也可以采用并联无冗余UPS系统（仅为扩大容量而并联）。

　　
图10 分布冗余UPS （双母线供电系统）

　　3.3.2 分布冗余UPS的同步问题

　　对于双电源负载设备，只要任何一个输入电源正常，负载设备就可以正常工作。当两个UPS给双电源负载设备供电时，只需将两个UPS电源直接接到双电源负载设备的输入端，当其中一个UPS 出现故障时也不必进行电源转换。因此两个UPS是完全独立的，其输出不必同步。这种配电电路最简单。

　　对于单电源负载设备，其输入电源是不允许停电的。当两个UPS给单电源输入的负载设备供电时，应采用静态转换开关，正常时由其中一个UPS为负载供电，当供电的UPS 故障时或需要维护时，静态转换开关将负载不间断地转换到由另一UPS供电。

　　目前，双电源输入的负载设备正在不断增加，还有三电源负载设备。但是大部分负载设备还是单电源输入的。因此，分布冗余UPS的配电系统必须考虑两个UPS 的同步和相互之间转换的问题。

　　在分布冗余UPS中，两个UPS的同步是非常重要的问题，两个UPS 必须在全部时间内保持同步。同步不仅可以缩短两个UPS之间的转换时间，减少单电源输入的负载设备供电中断时间，而且可以有效地保护电源设备和负载设备，避免事故发生。因为如果两个UPS不同步，进行了不同相位的转换，两个电源之间就会出现环流，损坏电源设备。而且还会损坏负载设备。例如，对于交流磁性负载（比如变压器、继电器线圈和电动机等），交流电源相位的突变会产生非常大的再磁化电流，致使电源设备过载或使过流保护装置动作、开关跳闸。当两个不同步的电源进行相互转换时，一定要进行中断的转换。

　　两个UPS在正常情况下一般是同步的，因为两者都同步于同一个旁路电源（市电）。但是在市电故障时（同步源消失），如果两个UPS都同步于各自的内部时钟，两者就不会同步。为此，应配置了 “负载母线同步电路（LBS）”，以保证在市电停电时，两个UPS都工作于储能方式，或者两个UPS工作于两个独立的发电机组时，也能可靠地同步。 LBS 连续检测两个UPS 的输出之间的相位关系，如果失步超过预定的时间（0.5～5s），LBS 就使指定为“从系统（DSS）”的UPS 同步于指定为“主系统（DMS）”的UPS。在此期间LBS 连续监视两个系统的旁路输入电压的质量和同步情况。一旦恢复正常，LBS就将两个系统恢复为同步到各自的旁路输入电源。

　　值得顺便一提的是，分布冗余UPS 系统中的两个独立的UPS 必须在任何时间保持同步，双变换UPS通过LBS就能做得到。市电交互UPS 和 Delta 变换UPS 正常运行时只能同步于为其供电的市电交流输入电源，不能进行输出频率的控制。这种UPS构成分布冗余UPS时，要求所有独立的UPS的输入电源（独立的备用发电机组）同步运行。每个独立的UPS模块还需要有一个内部系统同步单元用于蓄电池供电时各独立UPS模块的同步。

　　3.3.3分布冗余UPS的配电电路

　　1）分布冗余UPS常用配电电路

　　图11示出双母线分布冗余UPS供电系统的常用的配电电路。UPS1和UPS2经各自的输出配电屏为双电源负载和单电源负载供电。

　　（1）双电源负载设备，只要任何一个输入电源正常，负载设备就可以正常工作。因此。只需将两个UPS输出经UPS输出配电屏、分配电屏（）直接接到双电源负载设备的输入端，就可以在负载输入端得

到冗余的电源。当其中一个UPS 出现故障时负载设备仍能正常工作，不需要静态转换开关进行电源转换。考虑到分布冗余UPS系统还有单电源负载设备，仍配置了LBS，以保证两个UPS的同步。这种配电电路完全实现了将电源系统的冗余扩展到负载设备的电源输入端。

　　（2）单电源负载需经UPS输出配电屏、静态转换开关（STS）转换后再经分配电屏（列头柜）供电。静态开关采用快速先断后合（break before make）的转换技术，可确保两个UPS电源的独立性，既保证电源切换时不影响负载正常工作，又防止了一个UPS的故障影响另一个UPS。

　　（3）如果不配置LBS，只能构成非同步的双母线分布冗余UPS供电系统，此时双电源负载的配电电路与前述相同。而单电源负载就只能接在一个母线上，不再是双母线供电了。当全部负载都是双电源负载，或者双电源负载多，单电源负载很少时，这种不同步的双母线供电系统方案也是可行的。

　　
图11 双母线分布冗余UPS的常用配电电路

　　2）超高可用度的分布冗余UPS配电电路

　　图12 示出一种可用度非常高的双母线分布冗余UPS配电电路。在此电路中，UPS1和UPS2构成双母线分布冗余UPS系统。静态转换开关STS1和STS2的两个输入电源均引自UPS1的输出配电屏1和UPS2的输出配电屏2。STS1整定为UPS1为主用，其输出接到分配电屏1（列头柜1），STS2整定为UPS2为主用，其输出接到分配电屏2（列头柜2）。各个双电源负载的两路输入电源均引自分配电屏1和分配电屏2。单电源负载再经“使用点转换开关”供电，“使用点转换开关”的两个输入电源也引自分配电屏1和分配电屏2。

　　在正常情况下，UPS1和UPS2 各带一部分负载，因此避免了其中一个UPS 故障时需要进行100%的负荷转换。这种配电电路的成本很高，因为双电源负载也增加了STS ，单电源负载增加了“使用点转换开关”（采用机械开关）。但是，整个供电系统，从UPS设备直到双电源负载的电源输入端和单电源负载的使用点转换开关之前的电路，都可以脱离系统进行维护。

　　分布冗余UPS还可以组成三母线、四母线等供电系统，本文不赘述。

　　
图12 超高可用度的双母线分布冗余UPS配电电路

　　分布冗余UPS系统与单机、并联冗余或隔离冗余相比，可维护性和故障容限得到了很大的提高。采用双母线配电，可以将负载全部转换到一个母线上（不必象并联冗余UPS那样转换到旁路），由一个UPS 供电。而另一个UPS 及其断路器、配电设备都可以脱离系统进行维护。因此可以得到连续的可用度。

　　分布冗余UPS系统比并联冗余或隔离冗余系统简单、便宜。最普通的方法是用两台单机UPS和LBS构成双母线分布冗余UPS系统。不需要增加系统级控制设备。由于采用了双母线和静态转换开关，使单电源负载也具有类似于双电源负载的功能性。因此，分布冗余UPS系统在进行预防性定期维护时的风险较小。 4 结束语

　　由于国际上UPS 的名称尚未统一，有些UPS 的名称容易引起混淆；而且，其性能与其名称不符。 IEC62040 规定了新的标准化UPS 名称和系统结构，以及UPS性能分类方法。UPS 性