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不同类型UPS电源对数据中心需求的适配度-广州ups不间断电源

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-10-25 7:10:12 * 浏览: 5

UPS不间断电源厂家综合分析小型应用场合对UPS的需求,主要有以下特点:    安全可靠,可用度高小型应用场合设备功率虽小,但是重要性不低,比如,连锁营业网点、加油站的电源出现故障,可能会面临业务系统失灵、营业中断等问题。总之,这些场合对UPS的首要要求仍然是安全可靠、可用度高。    节能降耗,绿色环保。在能源紧缺﹑重视环保的今天,绿色﹑节能的电源系统备受关注。小型应用场合基于节省运行成本的需要,同样要求UPS自身的输入功率因素要高、输入电流谐波要小,同时要具有高效的整机运行效率。    少占空间,节省投资。小型应用场合一般没有专门的机房,电源设备有时甚至会直接放在营业或办公场所应用。因此,要求UPS系统的体积要小,尽量节省占用空间。    操作方便,服务及时。在小型场合应用中,缺少专职人员对系统的日常运行进行管理维护。

数据机柜    (2)从系统容量角度上分析    从系统容量角度上来说集中旁路的容量按照机柜设计与配置的模块数量无关而分散旁路的静态旁路容量由模块容量决定当模块故障时系统将会失去相应的静态旁路容量。一个比较极端的例子当机柜配置2个功率模块时如果负载率是55%左右当一个模块故障时剩余的一个模块则会处于110%过载的工况最终的结果就是系统掉电。同样工况对于集中旁路来说完全不是问题。    集中旁路模块因为器件容量的优势甚至有些厂家提供125%长期过载的能力这对系统可靠性来说有绝对的保障。    (3)从集中旁路的可靠性设计分析    集中旁路的可靠性设计众多主流厂家也提出了很多提升可靠性的方案比如冗余备份的控制回路方案通信总线冗余的方案功率模块和旁路模块控制解耦方案功率模块参与旁路控制方案每个厂家的解决方案各有特色经过多年的市场验证能够大大提升系统的可用性加上旁路模块普遍的热插拔设计维修升级与功率模块一样简便。    4结束语    通过以上的分析希望可以让大家能够进一步了解到两种方案的系统综合性能和产品可靠性的差异。    技术流派的争论和路线选择是产品开发的正常现象对于用户来说正确了解各路线的利弊是至关重要的兼听则明可以避免陷入营销概念的误区。然而对于生产厂家而言技术路线的选择意义重大一旦路线确定产品开发将无法中途转变后续产品系列也必将延续这就是为何无论业界如何发展分散旁路的厂家仍然无法转向另一阵营。    目前最主流的模块化UPS厂家比如艾默生、伊顿、APC、英威腾、华为等都是采用集中旁路的方案精明的客户应该心中明白个中缘由。    作者简介    尤勇,工程师,硕士研究生学历,深圳市英威腾电源有限公司总经理。

机房空调维修这样的系统将更为可靠性和安全同时,在各电池组并联前,应先确认它们均处于充满状态。但这将使成本增加很多。不管采取任何措施,不同品牌或型号的蓄电池并联自然是不可取的。    (B)蓄电池的工作温区    因EPS经常被安装在地下室、竖井、低压配电室等地方,环境温度范围较宽,0~40℃(或更高)的环境温度要求往往也得不到满足。而免维护阀控铅酸蓄电池的推荐使用温度一般为5~35℃,尽管电池制造商可能声称-15~50℃的工作温度范围,但温度过高,蓄电池自放电加重,使用寿命明显缩短,甚至会出现热失控导致电池报废,使用免维护阀控铅酸蓄电池的温度20-25℃,当超过25℃时,每升高10℃电池寿命将减少至25℃环境下的一半。温度过低时,蓄电池放电容量严重下降,并且充电困难,强行充电会导致气体析出,影响蓄电池寿命。因此当EPS的安装环境温度过高或过低时,应当采取适当措施进行调节。    另外当环境温度超过25℃时,每升高10℃或单体电池浮充电压超出指标范围0.03V时,电池使用寿命缩短一半。    (3)逆变器与负载适应性    逆变器是EPS中技术含量的核心部件,市电异常或火灾报警时,蓄电池存储的直流电能通过逆变器转换成与市电相同频率、电压的交流电,供给重要负载。因此,EPS的应急供电质量、逆变效率、负载适应能力等多项重要指标都决定于逆变器的品质。

机柜级精密空调批发    由于采用了IGBT高频整流技术使功率单元实现了模块化生产因此实现了功率模块的N+1运行模式当高频模块化UPS某一个模块发生故障时故障模块会自动退出运行非故障模块可以正常运行不影响供电。在设备巡检人员巡检时将故障模块带电拔出换上新的模块就可以了。大大提高了运行的可靠性。    由于在电气化铁路电力机车通过时会产生过电压及谐波这样UPS的输入电源会时常出现很高的尖峰冲击电压整流以后的BUS电压也会跟着出现一个非正常的峰值电压这个电压有时高达700V高于正常正负BUS电压400V的标准。监测保护系统一旦检测到高于正负BUS电压400V时设备就会保护关机这时需要人员去现场重新启动。    因此需在UPS输入侧加装滤波器滤掉谐波和峰值电压如图3所示。    150kVA高频单相变三相UPS自开通以后设备一直运行正常。但2012年12月份以后救援基地UPS频繁发生故障UPS不能正常开启。维修人员接到通知到达现场后发现UPS为停机状态待检查电源的接线是否正确整机外观是否有烧损输入电源是否正常并确认无误后对功率模块进行逐个清扫。现场采取单模块单独开机方式进行开机试验检测单个功率模块能否独立开启。

UPS电源设计在某改造项目中,艾默生网络能源成功为客户的两套(1+1)并机UPS系统组成的双母线供电系统进行了ECO模式改造,并在节能效果上完美达到了客户的预期目标现场实测显示,在保证可靠性的基础上,供电系统在35%负载的情况下,节能性可以提高2%~3%,以此推算,一台400KVA的UPS系统一年可节省高达3万度的电能损耗,极大体现了并机UPS系统ECO模式在实际运行中的可行性和应用效果。    目前,艾默生网络能源已经为各领域众多客户的供电系统提供了ECO模式改造服务,以出色的实际效果,赢得了客户的一致好评。  。

    5零地电压的误区与建议    通过前文的分析可以看到目前对零地电压的一些误区:    误区一:用零地电压作为评判UPS对设备影响的一项标准指标零地电压由UPS输入前和输入后的零地电流和阻抗决定其中只有UPS输入后的地线电流和阻抗对负载有影响零地电压可以作为参考但用零地电压作为评判UPS对设备影响程度的标准指标是不科学的另外不同配电系统的零地电压不一样如IT系统本身就存在一定的零地电压但对机房并没有影响。对于因配电系统、UPS输入侧零地线导致的零地电压影响较小只要低于10V可以正常使用。    误区二:认为工频机零地电压小对机房影响小实际上对于真正影响负载的地平面高频电流工频机和高频机是一样的没有区别。目前大多数高频机的零地电压均在2V以下。    对于数据机房在“零地电压对数据通信设备的影响分析”[1]一文中华为与中国电信公司的联合试验结果表明服务器、通讯设备对地地电压的抗*水平在2.5V以上对零地电压的抗*水平在15V以上。    综合之前的分析建议:    ①零地电压低于10V可以认为无影响,    ②如零地电压高于10V则检查设备间的地地电压如果地地电压低于2V则可以认为影响小,。

    李成章指出,高性价比的高频机UPS应该具有效率高(≧97%)、可靠性高(具有很强的抗输入过压保护能力,UPS单机内部环流=0)、输入PF呈现电感性、高可维护性(例:易于对机内的”老化.滤波电容”执行现场的更换操作)等特点只有具备这些特性,才能更好的保障数据中心的安全高效运行。在此背景下,不仅能为数据中心的供配电系统获得令人满意的高可用性奠定下坚实的技术基础。而且,还有十分利于降低它的Capex和Opex。    数据中心供配电系统的”可用性分级管理”    确保数据中心安全无疑是整个信息系统安全运行的前提保障,对此,李成章表示,电瘫痪、热瘫痪、网络安全已然成为当今数据中心所面临的三大故障隐患,如何避免及做好提前措施也成为备受关注的焦点。    同时,李成章基于全新的现场故障分析能力和实践工作经验,重点阐释了供配电系统的”分级可用性”的设计与规划。在对金融、交通,BAT及教育、商业等具有代表性用户的业务特点、允许业务中断的容忍度、IT系统及空调系统对供电系统的可用性的不同级别需求、IT/网络的机柜功率密度的高低对MDC(微模块)的设计架构的影响等进行全面分析后,李成章指出,采用“可用性分级管理”的设计理念的最终目标是:在充分满足用户的不同业务需求的前提下制定和选用具有TCO运行特性的供配电系统的设计方案。    为进一步阐释供配电系统分级可用性理念的重要意义,李成章以金融用户和BAT用户的供配电系统需求为例进行了说明。他表示,金融行业(集中处理)与BAT行业(分布式处理)对数据处理、存储和分享性数据传送的要求具有很大差异,前者要求数据应具有极高的完整性、一致性和高时效性。为此,其供配电系统的建设标准应采用带物理隔离运行特性的A级标准。李成章同时指出,即使在金融行业用户中,由于总行、省市分行及县级支行等机构级别的不同,其供配电系统的可用性级别也应不相同,在建设上也有所区别。

同时,工业用UPS所连接的负载多为电感性负载、电容性负载、波动和高峰值冲击性负载等,对电流的冲击大基于工业生产特殊的环境场合,工业用UPS需要在可靠性、可用性、适应性,以及防护等级、带载能力等多个方面具有远远高于商业UPS的性能表现,来应对工业应用恶劣的物理环境、供电环境和负载环境的考验。  。

    依据市电和保障电源的不同工作模式新的双路供电系统可分为两种工作模式:    ①工作模式一(均分模式):正常状态下市电电源与保障电源各负担服务器设备的50%负荷如任一路电源故障则另一路电源负担100%负荷,    ②工作模式二(主备模式):正常状态下市电负担服务器设备的100%负荷,保障电源处于热备状态,当市电发生故障时,则保障电源负担100%负荷    依据系统架构新的双路供电系统可分为两种系统结构:    ①结构一:供电端为一路市电+一路UPS系统,    ②结构二:供电端为一路市电+一路高压直流系统系统受电端为双电源(一路直流型、一路交流型)服务器。    具体系统结构与技术演进见图2。    3双路供电系统效率分析    对于数据中心基础设施输入的是电能有效输出是计算设备所消耗的电能。数据中心的模型为一个电力系统其“总输入”是其从市电消耗的电能其“有效输出”是它用于计算的那部分电能这可以用提供给IT设备的电能来表示。目前数据中心服务器设备大多采用2N/2(N+1)UPS系统供电市电经变压器降压后经市油转换、低压配电、谐波治理后由UPS提供不间断电源再由PDU分配给IT设备每个环节都将造成电能的损耗其中的损耗发生在UPS环节和IT设备的电源模块部分。      (1)    依据式(1)提高数据中心效率的方法与供电系统相关的有两个方向:    ①提高电源设备(UPS类设备)转换效率减少其工作时的能耗,    ②提高IT设备电源侧的工作效率减少其工作时的能耗。    针对电源变换环节传统数据中心采用UPS双总线供电系统系统架构参见图3。每一路UPS系统均为并联冗余系统在实际应用中UPS并机系统并机的台数都不会太多一般1+1并联或者2+1并联情况居多。并联冗余系统中在一台UPS设备出现故障时系统依然能够供电这就要使得每台UPS在平时的单机负载率保持较低的水平如对于一套UPS(1+1)系统单机负荷载为50%(2+1)UPS系统单机负载率为66%如果再考虑到负载的可能突变系统就必须要保持一定的余度按系统80%的容量计算实际上每台UPS的单机负载率为40%(1+1系统)~55%(2+1系统)。参见图4典型UPS负载效率曲线UPS单机设备的运行效率多数在90%~94%左右此时UPS设备负载率为40%~70%之间。

依据这个标准,对数据中心中常用的工频UPS、高频UPS和模块化UPS进行了一个比较不同类型UPS对数据中心需求的适配度表:工频UPS高频UPS模块化UPS弹性扩展难以按需扩容难以按需扩容按需扩容可用性可用性低,一旦故障运维人员无法处理,需要原厂维护,故障恢复时间长可用性低,一旦故障运维人员无法处理,需要原厂维护,故障恢复时间长可用性高,N+X冗余实现更高可靠性;运维人员更换故障模块即可消除故障效率低,低负载率及谐波治理措施导致运行效率远低于宣称效率,运行效率一般在85%左右较高,运行效率一般典型值90%~94%高,一般均采用低载高效设计,典型值95%。模块N+X冗余配置时运行效率可达到96%spanstyle=”box-si。