串联热备份冗余供电系统

主机—从机型“串联热备份”冗余供电系统

配 置 方 案

UPS内部系统方框图

维修旁路 静态开关 旁路输入

SW 输出 整流器 逆变器 整流器输入 手动旁路维护开关

电池

注：UPS在作为单机工作时，旁路输入端与整流器输入端是连接在一起。

一． 串联热备份冗余系统对UPS电源的要求

该品牌UPS电源的输入必须为两路输入，即有独立的旁路输入和整流．．．．．．．．．．．．．器输入。 ．．．

二． 主机连接方法

1）

将1#UPS（作为从机）的输入电源线接入配电盘的SW1空气开关的下端口，输出电源线接到2#UPS（作为主机）的旁路输入接线端。

2）

将2#UPS（作为主机）的整流器输入电源线接入配电盘的SW2空气开关的下端口，输出电源线接到配电盘的输出总开关上。

3）

连接好1#电池组和2#电池组后，将两组电池组的电缆线（红色为电

池组正极，黑色为电池组负极）分别接到1#UPS和2#UPS的外接电池端口。

注意：在连接电源连接线、电池连接线时，一定要将接线端子紧固，．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．特别是在连接电池与电池的连接线时要特别注意。 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

三． 主从“串联热备份”冗余系统的连接示意图

1#UPS(从机)

2#UPS(主机)

Bypass 静态开关 Bypass 整流器 逆变器 电池 静态开关

四． 开机步骤： 1） 先开从机

闭合配电盘上的SW1开关,送人市电电源到1#UPS（从机）的输入端,再闭合该UPS的输入开关，然后启动逆变开关。1#UPS（从机）处于正常的在线工作模式。同时1#UPS（从机）输出送到2#UPS（主机）的旁路输入端。

整流器 电池 逆变器 输出

图一 主从“串联热备份”冗余系统正常工作模式

2） 再开主机

闭合配电盘的SW2开关,送人市电电源到2#UPS（主机）的整流器输入端,再闭合该UPS的输入开关，然后启动逆变开关。2#UPS（主机）处于正常

的在线工作模式。如图一。

至此，主机—从机型“串联热备份”冗余供电系统处于正常的在

线工作模式。

五． 关机步骤： 1） 先关主机

关闭逆变器，主机处于旁路运行模式。

2） 再关从机

关闭逆变器，从机处于旁路运行模式。

此时，主从型“串联热备份”冗余供电系统处于旁路运行模式。

如图二。

六． 主从“串联热备份”冗余系统的工作原理 1． 供电系统正常时：

a) 串联热备份系统中主机（1＃UPS）和从机（2＃UPS）均无故障，负

载无过载情况，则主机为负载提供电源，从机处于空载运行，为主机旁路提供电源，主从串联热备份冗余供电系统处于正常的在线工作模式。如图一。

b) 串联热备份系统中主机（1＃UPS）和从机（2＃UPS）均无故障，负

载出现过载情况时，主机在发出过载故障报警的同时静态旁路开关自动的不间断的切换到旁路工作模式，也就是从机的逆变器输出，同样从机也检测到过载情况，为保护逆变器也由静态旁路自动切换到旁路工作模式。此时串联热备份系统处于旁路供电模式（如图二）。 注意：

※ 过载量若超过UPS容量的110%而小于125%，则负载由串联热

备份系统旁路系统供电，也就是处于市电电网供电，此时电网中存在的各种因素都会影响负载的正常工作。

※ 过载量若超过UPS容量的125%时，则旁路系统的保护装置会

自动动作（如保险丝会熔断、继电器自动跳开），串联热备份系统输出中断，负载掉电。

1#UPS(从机) 2#UPS(主机)

Bypass 静态开关 Bypass 整流器 逆变器 静态开关 电池 整流器 逆变器 输出 电池 图二 负载异常时，主从“串联热备份”冗余系统的旁路工作模式

c) 负载正常，串联热备份系统中若主机出现故障（如过热、DC过压、

逆变器欠压、过压、逆变器硬件故障等）时，则主机在发出相应故障报警的同时主机的静态旁路系统会自动将输出切换到旁路模式，而主机的旁路输入是从机的逆变器输出，也就是说此时负载已由从机输出供电。如图三 注意：

此时主从串联热备份相当于单机系统（仅仅是从机）为负载供电，失掉了主从串联热备份的冗余功能。

1#UPS(从机) 2#UPS(主机)

Bypass 静态开关 Bypass 整流器 逆变器 静态开关 电 主机故障 池 整流器 电池 逆变器 输出 图三 主机出现故障时，主从串联冗余系统的工作模式

d) 负载正常，串联热备份系统中若从机出现故障（如过热、DC过压、

逆变器故障等）时，从机在发出相应故障报警的同时会自动切换到旁路工作模式，也就是说主机的旁路输入实际上是市电电源。此时只有主机正常工作为负载提供电源。如图四 注意：

此时主从串联热备份冗余供电系统相当于单机系统（仅仅是主机）为负载供电，失掉了主从串联热备份的冗余功能。

1#UPS(从机) 2#UPS(主机)

Bypass 静态开关 从机故障 Bypass 整流器 逆变器 静态开关 电 池 整流器 逆变器 输出 电池

图四 从机出现故障时，主从串联冗余系统的工作模式

2． 供电系统异常（如停电、电压过高、电压过低等）时：

串联热备份冗余供电系统中从机在发出市电故障报警的同时切换到电池逆变输出供电模式，为主机旁路输入提供电源；主机同时也切换到电池逆变输出模式为负载提供正常工作电源。市电系统异常时，主从“串联热备份”冗余系统中主机和从机均处于电池工作模式。如图五

※ 当主机电池放电到最低电压保护点时，主机无间断的切换到旁路状态，从而将负载转换到从机输出，由从机电池逆变输出为负载提供电源。直到从机电池耗尽而自动关机。

1#UPS(从机) 2#UPS(主机)

Bypass 静态开关 Bypass 整流器 逆变器 静态开关 电池 整流器 逆变器 输出 电池 图五 市电系统异常时，主从“串联热备份”冗余系统的电池工作模式

在串联热备份冗余供电系统主机和从机均处于电池逆变模式时：如图五

a) 负载容量大于100%而小于115%时，主机电池逆变模式工作10分 钟左右便切换到旁路，从而将负载转换到从机输出，由从机电池逆变

输出为负载供电，从机工作10分钟左右便切换到旁路，从而使输出中断。

b) 负载容量大于115%时，主机迅速切换到旁路，同时从机也迅速切换到旁路，从而使输出中断。负载掉电。 注意：

在市电供电系统异常时，负载的容量万万不可超过容量的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．UPS．．．．．．

100%。 ．．．．．

c) 负载正常，串联热备份系统中若主机出现故障时，则主机在发出相应故障报警的同时静态旁路系统会自动将输出切换到旁路模式，从而由从机为负载供电（如图六），直至从机的电池耗尽而自动关机。负载掉电。在此过程中串联热备份系统完全失去冗余，相当于单机的电池逆变输出工作模式。

1#UPS(从机) 2#UPS(主机)

Bypass 静态开关 Bypass 整流器 逆变器 静态开关 电 主机故障 池

整流器 逆变器 输出 电池 图六 市电系统异常，主机出现故障时，主从串联冗余系统（从机）的电

池工作模式

d) 负载正常，串联热备份系统中若从机出现故障时，则从机在发出相应

故障报警的同时关闭输出。此时，仅仅只有主机在电池逆变输出模式下为负载供电（如图七）。热备份系统完全失去冗余，相当于单机的电池工作模式。

1#UPS(从机) 2#UPS(主机)

Bypass 静态开关 从机故障 Bypass 整流器 逆变器 静态开关 电池 整流器 逆变器 输出 电池 图七 市电系统异常，从机出现故障时，主从串联冗余系统（主机）的电

池工作模式

备注：文中有下划线的数据以各UPS生产厂家提供的数据为主。

七． 附录A：

主机-从机串联热备份系统双电池组冗余切换装置规划图:

该装置主要解决主从串联热备份冗余系统中，在供电系统异常（此时，主从“串联热备份”冗余系统中主机和从机均处于电池工作模式），当主机（或从机）出现故障时，由于主机（或从机）会切换到旁路，致使相应的电池组不能被充分利用，利用此装置切换可以将两组电池组并联在一起，从而增加后备延时时间。

附录A：

主机-从机串联热备份系统双电池组冗余切换装置规划图：

TO 1#UPS TO 2#UPS 正极 负极 正极 负极

SW

正极 负极 正极 负极

K1 K2 FROM 1#电池组 FROM 2#电池组

备注：

K1为1#UPS（从机）的电池开关 K2为2#UPS（主机）的电池开关 SW为切换开关

此切换装置仅仅只能在当主机或从机出现故障时才能使用。

操作过程：

1）在1#UPS（从机）和2#UPS（主机）都正常工作过程中，K1和K2处于

闭合状态，SW处于断开状态。

2）当1#UPS（主机）出现故障时，将K1断开后，再闭合SW开关。 3）当2#UPS（从机）出现故障时，将K2断开后，再闭合SW开关。