详解UPS不间断电源设计配置中的N系统

　　什么是“N”？

　　说明：在UPS不间断电源设计配置的计算过程中，通常采用字母“N”来指代UPS不间断电源设计配置。例如，并联冗余系统也称作N+1设计，而双系统设计可以用2N来表示。“N”可以简单地定义为关键负载的“need（需求）”。换而言之，即满足所保护设备供电量的电源容量。我们可以用RAID（独立磁盘冗余阵列）系统等IT设备来解释“N”的用途。例如，如果存储容量需要4个磁盘，且RAID系统正好包含4个磁盘，则称这是一个“N”设计。反之，如果RAID系统有5个磁盘，而存储容量只需要4个磁盘，则为“N+1”设计。

　　一直以来，在规划关键负载电源时，必须充分考虑以后的发展，以使UPS系统可以为负载提供10或15年的支持。事实证明，按照这一原则进行规划是很困难的。20世纪90年代，为便于提供讨论框架并比较各种设施，曾提出了“瓦特/单位面积”的概念。但由于人们对“单位面积”的含义无法达成共识，这种电源度量指标造成了很多误解。近来，伴随着技术精简的大趋势，人们逐渐采用“瓦特/机架”的概念来表示系统容量。事实证明，由于单位空间内的机架数量很容易统计，因此这种度量方式的准确性更高。无论如何选择负载“N”，有一点很重要，那就是应当从一开始便选择好配置方案，使设计过程沿着正确的方向进行。

　　简而言之，N系统指由单个UPS不间断电源模块或容量与关键负载规划容量相等的一组并联UPS不间断电源模块构成的系统。迄今为止，这种类型的系统是UPS不间断电源行业中使用最为广泛的配置。办公桌下的小型UPS不间断电源即属于N配置。同样，对于规划设计容量为400kW，面积为500平方米（5000平方英尺的计算机房，如果采用单个400kW的UPS电源或在公共总线上采用两个并联的200kWUPS，那么也属于N配置。因此，可以将N配置视作为关键负载供电的最低要求。

　　与小型UPS电源不同，超出单相容量（大约为20kW）的系统都设置有内部静态旁路开关，以便在UPS电源模块出现内部问题时，将负载安全地转换到市电。UPS到静态旁路的转换点都经过制造商的仔细选取，以便为关键负载提供最妥善的保护，同时也保护UPS电源模块本身不会受到损害。下面举例说明了这些保护措施中的一种措施：在三相UPS不间断电源应用中，模块通常都具有额定过载能力指标。该指标的一种表述形式为“模块将承载125%的额定负载达10分钟”。因此，一旦负载达到额定值的125%，模块将启动一个计时程序，其内部时钟将开始倒数10分钟。10分钟后，如果负载仍未恢复到正常水平，则模块会将负载安全地转换到静态旁路。启用旁路的情况还有很多种，UPS电源模块的规格说明中会对此进行详细阐述。

　　扩充N配置的一种方式是为系统提供“维护”或“外部”旁路。若采用外部旁路，那么在需要进行维护时，可以将整个UPS不间断电源系统（模块和静态旁路）安全的关闭。维护旁路与UPS电源共用一个配电盘，并且与UPS输出端直接相连。当然，正常情况下这条电路处于断开状，仅当UPS电源模块转换到静态旁路时才合上。在设计过程中，必须采取某些措施以防止当UPS电源未转换到静态旁路时，维护旁路电路接通，如果安装正确，维护旁路可确保UPS电源模块安全运行而无需担心负载停机，因而是系统中一个极为重要的组件。

　　大多数“N”系统配置，尤其是低于100kW的配置，都用于对整个电力系统配置无特殊要求的建筑环境中。建筑物的电力系统一般都采用“N”配置，因此，“N”UPS配置刚好可满足这种情况。

　　“N”系统的缺点

　　可用性有限，因为如果UPS模块出现故障，负载将转换到旁路供电，从而处于无保护电源下。

　　在UPS、电池或下游设备维护期间，负载处于无保护电源下（通常，这种情况每年至少会发生一次，而且往往会持续2-4小时）。

　　缺乏冗余，限制了在UPS电源发生故障时对负载的保护能力。

　　存在多个单故障点，这意味着系统的可靠性由其最薄弱的环节决定。