CN113541299A - 负载功率分配方法、装置及不间断电源并机冗余系统 - Google Patents

负载功率分配方法、装置及不间断电源并机冗余系统 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种负载功率分配方法，应用于不间断电源并机冗余系统，系统包括负载和多台不间断电源设备，每台不间断电源设备的供电模式包括市电供电模式和电池供电模式，多台不间断电源设备共同为负载供电，方法包括：监测多台不间断电源设备的供电模式；当确认多台不间断电源设备中存在任意两台不间断电源设备处于不同的供电模式时，增大处于市电供电模式的不间断电源设备承担的负载功率，减小处于电池供电模式的不间断电源设备承担的负载功率。本申请还提供一种负载分配装置以及不间断电源并机冗余系统，本申请能够延长不间断电源并机冗余系统的后备时间，提升不间断电源并机冗余系统的可靠性。

Description

负载功率分配方法、装置及不间断电源并机冗余系统
技术领域
本申请属于不间断电源技术领域，尤其涉及一种负载功率分配方法、装置及不间断电源并机冗余系统。
背景技术
在关键的负载场合中，经常使用不间断电源并机冗余系统。例如，比较典型的“1+1”系统，即在任何场景下，均使用市电和电池双路电源作为两台不间断电源设备的输入，两台不间断电源设备的输出一直均分负载。
但是，在供电过程中，当其中一台不间断电源设备市电断电时，该不间断电源设备改为电池继续供电，并机冗余系统仍然是两台不间断电源设备均分负载，达到一定时间后，该市电断电的不间断电源设备的电池电流耗尽关机，此时仅剩下一台不间断电源设备带载，失去了冗余备份；如果此时另一台不间断电源设备断电，即仅剩一台不间断电源设备的电池放电，从而导致不间断电源并机冗余系统的后备时间非常有限。
发明内容
本申请的目的在于提供一种负载功率分配方法、装置及不间断电源并机冗余系统，旨在解决传统不间断电源并机冗余系统后备时间有限的问题。
为了实现上述目的，第一方面，本申请实施例提供了一种负载功率分配方法，应用于不间断电源并机冗余系统，所述系统包括负载和多台不间断电源设备，每台所述不间断电源设备的供电模式包括市电供电模式和电池供电模式，多台所述不间断电源设备共同为所述负载供电，所述方法包括：
监测多台所述不间断电源设备的供电模式；
当确认所述多台不间断电源设备中存在任意两台不间断电源设备处于不同的供电模式时，增大处于市电供电模式的所述不间断电源设备承担的负载功率，减小处于电池供电模式的所述不间断电源设备承担的负载功率。
在第一方面的一种可能的实施方式中，所述增大处于市电供电模式的所述不间断电源设备承担的负载功率，减小处于电池供电模式的所述不间断电源设备承担的负载功率，包括：
控制处于电池供电模式的所述不间断电源设备承担所述负载的预设额度的负载功率，控制处于市电供电模式的全部所述不间断电源设备均分承担所述负载的剩余负载功率。
在第一方面的另一种可能的实施方式中，所述预设额度包括所述负载总功率的0～5％。
在第一方面的另一种可能的实施方式中，所述当确认所述多台不间断电源设备中存在任意两台不间断电源设备处于不同的供电模式时，包括：
监测到多台所述不间断电源设备中存在任意两台不间断电源设备在预设时间内一直处于不同的供电模式。
在第一方面的另一种可能的实施方式中，所述负载功率分配方法还包括：
当全部所述不间断电源设备的供电模式均处于市电供电模式时，控制全部所述不间断电源设备均分承担所述负载的负载功率。
在第一方面的另一种可能的实施方式中，所述负载功率分配方法还包括：
当全部所述不间断电源设备的供电模式均处于电池供电模式时，控制全部所述不间断电源设备均分承担所述负载的负载功率。
在第一方面的另一种可能的实施方式中，所述监测多台所述不间断电源设备的供电模式之前，还包括：
监测所述负载的负载容量，当所述负载的负载容量不低于单台所述不间断电源设备的负载容量时，控制全部所述不间断电源设备均分承担所述负载的负载功率。
第二方面，本申请实施例提供了一种负载功率分配装置，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于在执行所述计算机程序时实现所述的负载功率分配方法的步骤。
第三方面，本申请实施例提供了一种不间断电源并机冗余系统，包括所述的负载功率分配装置，还包括负载和多台不间断电源设备，每台所述不间断电源设备的供电模式包括市电供电模式和电池供电模式，多台所述不间断电源设备共同为所述负载供电。
本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的负载功率分配方法，通过监测多台不间断电源设备的供电模式，当确认多台不间断电源设备中存在任意两台不间断电源设备处于不同的供电模式时，增大处于市电供电模式的不间断电源设备承担的负载功率，减小处于电池供电模式的不间断电源设备承担的负载功率，从而摒弃传统多个不间断电源设备一直均分负载的控制方式，能够延长不间断电源并机冗余系统的后备时间，提升不间断电源并机冗余系统的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为传统“1+1”不间断电源并机冗余系统的电路图；
图2为本申请实施例提供的负载功率分配方法的流程图；
图3为本申请实施例提供的负载功率分配方法的具体流程图；
图4为本申请实施例提供的负载功率分配装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
目前，传统的不间断电源并机冗余系统，一般是采用两台不间断电源设备一直均分负载，当其中一台不间断电源设备市电断电后，通过其内置电池继续供电直至电池电量耗尽关机，使另一台不间断电源设备失去冗余备份；当另一台不间断电源设备也市电断电时，则仅剩一台不间断电源设备的内置电池供电，导致后备时间非常有限。
为此，本申请提供一种负载功率分配方法，根据多台不间断电源设备的供电模式，增大处于市电供电模式的不间断电源设备承担的负载功率，减小处于电池供电模式的不间断电源设备承担的负载功率，从而保证多台不间断电源设备之间的冗余备份，避免不必要的电池电量消耗，延长后备时间。
图1为传统“1+1”不间断电源并机冗余系统的电路图，如图1所示，包括第一不间断电源设备、第二不间断电源设备和负载，第一不间断电源设备的输入端连接第一输入电源，输出端连接负载，第二不间断电源设备的输入端连接第二输入电源，输出端连接负载，通过第一不间断电源设备和第二不间断电源设备均分承担负载的负载功率。另外，在任一不间断电源设备内部均设有控制器，以用于结合其他不间断电源设备的供电模式调整自身的负载功率。
示例性地，第一不间断电源设备和第二不间断电源设备彼此之间始终保持通信，两者共同承担负载的负载功率，即分别负载承担50％的负载功率。当第一不间断电源设备市电掉电后，第一不间断电源设备内部控制，自动切换到电池供电，但仍然承担承担50％的负载功率，从而导致第一不间断电源设备的电池电量耗尽后关机，使得第二不间断电源设备失去冗余备份，同时后备时间非常有限。
其中，第一不间断电源设备包括：第一静态旁路，通过开关连接第一输入电源和负载，用于在其他供电线路故障或断线时为负载供电；第一整流器，通过开关连接第一输入电源以及第一逆变器和第一直流转直流变换器(即第一DC/DC)，用于把市电的交流电转换成直流电；第一逆变器，连接第一整流器和负载，用于把直流电(例如电池、蓄电瓶)转变成交流电；第一直流转直流变换器(即第一DC/DC)，连接第一电池和第一整流器以及第一逆变器，用于将固定的直流电压变换为可变的直流电压；第一电池，连接第一直流转直流变换器(即第一DC/DC)，用于提供负载功率。
其中，第二不间断电源设备包括：第二静态旁路，通过开关连接第二输入电源和负载，用于在其他供电线路故障或断线时为负载供电；第二整流器，通过开关连接第二输入电源以及第二逆变器和第二直流转直流变换器(即第二DC/DC)，用于把市电的交流电转换成直流电；第二逆变器，连接第二整流器和负载，用于把直流电(例如电池、蓄电瓶)转变成交流电；第二直流转直流变换器(即第二DC/DC)，连接第二电池和第二整流器以及第二逆变器，用于将固定的直流电压变换为可变的直流电压；第二电池，连接第二直流转直流变换器(即第二DC/DC)，用于提供负载功率。
下面结合附图，对本申请提供的负载功率分配方法，进行实例性的说明：
图2为本申请实施例提供的负载功率分配方法的流程图，如图2所示，为了便于说明，仅示出与本实施例相关的部分，详述如下：示例性地，负载功率分配方法，应用于不间断电源并机冗余系统，系统包括负载和多台彼此之间相互通信的不间断电源设备，每台不间断电源设备的供电模式包括市电供电模式和电池供电模式，多台不间断电源设备共同为负载供电，方法包括：
S1、监测多台不间断电源设备的供电模式。
S2、当确认多台不间断电源设备中存在任意两台不间断电源设备处于不同的供电模式时，增大处于市电供电模式的不间断电源设备承担的负载功率，减小处于电池供电模式的不间断电源设备承担的负载功率。
本实施例中，监测多台不间断电源设备的供电模式，以供后续改变多台不间断电源设备的负载功率参考，其中，多台不间断电源设备可以包括两台或两台以上；当确认多台不间断电源设备中存在任意两台不间断电源设备处于不同的供电模式时，增大系统中所有处于市电供电模式的不间断电源设备承担的负载功率，减小系统中所有处于电池供电模式的不间断电源设备承担的负载功率，从而避免不必要的电池电量消耗，延长在全部不间断电源设备市电断电后的电池后备时间，尽可能地保障负载的供电安全。
图3为本申请实施例提供的负载功率分配方法的具体流程图，如图3所示，示例性地，示例性地，增大处于市电供电模式的不间断电源设备承担的负载功率，减小处于电池供电模式的不间断电源设备承担的负载功率，包括：控制处于电池供电模式的不间断电源设备承担负载的预设额度的负载功率，控制处于市电供电模式的全部不间断电源设备均分承担负载的剩余负载功率。其中，预设额度可以包括负载总功率的0～5％。
本实施例中，控制处于电池供电模式的不间断电源设备承担负载的预设额度的负载功率，即处于电池供电模式的不间断电源设备承担负载较小比例的负载功率，例如，预设额度可以为负载总功率的5％，从而减慢处于电池供电模式的不间断电源设备的电池电量消耗；控制处于市电供电模式的全部不间断电源设备均分承担负载的剩余负载功率，即处于市电供电模式的不间断电源设备承担负载较大比例的负载功率，例如可以承担负载剩余95％的负载功率，负载所消耗的电量主要来源于此，保证处于市电供电模式的不间断电源设备的冗余备份，延长全部不间断电源设备市电断电后的后备时间。
示例性地，当确认多台不间断电源设备中存在任意两台不间断电源设备处于不同的供电模式时，可以包括：监测到多台不间断电源设备中存在任意两台不间断电源设备在预设时间内一直处于不同的供电模式。其中，预设时间可以包括10～30秒。
本实施例中，监测到多台不间断电源设备中存在任意两台不间断电源设备在预设时间内一直处于不同的供电模式，即相当于再次确认了多台不间断电源设备供电模式，例如，监测到多台不间断电源设备中存在任意两台不间断电源设备在15秒内一直处于不同的供电模式，从而防止误判，提高该负载功率分配方法的准确性。
示例性地，负载功率分配方法还包括：当全部不间断电源设备的供电模式均处于市电供电模式时，控制全部不间断电源设备均分承担负载的负载功率。
本实施例中，当全部不间断电源设备的供电模式均处于市电供电模式时，即为正常供电模式，控制全部不间断电源设备均分承担负载的负载功率，例如，全部不间断电源设备可以包括两台不间断电源设备，两台不间断电源设备均分承担负载的负载功率，各负责50％的负载功率，即处于传统的并机均流控制模式。
示例性地，负载功率分配方法还包括：当全部不间断电源设备的供电模式均处于电池供电模式时，控制全部不间断电源设备均分承担负载的负载功率。
本实施例中，当全部不间断电源设备的供电模式均处于电池供电模式时，控制全部不间断电源设备均分承担负载的负载功率。例如，当多台不间断电源设备包括两台不间断电源设备时，其中一台不间断电源设备市电断电后承担负载的预设额度(即0～5％)的负载功率，另一台不间断电源设备承担剩余负载的负载功率；当另一台不间断电源设备也市电断电时，此时两台不间断电源设备均处于电池供电模式，则均分负载的负载功率，相比于传统的即使有一台不间断电源设备市电断电处于电池供电模式，同样均分负载的负载功率，延长了后备时间。
示例性地，实时监测多台不间断电源设备的供电模式之前，还包括：监测负载的负载容量，当负载的负载容量不低于单台不间断电源设备的负载容量时，控制全部不间断电源设备均分承担负载的负载功率。
本实施例中，当负载的负载容量不低于单台不间断电源设备的负载容量时，即表示单台不间断电源设备无法满足负载的供电需求，所以控制全部不间断电源设备均分承担负载的负载功率，从而为负载提供充足的电量。
图4为本申请实施例提供的负载功率分配装置的结构示意图，如图4所示，示例性地，本实施例公开了一种负载功率分配装置，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于在执行所述计算机程序时实现所述的负载功率分配方法的步骤。
本实施例中，负载功率分配装置可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。该负载功率分配装置可包括，但不仅限于，处理器和存储器。本领域技术人员可以理解，图4仅仅是负载功率分配装置的举例，并不构成对负载功率分配装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如还可以包括输入输出设备、网络接入设备等。
处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器在一些实施例中可以是负载功率分配装置的内部存储单元，例如负载功率分配装置的硬盘或内存。负载功率分配装置在另一些实施例中也可以是负载功率分配装置的外部存储设备，例如负载功率分配装置上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart MediaCard,SMC)，安全数字卡(Secure Digital,SD)，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器还可以既包括负载功率分配装置的内部存储单元，也包括外部存储设备。负载功率分配装置用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(BootLoader)、数据以及其他程序等，例如所述计算机程序的程序代码等。负载功率分配装置还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
示例性地，本实施例公开了一种不间断电源并机冗余系统，包括负载功率分配装置，还包括负载和多台不间断电源设备，每台不间断电源设备的供电模式包括市电供电模式和电池供电模式，多台不间断电源设备共同为所述负载供电。
本实施例中，不间断电源并机冗余系统根据负载功率分配方法监测多台不间断电源设备的供电模式；当确认多台不间断电源设备中存在任意两台不间断电源设备处于不同的供电模式时，增大处于市电供电模式的不间断电源设备承担的负载功率，减小处于电池供电模式的不间断电源设备承担的负载功率，从而摒弃传统多个不间断电源设备一直均分负载的控制方式，保证多台不间断电源设备的冗余备份，延长后备时间，保障负载的供电安全。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的不间断电源并机冗余系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的不间断电源并机冗余系统实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种负载功率分配方法，应用于不间断电源并机冗余系统，所述系统包括负载和多台不间断电源设备，每台所述不间断电源设备的供电模式包括市电供电模式和电池供电模式，多台所述不间断电源设备共同为所述负载供电，其特征在于，所述方法包括：
监测多台所述不间断电源设备的供电模式；
当确认所述多台不间断电源设备中存在任意两台不间断电源设备处于不同的供电模式时，增大处于市电供电模式的所述不间断电源设备承担的负载功率，减小处于电池供电模式的所述不间断电源设备承担的负载功率。
2.如权利要求1所述的负载功率分配方法，其特征在于，所述增大处于市电供电模式的所述不间断电源设备承担的负载功率，减小处于电池供电模式的所述不间断电源设备承担的负载功率，包括：
控制处于电池供电模式的所述不间断电源设备承担所述负载的预设额度的负载功率，控制处于市电供电模式的全部所述不间断电源设备均分承担所述负载的剩余负载功率。
3.如权利要求2所述的负载功率分配方法，其特征在于，所述预设额度包括所述负载总功率的0～5％。
4.如权利要求1所述的负载功率分配方法，其特征在于，所述当确认所述多台不间断电源设备中存在任意两台不间断电源设备处于不同的供电模式时，包括：
监测到多台所述不间断电源设备中存在任意两台不间断电源设备在预设时间内一直处于不同的供电模式。
5.如权利要求1所述的负载功率分配方法，其特征在于，所述负载功率分配方法还包括：
当全部所述不间断电源设备的供电模式均处于市电供电模式时，控制全部所述不间断电源设备均分承担所述负载的负载功率。
6.如权利要求1所述的负载功率分配方法，其特征在于，所述负载功率分配方法还包括：
当全部所述不间断电源设备的供电模式均处于电池供电模式时，控制全部所述不间断电源设备均分承担所述负载的负载功率。
7.如权利要求1-6任一项所述的负载功率分配方法，其特征在于，所述监测多台所述不间断电源设备的供电模式之前，还包括：
监测所述负载的负载容量，当所述负载的负载容量不低于单台所述不间断电源设备的负载容量时，控制全部所述不间断电源设备均分承担所述负载的负载功率。
8.一种负载功率分配装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于在执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7任一项所述的负载功率分配方法的步骤。
9.一种不间断电源并机冗余系统，其特征在于，包括如权利要求8所述的负载功率分配装置，还包括负载和多台不间断电源设备，每台所述不间断电源设备的供电模式包括市电供电模式和电池供电模式，多台所述不间断电源设备共同为所述负载供电。
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