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李成章:数据中心供配电系统的可用性分级管理

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-11-01 6:58:11 * 浏览: 2

机房空调维修市电正常时,EPS中的充电器通常还需要为控制系统供电充电器应具备高可靠性和良好的自保护功能,应能适应较宽的输入交流电压范围,以保证在各种恶劣供电环境中正常充电并为EPS的控制系统供电。因充电器功率较小,且多数时间内工作于轻载状态,其交流输入功率因数和谐波含量等指标并不十分重要。EPS中的充电器通常采用高频开关电源技术实现,也有部分大功率的EPS采用了晶闸管相控整流型充电器。    现介绍一种EPS专用的主回路休眠式短路保护智能型全自动充电器(已有专利)。目前许多充电器主回路短路保护都是截止型短路保护,重要场所特别是消防应急电源(EPS)不允许使用这类截止型短路保护的充电器。它一般均由电流检测电路、整形电路及触发封锁电路组成,这种短路保护有以下缺点:主回路必须先形成短路电流才会被检测到,然后再封锁主回路功率器件,这样主回路功率器件肯定已受到短路电流的冲击,对功率器件会带来一定的疲劳损伤,并会有累积效应产生。另外截止型短路保护电路在撤消短路后必须做人工复位才会从新起动充电器恢复工作,这是GB17945-2000消防应急电源对充电器最忌讳的。    本技术针对消防应急电源(EPS)及其它通用型后备应急电源而研制,主要是集光电隔离技术为一体的充电器输出回路短路阻抗检测电路。它的有益效果是在短路瞬间主回路功率器件并未形成短路电流就已被封锁关闭了,故功率器件不会受短路电流的冲击损伤,非常有利于功率器件的保护,同时又省去传统的人工复位。它是一种真正意义上的短路保护。

厦门市途创机电设备有限公司    服务器电源模块存在三种工作工况:    ①铭牌功率:指的是服务器电源铭牌功率,    ②工况:指的是服务器系统工作在用电负荷时耗电功率,    ③典型工况:CPU工作在100%利用率时耗电功率    从图5中可以注意到服务器工况是铭牌额定值的80%这是因为服务器厂家在选择电源模块时考虑20%的功率富余。而典型工况大概是铭牌额定值的67%。事实上服务器正常工作时的功耗小于典型工况。参见图5以电源模块负载率50%为对称轴负载率高于50%时效率值略有下降但高于对称负载率低于50%处。假定电源模块损耗可分为固定的空载损耗和可变的负载损耗根据实际测试数据空载损耗可控制不高于铭牌额定值的1.5%左右。基于以上三个因素IT设备双路电源模块选在主备模式时(主用模块负担100%热备模块负担0%)整体工作效率处于状态。    4市电直供影响及对应措施    市电直接给服务器供电的方式由于浪涌保护、谐波*、短路保护和交直流布线的复杂性增加会给供电系统可靠性带来不利的影响。因此市电直供电源系统的雷电过电压保护应使用分级保护逐级限压的保护措施。鉴于数据设备重要性市电直供条件下应增加雷电过电压精细保护做好绝缘配合。另外市电直供系统与其他备用UPS(交、高压直流)系统之间也应具备相应的等电位措施。

数据机房供应商此时段电池处于待机状态不充不放由市电对IDC、精密负载供电    在市电断电状态不管电网何时突然断电UPS型PCS都可以0ms切换为电池对IDC、精密负载设备供电。最恶劣的情况是电池组在波峰时段刚放完电时断电此时的系统供电时间最短系统设计要预留。    在故障状态当PCS逆变器回路故障时静态开关可无缝切换到旁路供电由电网直接对IDC进行应急供电。不过此时应尽快排除故障减少负载设备供电风险。    在维护状态手动维护开关接通PCS可不带电不脱机维护。    3接入新能源智能微网    数据中心有了储能应用还远远不够只有在接入新能源智能微网后才具备显著的绿色环保特性。针对企业数据中心的不同需求科华恒盛进一步推出了数据中心光伏+储能UPS应用方案、高压直流型储能方案。    数据中心光伏+储能UPS应用方案如图2所示它是在现有的储能UPS方案上增加了光伏即在白天光照的时候通过光伏控制器给蓄电池进行充电。    高压直流型储能方案如图3所示它打造了一个直流微网的方案通过高压直流给电池充电同时给设备供电。这套方案可以将光伏、风机无缝并到直流系统里面组成储能系统但是原有系统却无需改造。

厦门模块化机房公司        负载侧的零地电压    可以看出负载侧的零地电压与零地线阻抗以及零地线电流相关下面详细介绍各部分线路的影响。    (1)AO段    i1为隔离变压器到UPS之间的N线电流包括输入三相不平衡在N线上形成的工频电流以及三相高频纹波电流在N线上形成的高频电流。当前的三相UPS输入三相电流一般都是平衡的N线工频电流极小小于相电流的5%。根据前面的分析该数量级的工频电流对N线压降影响极小可以忽略。而高频电流则不能忽略。对于UPS输入来说高频N线电流为N线压降的主要影响因素。    图3是某高频UPS的输入电流图波形为正弦波但包含开关频率的高频纹波三相高频纹波无法抵消在N线上形成高频电流。    (2)BA段    i2同样包括UPS输出的工频N线电流、三次谐波电流和高频N线电流高频N线电流对N线压降的影响不能忽略而对于工频电流和三次谐波电流还是以上述200kVA的UPS为例说明。在三相负载不平衡的情况下工频N线电流可达相电流300A带非线性负载时N线三次谐波电流可能达到相电流的两倍约600A可见UPS输出N线电流中的工频成分和三次谐波成分均对N线压降有影响。即对于BA段线路来说N线工频电流(包括三次谐波电流)和高频电流均对N线压降有较大影响。

厦门数据机柜公司已有许多UPS厂商推出的产品功率因数接近1,可限度地减少无功功率的消耗2、高频化:相比传统的工频UPS,高频UPS采用功率因数校正和高频软开关技术,省去了工频电能转换环节,因此运行效率更高、对电网的谐波污染及无功消耗极小,完全能够满足国内外相关电力行业的标准要求。此外,高频电能变换装置在减小磁性部件体积和重量、降低制造成本、遏制运行噪音、节能环保等方面效果显著,因此越来越受到用户认可。3、大功率化、模块化:由于IT行业迅猛发展,数据中心的数据量也在以爆炸式的速度持续增长,随之而来功率消耗增大。UPS一方面朝着更大功率的方向发展,另一方面为应对不间断电源容量分期扩充的需求,产品模块化已是不可阻挡的趋势。更个性化的用户需求、更庞大的数据中心规模及更高的维护成本使得UPS已不再是单纯的不间断供电设备,针对不同行业领域的全套电源供应与管理解决方案才将倍受市场青睐。不间断电源工作原理当市电正常380Vac时,直流主回路有直流电压,供给DC-AC交流逆变器,输出稳定的220V或380Vac交流电压,同时市电经整流后对电池充电,当任何时候市电欠压或突然掉电,则由电池组通过隔离二极管开关向直流回路馈送电能,从电网供电到电池供电没有切换时间。当电池能量即将耗尽时,不间断电源发出声光报警,并在电池放电下限点停止逆变器工作,长鸣告警。不间断电源还有过载保护功能,当发生超载(150%负载)时,跳到旁路状态,并在负载正常时自动返回。当发生严重超载(超过200%额定负载)时,不间断电源立即停止逆变器输出并跳到旁路状态,此时前面输入空气开关也可能跳闸。消除故障后,只要合上开关,重新开机即开始恢复工作。

    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。

看看UPS的环境,它不太标准,地板上有明显的灰尘C系列UPS专为前面板进气口和后面板出风口而设计。因此,经过长时间的操作,环境中的灰尘在机器内部循环是正常的。由于有很多内部灰尘,在维护之前,首先,UPS将被除尘,并且在除去灰尘后将更换新的充电器。除尘完成后,我想再次打开UPS进行测量。结果是测量UPS负极组充电器的输出电压,270V,恢复正常,然后测量正组充电器电压也正常270V,反复断电重启,仍然正常,这是意外收获。问题得到解决,故障原因被确定为过多的灰尘。但是如何解释这种现象呢?想一想,UPS充电器输出电压检测反馈电路有大量电阻器和其他器件。如果灰尘可以导电并且充电器上的电阻器之间充满灰尘,则相当于并联原始电阻器。电阻器(灰尘的电阻)改变反馈回路中的电阻。错误的反馈信号会导致充电器输出错误的电压。

对此,业界主流的动力设备和一体化解决方案供应商之一,艾默生网路能源结合工业应用场合的特点,针对UPS在工业领域的应用要点进行了科学分析,并就如何建立操作灵活、安全可靠、智能管理的UPS系统,为工业用户做出了解答    随着信息技术在工业领域生产、运营、管理等各个环节的深入应用,以及高端、精密设备的大量应用,工业领域对供电质量提出了越来越高的要求,不仅要求供电的连续性要得到可靠保障,而且对于电源的纯净度更是有着特殊要求。但是,在工业领域电力应用中,供电质量往往受到各种因素的影响,例如,电网污染、自然界的雷电、大容量的电动机启动、功率因数补偿电容器的切换等等,都会直接影响到供电质量,造成电压波动、脉冲*乃至供电中断等问题。在此背景下,UPS以其稳压精度高、能够不间断向负载提供纯净电能的优势广泛地应用于工业领域,为工业生产、管理提供了可靠的电力保障。    需要指出的是,工业用UPS与一般布置在数据机房内,洁净度、温湿度等运行环境条件能够得到有效保障的商用UPS相比,具有很大的不同。在实际应用中,工业用UPS需要面对工业生产场合中常见的灰尘、酸雾、高温、噪音、干燥或过湿等各种恶劣的环境条件,以及电波*、浪涌冲击、峰值下限等电网污染。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。  。

    由于西北部的医疗改革正在稳步进行,柏克电源抓住这一机遇,近一步加强在医疗领域的地位,柏克MP31系列UPS不间断电源凭借全球领先的DSP数字化控制技术,第六代低损耗大功率IGBT和静态开关设计获得用户最由衷的信赖。MP31系列产品性能卓越,容量巨大,稳定性也在同类产品中首屈一指。此次成功运用在吉木萨尔县人民医院,完全满足该院对电源设备的所有要求,为该医院提供安全可靠的电力保障服务。    在未来电源市场发展中,柏克会眼观全局,把更多的精力放在西北部的电源市场的开拓上,认真分析西北地区的用电形势,结合用户需求,研发出一套完善的独具西北特色的应急供电保障方案。让柏克电源为西北发展建设保驾护航。。

    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。    李成章最后表示,只有“根据用户对实际运行业务的不同需求来决定所选用的可用性级别的最适合的架构+最适合的UPS产品”才是最能恰如所需地满足用户需求的完美设计方案。显然,只有这样才能更好地为数据中心的用户提供有实用价值的服务和支持。AboutVertivVertivdesignsbuildsandservicescriticalinfrastructurethatenablesvitalapplicationsfordatacentrescommunicationnetworksandcommercialandin。