本期我们来分析串联冗余、并联冗余（“N+1”系统）的优缺点。
串联冗余
串联冗余配置有时也称为“N+1”系统，不过，它与通常情况下用N+1表示的并联冗余配置截然不同。串联冗余设计概念既不需要并联总线，也不要求模块的容量必须相同，甚至不要求模块来自同一个制造商。在该配置中，正常情况下由一个主要的或“主”UPS模块为负载供电。同时，一个“串联”的或“辅助”的UPS为主UPS模块的静态旁路供电。该配置要求主UPS模块的静态旁路具有单独的输入电路。这种方式可以在保留现有UPS的情况下，对之前的无冗余配置进行扩充，以获得一定程度的冗余。图2显示了串联冗余UPS配置。
图2 串联冗余UPS配置
在正常运行条件下，主UPS模块将承担起全部关键负载的供电，串联模块不承担任何负载。一旦主模块负载转换到静态旁路上，串联模块将即刻受主模块的全部负载。因此，必须仔细选取串联模块，以确保它能够迅速承担起负载。如果它不能完成该任务，它自身或许可以转换到静态旁路，但这样一来，便使得该配置方案所提供的冗余保护消失殆尽。
对于这两个模块而言，只需将负载转换到另一个模块，便可轻松提供服务。由于输出线路仍存在单故障点，因此，维护旁路仍然是一项重要的设计功能。整个系统每年需要停机2-4小时，以便对系统进行预防性的维护。虽然该配置方案的可靠性提高了，但往往却被开关装置及相关控件的复杂性所抵销。串联冗余系统的运维比非串联冗余系统要复杂得多，而且人为失误发生的几率也要高得多。串联冗余设计所带来的预防性维护程序的益处经不起严格仔细的推敲和审查。串联冗余UPS设计最重要的受益人是那些最初销售设备然后从对额外的UPS维护服务中获利的人或组织。客户的设备并不受益于高可靠性的供电。
串联冗余的优点
1
产品的选择很灵活，可以混用不同制造商或不同型号的产品。
2
具备UPS容错功能。
3
不需要同步装置。
4
对于双模块系统而言，相对比较经济。
串联冗余的不足
1
依赖于主模块静态旁路是否能从冗余模块正确接收电力。
2
如果电流超出逆变器的容量，则要求两个UPS模块的静态旁路都必须能正常运行。
3
主UPS模块转换到旁路时，辅助UPS模块必须能够处理突然的负载变化，这是因为辅助UPS往往长期工作在0%负载的条件下，并非所有UPS模块都能执行该任务，因此旁路模块的选择至关重要。
4
开关装置及相关控件不仅复杂，而且昂贵。
5
由于为保持电源不间断而设置的辅助UPS工作于0%负载情况下，因而运营成本提高了。
6
双模块系统（一个主模块，一个辅助模块）至少需要一个电路断电器，以便在市电与作为旁路电源的另一个UPS之间进行选择，这比只包含一条公共负载总线的系统要复杂得多。
7
两个或多个主模块需要采用特殊的电路来启用冗余模块或作为旁路电源的市电。
8
每个系统一条负载总线，因而存在单故障点。
并联冗余（“N+1”系统）
在并联冗余配置方案中，当单个UPS模块出现故障时，无需将关键负载转换到市电。所有UPS的用途都在于保护关键负载不受市电变化及断电的影响。随着数据重要程度的提高以及风险承受能力的降低，转换到静态旁路和维护旁路的理念已逐渐被视为应淘汰之举。但N+1系统设计仍需静态旁路，而且大多数N+1系统都具有维护旁路，因为它们仍起着举足轻重的作用。
在并联冗余配置方案中，多个并联的容量相同的UPS模块共用一条输出总线。如果“备用的”电量至少等于一个系统模块的容量，则系统为N+1冗余；如果备用的电量等于两个系统模块的容量，则系统为N+2冗余；以此类推。并联冗余系统要求采用同一制造商生产的相同容量的UPS模块。UPS模块通过外部的系统并联电路板进行同步，有时UPS模块本身也嵌入这种功能。某些情况下，并联功能也控制模块间的电流输出。
各个UPS模块之间相互通讯，以产生完全同步的输出电压。并联总线应具备监控功能，以显示系统负载以及系统的电压与电流特征。此外，并联总线还必须能显示并联总线上的模块数量，以及需要多少模块才能保证系统冗余。一条公共总线上可以并联的UPS模块的数量存在一个逻辑上限，对于不同的UPS制造商而言，该最大值也不同。在正常运行条件下，并联冗余设计中的UPS模块均匀分摊关键负载容量。如果从并联总线上取下一个模块进行维修（或者如果某个模块因内部故障而停机），则剩下的UPS模块必须立即承担起发生故障的UPS模块的负载。由于有了此功能，因此可以从总线中取下任意一个模块进行修理，而无需将关键负载直接连接到市电。
N配置示例中面积为465平方米（5000平方英尺）的计算机房，如果采用该方案，则需要2个400kW的UPS模块，或3个200kW的UPS模块并联在一条公共输出总线上，以提供冗余。并联总线的设计容量为系统的非冗余容量。因此，包含2个400kW模块的系统，其并联总线的额定容量为400kW。
在N+1系统配置方案中，UPS容量可以随负载的增长而增长。应当设置容量触发机制，以便当容量百分比达到某个水平时，就应当订购新的冗余模块（某些UPS模块的交货时间可能需要几周甚至几个月）。UPS容量越大，安装新UPS模块的难度越大。大型的UPS模块重达数吨，需要特殊的传动装置才能将它们安置就位。UPS房间中通常会为这种大型模块预留位置。由于将大型UPS模块安放在任何房间中都存在一定的风险，因此，这种部署必须进行周密规划。
在设计冗余UPS系统时，系统效率是一个应当着重考虑的重要因素。一般而言，负载较轻的UPS模块的效率要低于负载接近于其额定容量的UPS模块。表2显示了为240kW负载供电时，采用不同容量UPS模块的系统的负载分配情况。如表所示，为特定应用环境所选的模块大小会严重影响系统效率。低负载情况下任何特定UPS的效率因制造商而异，在设计过程中应对具体数据进行调查。
表2 N+1配置
图3显示了一个典型的双模块并联冗余配置。从图中可看出，尽管该系统提供了单个UPS模块故障保护功能，但在并联总线中仍存在单故障点。与“N”配置方案一样，为了断开并联总线以进行定期维护，在设计该方案时也应着重考虑维护旁路电路。
图3 并联冗余 (N+1) UPS配置
“N+1”系统的优点
1
由于在一个UPS模块出现故障时有其他冗余容量可用，因此该方案的可用性要高于“N”配置。
2
由于使用跟梢的断路器，而且模块一直在线（无递增负载），与串联冗余相比故障率低。
3
可根据电力需求的增长进行扩展，在同一装置中可以同时配置多个单元设备。
4
硬件的布置不仅设计概念简单，而且成本低廉。
“N+1”系统的不足
1
两个模块必须采用相同的设计、相同的制造商、相同的额定值以及相同的技术与配置。
2
UPS系统的上游与下游仍存在单故障点。
3
如果在单个UPS系统模块和其电池以外的下游设备维护期间，负载会处于无保护电源下；如果并联连接板，或者并联控制器以及其下游设备要求维护，负载会处于无保护电源下。
4
由于各个UPS设备的利用率均低于100%，因此运营效率较低。
5
每个系统一条负载总线，因而存在单故障点。
下期我们来分析分布式冗余、双系统冗余的优缺点。
