内容摘要：统计资料显示，在信息网络机房中仅配置"N+1"UPS冗余供电系统，并不能消除"网络瘫痪"故障.为确保为于互联网上的关键网络设备.如服务器的安全运行，有必要在双总线输出线路中配置"负载自动切换开关"，以便向各种网络设备提供"信息网络"级的优质电源.采用DSP全数字技术及多重冗余调控技术设计的负载自动切换开关，可使网络供电系统获得如下优点：消除”单点瓶颈”故障隐患，提高UPS的可利用率，提高供电质量的”择优供电”功能;增強网络设备运行的安全性的”故障隔离”保护功能等.本文详细地分析和讨论负载自动切换开关的型号、工作原理、执行安全切换操作的前提条件、工作模式、技术参数、选用主语事项及供电系统的设计方案。
叙词：负载自动切换开关 “单点瓶颈”故障隐患 择优供电 故障隔离
Abstract：The related statistICs have shown that"N+1"type of the parallel-redundant UPS system CAN not eliminate the failure of the network paralysis in the network room completely.In order to ensure reliable and safe operation or the key network eQUIPments,such as servers,which are supplied by two or three independent power supplies,it is necessary that the dual-bus type of the parallel-redundant UPS system should be equipped with the automatic Static Transfer Switches(STS).Therefore,a variety of network equipments can be supplied by a so-calLED"information network"level of high quality sources.Due to that new STS are designed and made by new DSP and multi-redundant logic control techiques,it can provide the following superiorities for network equipments:the eliminationg of "single-point"type the failures;the choose of higher quality of power supply from two independent sources;the isolation of the failsures;the increase of the reliability and fault tolerance for UPS system and so on.The type of the load transfer switches,the operation and matters needing attention,the design schemes of the parallel-redundant UPS system with dual-bus type of output circuits are studied and analyzed in detailed.
Keyword：automatic Static Transfer Switches(STS)
1 配置负载自动切换开关的必要性
当今的市场经济和社会活动对信息网络(互联网、电信网、工业自动化控制网、政府的电子政务网站等)的依赖程度是如此之高，那怕是仅几分钟的“网络瘫痪”就可能会给公司，企业及行政管理机构的销售，经营管理、社会生活的正常运行、声誉、及公众形象带来难以估量的损失。鉴于公众对“信息网络”的正常运营服务所期望的高度“时效性”，为此要求负责向它供电的UPS供电系统必须具有提供100%”高可利用率”的供电能力。目前，常采用的技术措施之一是：在各种重要的信息网络机房中、配置“N+1”型UPS冗余并机系统, 从而为确保各种网络设备能安全、可靠地处理/传输/存储数据和各种信息资料创造出优良的电源运行环境。多年来的运行实践证明：“N+1”UPS冗余并机系统具有如下技术优势：
增强UPS供电系统的“容错”功能：在由“N+1”台UPS所构成的UPS冗余并机系统的运行中，如果其中某台UPS因故”出故障”时、剩下的N台UPS具有足够的”带载能力”向后接的网络设备提供纯洁的、稳压的UPS逆变器电源，从而确保各种网络设备的安全运行。这意味着：对于这样的带“容错”功能的UPS冗余供电系统而言，即使在遇到某台UPS因故出故障时，它仍能向它的负载提供具有100%“高可利用率”的高品质电源。
提高UPS供电系统的可靠性：例如“1+1”并机系统的平均无故障工作时间(MTBF)是UPS单机6倍左右。如果再考虑到：当今的中、大型UPS的MTBF值已高达40-50万小时的话，“1+1”UPS冗余供电系统的MTBF值可达250万小时左右。同普通市电电源的99.9%的“可利用率”相比，它可将UPS供电系统的”可利用率”提高到99.99997%以上。由此可见：它对提高供电系统的可靠性的作用是多么的巨大。
提高UPS供电系统的可维护性：它允许在UPS的逆变器电源供电的条件下、对位于UPS并机系统中的某台UPS单机执行”不带电”的定期维护/故障检修操作。
尽管在配置“N+1”型UPS冗余并机系统后、可极大地改善信息网络的供电环境。然而，近年来对当今IDC机房的运行状况的调查发现：仅靠“N+1”型UPS冗余并机系统并不可能100%地确保在它的输出端、再也不会出现”停电”事故。相关的统计资料证明：由于UPS的机型选配不当或输入配电系统/输出配电系统的设计不当而造成在UPS冗余并机系统中、出现从几十毫秒到几秒的“短暂停电”或超过几分钟的“长时间停电”的事故仍然時有发生(注：发生这种故障的相对比例很低)。众所周知：在“信息网络”的运行中，如果遇到出现超过20毫秒以上的“瞬间供电中断”故障发生时，就可能会导致服务器、小型计算机、网关等网络设备出现“开机自检”误动作(此时的服务器会在瞬间“自动关机”后，在极短的时间内、自动执行重新”开机启动”操作。这样一来，它必然会导致信息网络的操作系统和用户的应用软件破坏及关键数据的丢失)，从而致使“网络瘫痪”事故发生。相关的统计资料证明：一旦出现这种局面，要使信息网络恢复正常工作、往往需“耗时”短则几十分钟、长则到几小时以上，从而致使“网络瘫痪”事故的影响面被急剧地扩大。例如：某电信公司的电信网络在运行中，因UPS供电系统出现约3秒的“短暂供电中断”而导致其计费系统及电话号码的自动查询等关键系统停止工作，从而造成高达数百万元的营运损失及用户的大量投诉。为消除这种不幸事故的发生、所釆用的有效技术途径之一是配置如图1所示的UPS“双总线输出”供电系统。
图1： UPS“双总线输出”冗余供电系统控制柜图
从UPS-A和UPS-B两套UPS供电系统送出的两路交流电源负责向各种网络设备供电(注：在这里，UPS-A和B两套系统既可以是UPS单机、也可以是“N+1”型UPS冗余并机系统。在工作实践中，在重要的IDC机房中，常釆用“1+1”/“2+1” 型UPS冗余并机系统来作为它的网络设备的供电电源)。位于UPS“双总线输出”供电系统的输出端的网络设备可分为三大类：
(a) 非关键性的设备(例：打印机、复印机及供浏览网络用的PC机等)：
由于对非关键的设备而言，当因电源问题而造成它们发生“停止工作”的故障时，一般说来、它仅会给用户带来工作不便/工作时间的浪费的烦恼，并不会造成重大的经济损失。因此，仅向它们提供单路供电电源。
(b) 釆用“1+1”式冗余供电的、带“双电源输入端”的关键的网络设备(例：服务器、磁盘阵列机、网关等)：
对于带“双电源输入”的网络设备而言，从UPS-A和B的输出配电柜所输出的两路UPS电源被分别送到这种设备的两个输入端上。在这样的冗余式“双路交流电源”供电设计的条件下，当遇到某套UPS供电系统因故出现“停电”事故时，它也能确保这些IT设备的正常运行。通过对当今的信息网络机房的调查发现：因各类用户的网络设备的配置水平/更新的速度的不同、所釆用的“双电源输入”供电的网络设备在总网络设备的配置中所占的比例大约在30% 到90%之间(注：对于某些重要的服务器而言，它们甚至釆用“2+1”冗余式的“叁电源输入”供电设计方案)。
(c) 带”单电源输入端”的关键的网络设备：
为确保向位于“信息网络”中的关键“单电源输入”供电的网络设备提供365*24小时的高品质UPS电源，就需要配置一种“负载自动切换开关”(LTM：Load Transfer Module)。分别来自两套UPS并机系统A和B输出端的两路“逆变器电源”被送到“负载自动切换开关(LTM开关)”的两个输入端上。在此，用户可以通过调整它的系统参数设置的办法，将其中的一路UPS电源设置为“优先供电电源”、将另一路UPS电源设置为“备用电源”。正常工作时，“单电源输入”的负载同用户所指定的承担“优先供电”任务的UPS电源相接通。当这路“优先供电电源”因故“出故障”时，LTM开关将立即把用户的负载切换到处于正常工作状态下的“备用UPS逆变器电源”上。因此，利用这种”负载自动切换开关”就能消除可能出现在UPS并机系统的输出端与用户负载端之间的“单点瓶颈”故障隐患。这样一来，就能向用户的关键负载提供具有100%”高可利用率”供电特性的高品质的电源供应, 从而为”信息网络”能长期地、安全地和可靠地运行创造出优良的电源运行环境。
本文关键字：开关 防雷保护技术，电源动力技术 - 防雷保护技术
