如何提高网络服务器等重要负载供电的可靠性

如何提高网络服务器等重要负载供电的可靠性 HOW TO IMPROVE THE RELIABILITY OF THE POWER SUPPLY OF THE IMPORTANCE LOADS SUCH AS THE NETWORK SERVER翟玉杰 中国联通沈阳分公司 邮编110021 核心词：UPS 网络服务器 冗余设计 可靠性分析 摘要：网络服务器等重要负载供电的可靠性不仅取决于UPS、配电线路、服务器设备电源的可靠性，并且还取决于冗余设计的可靠性。因此科学地选择UPS设备的类型、容量、冗余方式对于提高供电的可靠性具有非常重要的意义。文章通过图表分析、公式计算等通俗易懂方式具体论述了单套UPS系统n+1、1+n、n+m冗余电路的可靠性；两套1+1并机冗余UPS系统输出双路总线、双路零切换全冗余电路的可靠性，进一步浅出地给出了多种设计方案的可靠度分析和计算措施，可供电源设计时参照使用。众所周知，当今社会和经济生活对信息网络的精确度和时效性的规定越来越高，从某种意义上讲，信息就是效率和财富。因此对于电信、金融、证券等行业的网络服务器等重要负载而言，一旦浮现电源中断故障，就也许导致巨大的经济损失，因此网络服务器等重要负载供电的可靠性已经成为信息网络安全的首要问题。一、 可靠性概述可靠性的指标之一是可靠度 R（t），它是指产品在规定的条件下，在规定的时间内、产品完毕规定功能的概率。它是时间的函数，记作R(t)。显而易见，可靠度 R（t）是时间的概率分布函数，表达产品在时刻0处在完好状态时，从0时刻届时刻t的时间间隔内正常工作的概率。 R（t）=P(Tt) （公式1）可靠度 R（t）的时间分布曲线如图1。 图1众所周知，产品的可靠性随着工作时间的延长而越来越小。由图1可见：当t=0时，R(0)=1;当t=时，R()=0。我们把t时刻尚未失效的产品，在该时刻后的单位时间内发生失效的概率与t时刻尚未失效的产品数之比称为瞬时失效率(Failure Rate)，用 l (t)表达，简称失效率。它反映电源系统或设备在t时刻失效的速率,也称为瞬时失效率。电源系统或设备的失效率遵循下面的浴盆曲线：瞬时失效率（t）偶尔失效期初期失效期损耗失效期规定的失效率使用寿命时间t图2电源系统或设备在运营初期的故障失效率（t）较高，如图2，重要是由于设计缺陷、元器件质量、制造技术、安装调试问题等方面产生的系统故障，一般成批浮现，称为初期失效期。设备出厂迈进行整机检查和环境老化解决是避免初期失效的重要措施。初期失效的问题所有发现和解决后，电源系统或设备失效率（t）迅速下降，趋于稳定，始终到寿命后期的故障高发阶段为止，很少发生失效，故障的产生因素具有随机性，这个期间叫做偶尔失效期。在偶尔失效期内，失效率（t）近似为常数，这一阶段是电源系统或设备的可靠工作期，也是最佳状态期，电源系统或设备的使用寿命重要取决于这一阶段的时间。电源系统或设备在偶尔失效期内的失效服从指数分布，其可靠度： （公式2） 偶尔失效期也决定着产品的寿命。对可维修产品而言，其平均寿命是指两次故障间的时间平均值，称平均故障间隔时间，用MTBF表达（Mean Time Between Failures）。它代表的物理含义是电源系统或设备无端障工作时间的平均值。 （公式3）从公式5我们可以得出，电源系统或设备的平均无端障工作时间与瞬时失效率成倒数关系。称平均故障间隔时间长，瞬时失效率就低。二、 UPS主机的选型对于网络服务器等重要负载而言，只要浮现瞬间的供电中断故障，就也许会导致网络瘫痪，那时无论釆用什么措施来缩短UPS的维修时间，也无法弥补长达几十分钟到几小时的网络恢复时间所导致的危害。因此给网络服务器等重要负载供电的设备必须选用MTBF指标高的、性能先进的名牌产品。 MTBF参数是电源系统或设备选型最重要的指标之一。YD/T1051-通信局（站）电源系统总技术规定对交流不间断电源设备的可靠性规定如下：在使用寿命期间内，MTBF应1105h，即11.4年，目迈进入中国市场UPS的MTBF一般都在10万小时以上，有的UPS标明MTBF是330万小时，不同品牌UPS的可靠性指标是有明显差别的。大量的UPS运营实践表白：额定输出功率不小于15KVA的大容量UPS，其MTBF值较大，可靠性也较高。因此，当我们在规划、设计给IDC机房/电信机房网络服务器等重要负载供电的UPS时，应尽量地选用大容量的UPS主机和釆用集中供电设计方案。选择UPS的额定容量的基本原则是总视在功率、总有功功率P、总无功功率都必须满足负载规定。选择UPS的额定容量时还必须考虑冲击电流、峰值电流、过载能力、负载突变等因素，必要时进行补偿。此外UPS的额定容量不适宜接近负载功率。由于UPS长期处在重载运营状态，逆变器输出波形将发生畸变，输出电压会大幅度波动，导致UPS的性能和可靠性下降，因此极易导致网络服务器等重要负载损坏和UPS逆变器损坏；UPS额定容量也不适宜较负载过大，UPS过度轻载运营虽有助于减少逆变器的损坏概率，但也许导致大量的空载损耗和蓄电池的深度放电。因此UPS负载量不适宜长期超过其额定容量的70%，也不应低于其额定容量的20%。双变换在线式UPS电源可以保证负载与市电处在真正“隔离”状态，十分有助于避免来自市电的多种“干扰”串入到顾客的负载上，其解决电网干扰的能力最强。为保证网络服务器等重要负载的正常工作，尽量发明优良的电源运营环境，因此应首选双变换在线式UPS。在线式UPS有高频机和工频机两种机型。高频机输出一般不带隔离变压器，输出零线一般存在高频电流，重要来自UPS高频逆变器的脉动电流、负载的谐波干扰等，其干扰电压不仅数值高并且难以消除，容易提高输出端的零-地电压。工频机一般带隔离变压器，其输出端的零地电压较低，并且高频分量较少。大量运营实践证明，如果UPS输出端中线对地线的“干扰”电位不小于1V，容易导致计算机网络数据通讯的误码率增高。因此对于计算机网络的通信安全来讲，减少零-地电压非常重要。尚有某些负载规定输入与输出全隔离，因此UPS必须配备输出隔离变压器。但需要注意的是，工频UPS虽然原则配备输出变压器，但其隔离效果不一定完善，重要是由于某些工频UPS的旁路电源连接到UPS的市电输入，因此UPS的输出隔离变压器的中性线与UPS输入市电的零线也连通，因此只有带双隔离变压器才干将逆变输出与UPS市电输入和旁路输入完全隔离。工频机在抗干扰方面优于高频机，因此对于给网络服务器等重要负载供电的UPS还应以工频机为首选。选择UPS除了根据多种UPS的抗干扰性能以外，还应参照UPS的设计、制造、配套、服务等综合质量，应选择全数字化、高原则的常规指标、高效率低噪声的UPS。大型UPS应具有蓄电池智能化管理功能，以延长电池的寿命。必须选用高质量的蓄电池才干保证UPS主机的可靠性。鉴于市场上的密封免维护蓄电池质量良莠不齐，蓄电池的品牌的选择顺序应当是：国际的名牌厂家、国内的合资公司、引进技术生产的大型国内公司、一般国内公司。就蓄电池的选型方面来说：阀控吸附式蓄电池比阀控式胶体蓄电池寿命短，12V蓄电池比2V蓄电池的寿命短。综上所述，选购UPS应遵循如下基本原则：1) 选择抗干扰性能较好的在线双变换式工频UPS主机。2) 选择旁路输出带隔离变压器的UPS。3) 输入功率因素不小于0.9的UPS，具有恒压限流功能的UPS。4) 选择优秀品牌和负载量在20%70%的UPS主机。5) 选择优秀品牌和总容量2h的2组的蓄电池组。6) 选择电磁兼容性好、电池自动管理功强的UPS。7) 选择操作简便，可以避免误操作的UPS。8) 选择并机冗余性能较好的UPS。9) 选择操作简便，可以避免误操作的UPS。 三、 UPS并机系统的可靠性随着Internet网络、电子商务、IDC机房的飞速发展，顾客对UPS电源系统的可靠性提出了更高的规定，但是，如果从UPS单机的角度来看，无论其技术如何发展，仍然挣脱不了容量和可靠性的限制。这是由于对于可靠性为99.999 的UPS产品来说 ，它在一年中也许导致的互联网的停机时间长达315s，虽然将UPS产品的可靠性提高到99.999999 ，在一年中也许导致的停机时间仍有320ms之长。对于IDC机房而言，如果真的发生长达320ms的停机故障 ，它会带来巨大的损失。这是由于目前多数计算机所容许的瞬间供电中断时间为1018ms，否则就会导致网络服务器的重新启动或硬盘损坏。因此，要想保证网络服务器等重要负载持续不间断的运营，单纯靠提高UPS单机的可靠性是没有出路的。我们只能制备出故障率越来越低的UPS产品，还制造不出故障率为零的UPS产品。1. 解决UPS输出单点瓶颈的措施那么如何实现UPS的容量和可靠性的提高呢？在单机的基本上，我们可以通过增长一定的冗余来提高UPS电源系统的可靠性。当使用1台UPS向网络电源系统供电，一旦这台UPS浮现故障而断电，整个网络就会瘫痪,这就形成了单点瓶颈。解决UPS输出单点瓶颈的重要措施有如下三种：1) 双机主从式热备份。将作为从机的UPS输出接到主机的旁路输入，平时由主机供电，从机处在备份。当主机故障时，负载切换至主机旁路，由从机承当供电任务。此电源系统构造和控制比较简朴，但存在两机的元件老化限度不均匀、电源系统负载不能超过单机容量并且后来无法扩容的缺陷。2) 并机式热备份。两台或多台UPS并联运营，同步向负载均分供电，当其中一台故障时，该UPS从电源系统中脱离，由剩余UPS均分负载。此方案的长处是易于扩容，通过冗余备份可以提高供电的可靠性，但也存在各UPS在向负载供电同步，还在UPS内部的逆变器间形成环流缺陷，当环流过大，将直接危及逆变器安全。一般来说，供电电源系统中并机数量越多，UPS电源系统发生故障的概率也越大。3) 选择式热备份。两台UPS同步工作，通过静态开关选择其中一台UPS的输出向负载供电，UPS分别互为备用，只有当两台UPS同步故障时，电源系统将负载切至两台UPS共同的静态旁路，由市电继续向负载供电。该方案没有上述故障点，任何一台UPS局部或整体发生故障，电源系统仍能继续向负载供电，由于只有一台逆变器真正输出，故也不存在逆变器间的环流，但是静态开关成了单点瓶颈，此模式类似单机运营模式，带载能力相对差且不易扩容。以上三种冗余方式中，并机式热备份可靠性最高。即由2台以上的UPS并联向网络电源系统供电，至少冗余一台UPS的容量，那末虽然1台UPS出了故障，其她的UPS仍可正常向网络电源系统供电，没有单路瓶颈问题，这样UPS电源系统可靠性就大大提高了。2. 并联系统构造的可靠性2台或2台以上UPS并机工作，只要有一台UPS不失效就能保证整个系统正常工作的并机系统叫做并联冗余系统，其可靠性构造如图3。图3根据图3，我们得出并联电源系统的各构成部分必须同步发生故障才干引起电源系统的失效，因此并联电源系统的总可靠度R(t)为： RS(t)=1-1-R1(t)1-R2(t)1-Rn(t) （公式4）从公式18可见并联的电源子系统越多，电源系统的总可靠度越大。并联电源系统的总可靠度不小于任何一种子系统的可靠度。因此当一台UPS构成的电源系统的可靠性指标无法满足网络服务器等重要负载规定期，我们可以采用增长并联UPS的数量来增长电源系统的可靠性。UPS并联构成的电源系统不仅可以提高UPS的可靠性，并且还能增长UPS电源系统的容量。3. 两台UPS并机冗余UPS主机可以通过外加并机柜方式并联，并机柜提供同步和均流控制，同步提供并联电源系统的总静态旁路；也可以在每台UPS内安装一套逻辑控制板，控制各台机器的同步及均流输出，UPS输出直接.并联。UPS并联必须满足如下条件： 1) 相位和幅值相似，以保证UPS之间无破坏性的环流产生。2) 负载均分。两台UPS并联后，每台UPS输出电流均为负载电流的一半。 3) 统一切换。当并联UPS电源系统中任何一台的逆变器浮现故障（涉及过载、短路和电池过放电而停止工作等）时，均不能将自身的负载单独转到旁路通道，而是将负载分派到与其并联的其他UPS上去，只有并联电源系统中所有UPS的逆变器都停止工作时，才集体转到旁路上。目前的并联电源系统中，重要是涉及整流器输出并联、逆变器输出并联、静态旁路并联。正常时两台整流器同步向两逆变器供电，并向两组电池充电，蓄电池组也可以并联，甚至几台UPS公用一套电池组。两台UPS平时可各带50负载，当一台UPS有故障时，另一台可带100负载继续供电。当两台UPS同步有故障时，可经UPS静态旁路开关转到旁路供电。图4是两台UPS并联冗余连接的原理图。图4图4就是把2台具有直接并机功能的UPS输出端直接连接在一起，UPS内置的并机板实现并机UPS的输出同相位、等电压、负载均分，并机UPS之间的环流不不小于1%，同步UPS具有的高档并机管理功能，使得整个并机电源系统的操作与单机的操作完全相似，通过操作并机电源系统中任何一台UPS的面板，就可以操作整个并机电源系统。该电源系统将两台UPS的电池组输入，整流器输出及逆变器输出并联，并共用旁路，正常时两台整流器同步向两逆变器供电，并向蓄电池组充电。蓄电池组是影响UPS解决电源故障能力的核心部件之一，因此蓄电池组应采用并联冗余，同步两台UPS的整流器也应采用并联工作的方式。这样可以大大减少蓄电池或整流器失效对UPS所产生的影响。四、 1+n并机冗余电源系统的可靠性1+n并联冗余即1台UPS工作，n台UPS并联冗余，1+n并联冗余系统中只要有1台UPS正常工作，网络服务器等重要负载就能保证正常工作。1+n电源系统的可靠度为： （公式5）1+ n并机冗余电源系统n=09的可靠性分布如图5。图5由图5可见，随着并机数量的增长，1+n并机冗余电源系统的可靠度也随着增长，但是并非随n的增长而线性增长，随着并机数量的增长，1+n并机冗余电源系统的可靠性增长幅度逐渐减小，特别当单机可靠度达到0.9以上、n由1增长到2及以上时，即1+1增长到1+2以上时，系统总可靠度的增长效果不明显。显而易见1+1并机冗余电源系统的可靠性增长幅度最大。此外在1+n并机冗余电源系统中，n2时，工程造价过高，一般工程很难承受，因此实际中很少采用n2的1+ n并机冗余电源系统。n台UPS并联，必须保证每台UPS的输出电流是总输出电流的1/n，至少其互相之间的最大不平衡度要在规定范畴内（一般是不不小于2%）。这个指标就限制了并联台数的增长，在市面上，我们可以看到各个品牌实现并机的台数也不完全同样，一般可做到4台并联，有的可高达9台并联。五、 n+1并机冗余电源系统的可靠性n+1并机冗余电源系统是在n台UPS并机工作的基本上，再并联一台的UPS单机进行冗余备份。n+1并机冗余供电系统中有任何1台设备失效，系统都能正常工作，因此n+1并机冗余电源系统又叫做表决电源系统，在实际应用中被广泛采用。为使n+1并机冗余电源系统具有必要的“容错”功能，规定顾客的最大负载量不应超过n台UPS单机的总输出功率。当n+1并机冗余电源系统正常工作时，由n1台UPS单机来平均分肩负载电流。当某台UPS出故障时，其他的UPS将自动重新分肩负载电流。在转换期间，UPS的输出供电没有任何间断，完全保证负载持续运营的需要。在故障UPS维修完毕后，同样可以无间断地重新并入电源系统。n+1并机冗余系统的可靠度计算如公式6。 ( n1) （公式6）n +1并机冗余系统，n=19时的可靠度如图6。图6从图6中可以看出n越大n+1并机冗余系统的可靠度越低；当单机可靠度不小于90%，并且n4时，n+1冗余系统的可靠度与单机可靠度相比有所加强；当n5时，n+1冗余系统的可靠度一般比单机可靠度小。这时要提高n+1并机冗余电源系统的可靠性，必须提高单机的可靠度。从图6可见当n=2、单机可靠度50%时，n+1冗余并机系统的可靠度不不小于单机的可靠度，而当n=2、单机可靠度50%时，n+1冗余并机系统的可靠度不小于单机的可靠度。即： 2+1并机冗余电源系统只要单机可靠度不小于0.5，系统的可靠度比单机有了较大幅度的增高。2+1并机冗余电源系统就是（2/3）表决电源系统，其电源系统可靠度计算公式为：-2 （公式7）因此，当最经济可靠的“11”型并机冗余电源系统容量不能满足负载规定期，“ 21” 型UPS并机冗余电源系统就成为最佳选择。在设计相似输出功率的电源系统时，宜选用UPS单机容量大、可靠性高、并机数量少的n1型冗余并机电源系统，典型配备为1+1和21 冗余并机电源系统。不适宜选用UPS单机容量小、可靠性低、并机数量多的n1型冗余并机电源系统，例如：51及以上并机电源系统。这是由于后者存在故障率高、设备采购成本高、机房局部承重超标等弊端。因此给网络服务器等重要负载供电的UPS并机台数增长到3台以上时，就应当采用分散供电，重新建设冗余并机电源系统.六、 n + m并联冗余电源系统的可靠性随着国民经济的发展网络设备的不断增长，对UPS容量的规定越来越大。大容量的UPS供电系统有两种构成方式：一种是采用单台大容量UPS；另一种是在UPS单机内部采用功率模块构成nm冗余并联构造。前者的缺陷是成本高、可靠性差，一旦浮现故障将会引起供电瘫痪。后者的好处是提高了供电的灵活性，提高了UPS的可靠性、同步动态响应快，可以实现原则化，便于维修更换等。在设计UPS供电电源系统时，应时刻牢记：可靠性第一、成本第二，即成本服从于可靠性的设计原则。当电源系统必须扩容并机时，n + m是目前最可靠的供电构造。 nm冗余并联技术是专门为了提高UPS的可靠性和热维修,也称作热插拔和热更换（hotplug in）而采用的一种新技术。所谓nm冗余并联，是指在一种UPS单机内部，采用nm个相似的电源模块（power supply units，简称PSU）并联构成UPS整机。其中n代表向负载提供额定电流的模块个数，m代表冗余模块个数，也就是电源系统可以同步承受的故障UPS数，当m越大，电源系统的可靠度就会越高，但UPS电源系统的成本也越高。在正常运营时UPS由nm个模块并联向负载供电，每个模块平均承当1/(nm)的负载电流，当其中某一种或k个（km）模块故障时，就自行退出供电，而由剩余的n（mk）个模块继续均分负载电流，从而保证了网络服务器等重要负载的不间断供电。n + m并联冗余电源系统也就是n/(n + m)表决电源系统，其可靠度的计算公式如公式8。 （公式8）单机可靠度为0.9、0.8、0.7时，并机数量n为110台、冗余数量m为010台的电源系统可靠度分布如图7、图8、图9。 图7 图8 图9n+1并机冗余电源系统的可靠度不能满足规定期，必须采用(n + m)并机冗余电源系统，比较图7、图8、图9三个图形中可以看出:随着冗余数量m增长，(n + m)并机冗余电源系统的可靠度开始增长较快，后来趋缓，也就是说冗余数量m超过n时，再继续增长m，对于提高(n+m)并机冗余电源系统的可靠度没有明显效果。因此冗余数量m的选定应根据并机数量n和单机可靠度共同来拟定，单机可靠度低，冗余数量m应当增长，一般来说mn；当并机数量n增长时，m也应当增长。综上所述，提高UPS电源系统给网络服务器等重要负载供电的可靠性除了选择优秀的UPS主机以外，采用1+1、2+1或者n+m并机冗余电源系统是提高系统容量和可靠性核心。单路瓶颈问题是制约UPS供电系统可靠性的重要症结，而解决单路瓶颈问题的唯一途径就是采用合适的并联冗余。当单机容量可以满足负载需要时就尽量采用1+1并联冗余系统；当必须两台以上并联才干满足负载需要时，就采用2+1或n+m（mn）并机组和系统。七、 两台UPS 1+1冗余并机给网络服务器单路供电的可靠度据有关资料记录：79%的故障来源于输出端与负载之间的供电线路，例如保险丝烧毁、断路器跳闸、不慎“短路”等；11%的故障来源于UPS机组及电池组；其她故障占10%左右。因此提高UPS电源系统给网络服务器等重要负载供电的可靠性除了建设优秀的UPS并机冗余电源系统以外，还必须注重和改善网络服务器等重要负载的输入配电电路和电源的可靠性。这些构成部分看起来比较简朴，实际的故障率却高于UPS电源系统，重要因素是诸多配供电线路采用单路空开输出到单路网络服务器电源，对网络服务器来说存在着严重的单路瓶颈。图13就是采用1+1并机冗余的UPS电源系统，从UPS配电箱单路输出给单路网络服务器电源的电路模型。前部市电通过ATS进入通信电源机房的交流配电屏（柜），从交流配电柜的两个断路器接到两台UPS的市电输入端，两台UPS的输出直接在UPS配电箱并联或通过并机柜并联，然后连接到UPS配电箱。UPS并机冗余供电方式同步具有容错和扩容双重功能，是目前比较抱负的并机冗余方式之一，但是给网络服务器等重要负载的供电只能从输出配电箱单路引出，因此仍然存在从市电输入机房市电输入开关机房交流屏和从UPS并机输出配电箱支路开关网络服务器插座网络服务器电源的两个单路的瓶颈。图10为计算以便，临时不考虑旁路通道和维修通道的辅助作用，把蓄电池和UPS主机的可靠度性合在一起计算UPS整机的可靠度。假设市电的可靠度为1，假定UPS供电系统各构成部分的可靠度如表1。机房市电输入开关（R1）交流屏UPS支路开关（R2）UPS整机（R3）UPS并机配电箱(柜) （R4）UPS输出支路开关（R5）网络服务器插座（R6）网络服务器开关电源（R7）自动切换静态开关（R8)0.99980.99980.9990 0.99970.99980.9950.99920.9995表1网络服务器设备电源的可靠度计算如公式9：Rs=R1*R2*1-（1- R3*R4）*R5*R6*R7=0.99361 （公式9）从公式9中可见两台UPS并机后单路输出供电的电路模型中网络服务器电源的可靠度较低，同步也低于表9中电源系统各构成部分的可靠度。重要因素是UPS输入和输出两侧都存在单路瓶颈。它们任何一种环节出故障都会使网络服务器宕机。八、 两台独立工作的UPS分别给两路网络服务器冗余电源供电的可靠度 在UPS输入侧建立同步工作或者无中断切换的两路市电是很难的，但是我们可以想措施建立网络服务器等重要负载的双路输入电源，即双路供电。具体解决方案如下：1) 网络服务器设立硬件双备份，由UPS输出配电箱内的两个独立的分路开关分别输出到网络服务器的两个插座上，如图11、图12。限于技术和成本条件的限制，有些重要负载的附属设备如：SCP中的网络互换机、路由器、防火墙等采用单电源供电方式，为了提高可靠性只能而采用了两套硬件双备份的配备方案，保证在一路网络服务器电源发生故障的状况下，仍然有一种网络服务器正常供电，因此大大提高了网络服务器电源的可靠性。2) 配备SSI原则并机冗余电源的网络服务器。一台配备了SSI原则的并机冗余电源的网络服务器具有两个电源插头，分别接到两路电源插座上，如图11、图12。图11是两台UPS不并机，分别独立输出两路给网络服务器的两路冗余电源供电的具体电路模型。图11两台UPS分别独立输出两路给网络服务器设备电源供电的可靠度计算如公式10。Rs=R1*R2*1-（1-R3*R5*R6*R7）2 =0.99955 （公式10）九、 两台UPS 1+1冗余并机分别给两路网络服务器冗余电源供电的可靠度两台UPS 1+1冗余并机，输出双路分别给两路网络服务器冗余电源供电。其电路模型如图12：图12十、 两台UPS 1+1冗余并机分别给两路网络服务器冗余电源供电的可靠度计算如公式11。Rs=R1*R2*1-（1- R3*R4） *1-（1- R5*R6*R7） =0.99956 （公式11）十一、 两套1+1并机冗余的UPS系统输出双路总线分别给两路网络服务器冗余电源供电的可靠度对于具有两套UPS并机电源系统的通信机房，其网络服务器等重要负载供电可以采用每套UPS并机冗余电源系统各输出一路总线，分别给网络服务器电源供电。具体电路构造如图13。图13两套1+1并机冗余的UPS系统输出双路总线分别给两路网络服务器冗余电源供电的可靠度计算如公式12。Rs=1-1-R1*R2*1-（1- R3*R4） * R5*R6*R7 =0.999959 （公式12）十二、 两套1+1并机冗余的UPS系统输出双路总线单路零切换给网络服务器冗余电源供电的可靠度对于只有一路输入的网络服务器等重要负载，除了1+1并机冗余的UPS单路输出给网络服务器单电源供电以外，还可以运用两套1+1并机冗余的UPS输出的双路总线，采用零切换切换给网络服务器单电源供电的方式，两套1+1并机冗余的UPS电源系统平时需要同步工作，分别提供一路输出作为总线电源，同步1+1并机冗余的UPS电源系统也可以给各自的其她负载提供电源。通过零切换静态开关给网络服务器等重要负载提供单路电源，静态开关平时只使用一套并机电源系统的总线支路输出，当发生故障时自动切换到另一套并机电源系统的总线支路上。将正常工作的1+1并机冗余的UPS的输出电压不间断地转接过来，保证了供电的持续性。其电路模型如图14。图14两套1+1并机冗余的UPS系统输出双路总线零切换单路给网络服务器冗余电源供电的可靠度计算如公式13。Rs=1-1-R1*R2*1-（1- R3*R4） * R5*R82* R6*R7=0.998399 （公式13）十三、 综述上述多种网络服务器供电的相对可靠度计算如表2。序号UPS和网络服务器电源的供电系统构成方式系统的相对可靠度1两台UPS 1+1冗余并机给网络服务器单路供电0.993612两台UPS分别独立输出两路给网络服务器设备电源供电0.999553两台UPS 1+1冗余并机分别给两路网络服务器冗余电源供电0.999564两套1+1并机冗余的UPS系统输出双路总线分别给两路网络服务器冗余电源供电0.999955两套1+1并机冗余的UPS系统输出双路总线单路零切换给网络服务器冗余电源供电0.99839表2从表2中可以得出：1. 两台UPS 1+1冗余并机给网络服务器单路供电的可靠度最低，重要因素在于网络服务器电源存在单路瓶颈；另一方面两套1+1并机冗余的UPS系统输出双路总线单路零切换给网络服务器冗余电源供的可靠度比前者有了改善，证明零切换虽然解决网络服务器电源的单路瓶颈问题，但是增长了零切换静态开关和同步控制器的单路瓶颈，可靠度虽然没有明显增长，但是负载可以在两个可靠度很高的总线上切换，在无法解决网络服务器电源单路瓶颈的前提下，此方案不失为较好方案。2. 两台UPS 1+1冗余并机分别给两路网络服务器冗余电源供电的可靠度比两台UPS分别独立输出两路给网络服务器设备电源供电的可靠度略高，但是比两台UPS 1+1冗余并机给网络服务器单路供电的可靠度高诸多，阐明网络服务器电源单路瓶颈即：网络服务器单路电源的可靠度较低，制约了前面的两台UPS并联所提好的可靠度。3. 两台UPS先并联再输出到网络服务器电源比不并联单独输出到网络服务器电源并联的可靠度高，即构成部分的两路电源系统，并联多的比并联少的系统可靠度高。4. 两套1+1并机冗余的UPS系统输出双路总线分别给两路网络服务器冗余电源供电的可靠度比两台UPS 1+1冗余并机分别给两路网络服务器冗余电源供电的可靠度高出1个数量级，是目前给网络服务器等重要负载供电方案中可靠度最高的方案。5. 新建两套1+1并机冗余的UPS系统的成本较高，运用通信机房既有的两套1+1并机冗余的UPS系统，输出双路总线和输出双路总线单路零切换给网络服务器冗余电源供电还是可行的。提高网络服务器等重要设备供电的可靠性的核心在于消除单路瓶颈，除了采用并机冗余提高UPS电源系统的可靠性以外，我们还应采用合理的供电分派冗余电路以及网络服务器电源冗余来提高网络服务器等重要负载的供电可靠性。在具体设计网络服务器等重要负载的供电系统时，必须遵循如下原则：1) 选用输入功率因数高、整流输入及旁路输入均与输出隔离的双变换工频UPS。2) 选用高质量的市电供电和UPS主旁路分开的双路输入供电系统。3) 科学设计多级具有保护功能的输入配电电源系统，避免发生越级跳闸或同步跳闸事故。4) 在配电电源系统中对的地选配防雷击、抗浪涌克制器等。5) 尽量使用双路冗余供电。条件容许时，应尽量减少多机并机系统中UPS单机的数量。6) 并联冗余应从负载输入开始，尽量接近负载。并联冗余电源系统越多可靠性越好7) 科学设计UPS电源系统的输出冗余和配电保护。8) 有条件时选用品有冗余功能的网络服务器电源，单输入供电的网络服务器等重要负载应采用双备份构造。9) 两套并机电源系统输出双路总线配合双路网络服务器电源的供电系统的可靠度最高。