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山特UPS电源的特点和用途

发布日期:2016-11-27

特点

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UPS是针对中国电网环境和网络监控网络系统医疗系统等对电源的可靠性要求,克服中、大型计算机网络系统集中供电所造成的供电电网环境日益恶劣的问题,以全新的数字技术研制出的第三代工频纯在线式智能型UPS。直流电源,是维持电路中形成稳恒电流的装置。如干电池、蓄电池、直流发电机等。

UPS直流电源是企业重要的供电保障设备,传统的维护管理包括:①日常巡检外观,定期更换电池、滤波电容风机等易损件,大修时做电池活化等;②改造或采用换代设备,使用**工具测试电池性能。这种管理方式企业投入成本高,维护人员工作量大,不易实时掌握设备运行状态和关键数据,设备事故预防能力低。实施在线维护管理可避免传统方式的不足之处,获得良好效益。

UPS的中文意思为“不间断电源”,是英语“Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply”的缩写,它可以保障计算机系统在停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急存盘,使用户不致因停电而影响工作或丢失数据

组成

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UPS电源系统由五部分组成:主路、旁路、电池等电源输入电路,进行AC/DC变换的整流器(REC),进行DC/AC变换的逆变器(INV),逆变和旁路输出切换电路以及蓄能电池。其系统的稳压功能通常是由整流器完成的,整流器件采用可控硅或高频开关整流器,本身具有可根据外电的变化控制输出幅度的功能,从而当外电发生变化时(该变化应满足系统要求),输出幅度基本不变的整流电压。净化功能由储能电池来完成,由于整流器对瞬时脉冲干扰不能消除,整流后的电压仍存在干扰脉冲。储能电池除可存储直流直能的功能外,对整流器来说就像接了一只大容器电容器,其等效电容量的大小,与储能电池容量大小成正比。由于电容两端的电压是不能突变的,即利用了电容器对脉冲的平滑特性消除了脉冲干扰,起到了净化功能,也称

1-11-1

对干扰的屏蔽。频率的稳定则由变换器来完成,频率稳定度取决于变换器的振荡频率的稳定程度。为方便UPS电源系统的日常操作与维护,设计了系统工作开关,主机自检故障后的自动旁路开关,检修旁路开关等开关控制。

电网电压工作正常时,给负载供电如图1-1所示,而且,同时给储能电池充电;当突发停电时,UPS电源开始工作,由储能电池供给负载所需电源,维持正常的生产(如粗黑→所示);当由于生产需要,负载严重过载时,由电网电压经整流直接给负载供电(如虚线所示)。

工作过程

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当市电正常为380/220VAC时,直流主回路有直流电压,供给DC-AC交流逆变器,输

不间断电源工作原理框图1-2不间断电源工作原理框图1-2

出稳定的220V或380V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。

常用词汇

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避雷器:用来吸收雷击波的器件,工作原理是,雷击产生瞬间高电压进入电路,引起避雷器导通吸收雷击电流,将电路电压箝位在安全范围之内。可做为避雷器件的元件有多种,如压敏电阻、放电管等。 注:雷击电压是大气与大地之间的高压放电,因此,避雷器要有良好的接地才能起作用。

保险丝:一种过热熔断型的小型器件,超载或负载短路时引起电流过大会烧断保险丝,保护电子设备不受过电流的伤害,也可避免电子设备因内部故障所引起的严重伤害。因此,每个保险丝上皆有额定规格,当电流超过额定规格时保险丝将会熔断。

变压器:利用电磁感应原理,由铁芯线圈构成,可分为一次侧线圈与二次侧线圈两个部分,一次侧输入电压,二次侧就有感应电压输出,从而进行电能传递。二次侧可提供多种电压输出,有升压,降压功能,因此变压器在电路中可以满足多种不同电压的电力需求。

稳压精度:指输出端电压的相对变化量,为一百分数,越小越好。当输入电压或负载发生变化时,UPS的输出电压也会升高或降低,变化越小说明稳压精度越高。

不间断电源(UPS[Uninterruptible Power System (or Supply)]):是由电池组逆变器和其他电路组成,能在电网停电时提供交流电力的电源设备。

ups不间断电源设备:ups不间断电源设备,指不会因短暂停电中断、可以一直供应高品质电源、有效保护精密仪器的电源设备。全名Uninterruptible Power System。亦有稳定电压的作用,类似于稳压器。[1] 

异常情况

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使用不间断电源是为了应对电网可能出现的以下情况:

停电(电网停止工作,无电压输出)

压降(亦称下陷,电压10%以上,时间持续数秒)

持续欠压

持续过压

线噪(因线路屏蔽差而引入的射频或电磁干扰

频率漂移(发电机不稳定造成的电网频率偏差

开关瞬态(亦称暂态,由电气设备开关或放电造成的电压偏差,有时可高达20000伏,但是持续时间极短,仅数纳秒)

谐波(电网中由非线性特性的电气设备产生的对交流电正弦波形的干扰)

针对以上各种电力问题,有几种不同解决方式,见下表


后备式

在线互动式

纯在线式

电涌

×

×/△

高压突波

×

×/△

暂态过电压

×

×/△

电压下陷

×

×/△

噪声干扰

×

×/△

频率飘移

×

×/△

谐波

×

×/△

电压过低

×

×/△

市电中断

○代表有较佳保护△代表有限或视状况保护 ×代表没有保护

发展

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飞轮式

在使用电池的时代之前,不间断电源曾经使用飞轮和内燃机为负载提供电能供应,这种不间断电源被称为飞轮式或旋转式不间断电源。飞轮式不间断电源由整流器、直流电动机、飞轮、柴油机(或汽油机)及发电机等组成。在电网供电的情况下,由整流器提供的直流电驱动电动机带动飞轮旋转,并且带发电机为负载供电。由于飞轮的惯性作用,发电机转速可以保持均衡,此时不间断电源起过滤电网干扰的作用。当电网断电后,飞轮继续带动发电机的转子旋转,同时启动柴油机带动发电机发电,替代原有电网为负载供电。

由于飞轮式不间断电源使用内燃机提供电力,会产生较大的噪音同时体积也较大,因此被用于应急情况和一些自然状况恶劣的场合,通常情况下不间断电源会使用蓄电池来提供电力。

蓄电池式

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自二十世纪六十年代美国通用电气公司研究生产不间断电源以来,不间断电源一直在被改进,但是其基本原理没有重大变化。

现代的不间断电源由电池组、逆变器和控制电路组成,一端连接电网另一端连接电器负载。在电网电压正常的情况下,不间断电源利用电网电源为自身充电,在电网出现异常的时候,不间断电源将存储于电池中的电能释放,供负载使用。它按工作方式通常分为在线式和后备式(亦称为离线式)两种;按输出波形可分为正弦型、近似正弦型(用阶梯方波来拟合正弦波亦称PWM技术)等。

ups分类

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UPS按工作原理分成后备式、在线式与在线互动式三大类。

其中,我们最常用的是后备式UPS,它具备了自动稳压、断电保护等UPS最基础也最重要的功能,虽然一般有10ms左右的转换时间,但由于结构简单而具有价格便宜,可靠性高等优点,因此广泛应用于微机、外设、POS机等领域。

后备式UPS电源又分为后备式正弦波输出UPS电源和后备式方波输出UPS电源。

后备式正弦波输出UPS电源:单机输出可做到0.25KW~2KW,当市电在170V~264V间变化时,向用户提供经调压器处理的市电;当市电超出170V~264V范围时,才由UPS提供高质量的正弦波电源。

后备式方波输出UPS电源:与后备式正弦波输出UPS电源不同的只是为用户提供50Hz方波电源。

在线式UPS结构较复杂,但性能完善,能解决所有电源问题,如四通PS系列,其显著特点是能够持续零中断地输出纯净正弦波交流电,能够解决尖峰、浪涌、频率漂移等全部的电源问题;由于需要较大的投资,通常应用在关键设备与网络中心等对电力要求苛刻的环境中。

在线互动式UPS,同后备式相比较,在线互动式具有滤波功能,抗市电干扰能力很强,转换时间小于4ms,逆变输出为模拟正弦波,所以能配备服务器、路由器等网络设备,或者用在电力环境较恶劣的地区。

UPS优点

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不间断电源的主要优点,在于它的不间断供电能力。在市电交流输入正常时,UPS把交流电整流成直流电,然后再把直流电逆变成稳定无杂质的交流电,给后级负载使用[2]  。一旦市电交流输入异常,比如欠压了或者停电了又或者频率异常了,那么UPS会启用备用能源-蓄电池,UPS的整流电路会关断,相应的,会把蓄电池的直流电逆变成稳定无杂质的交流电,继续给后级负载使用。这就是UPS不间断供电能力的由来。图1是典型的UPS框图。

UPSUPS

当然,UPS的不间断供电时间不是无限的,这个时间受制于蓄电池自身储存能量的大小[2]  。如果发生交流停电,那么在UPS的蓄电池供电的宝贵时间内,您需要做的就是赶紧恢复交流电,比如启用备用交流电回路、启用油机发电,实在不行,就只能紧急存盘,保存劳动成果,等待交流电恢复正常后再继续。

应用

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不间断电源现已广泛应用于:矿山、航天工业通讯、国防、医院、计算机业务终端、网络服务器、网络设备、数据存储设备、应急照明系统、铁路航运交通电厂变电站核电站、消防安全报警系统、无线通讯系统、程控交换机、移动通讯、太阳能储存能量转换设备、控制设备及其紧急保护系统、个人计算机等领域。

选用原因

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电网存在至少九种问题:断电、雷击尖峰、浪涌频率震荡、电压突变、电压波动、频率漂移、电压跌落、脉冲干扰,因此从改善电源质量的角度来说给电脑配备一台UPS是十分必要的。

另外,精密的网络设备和通信设备是不允许电力有间断的,以服务器为核心的网络中心要配备UPS是不言而喻的,即使是一台普通电脑,其使用三个月以后的数据文件等软件价值就已经超过了硬件价值,因此为防止数据丢失而配备UPS也是十分必须的。

选购

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根据设备的情况、用电环境以及想达到的电源保护目的,可以选择适合的UPS;例如对内置开关电源的小功率设备一般可选用后备式UPS,在用电环境较恶劣的地方应选用在线互动式或在线式UPS,而对不允许有间断时间或时刻要求正弦波交流电的设备,就只能选用在线式UPS。

首先要确定您的设备是多大功率的,一般来讲普通PC机或工控机的功率在200W左右,苹果机在300W左右,服务器在300W与600W之间,其他设备的功率数值可以参考该设备的说明书

其次应了解UPS的额定功率有两种表示方法:视在功率(单位VA)与实际输出功率(单位W),由于无功功率的存在所以造成了这种差别,两者的换算关系为:视在功率*功率因数=实际输出功率

后备式、在线互动式的功率因数在0.5与0.7之间,在线式的功率因数一般是0.8。

给设备配UPS时应以UPS的实际输出功率为匹配的依据,有些经销商有意或无意会混淆(VA)与(W)的区别,这点要提请用户注意。

根据使用环境选择可以分为工业级UPS和商业级UPS,工业级UPS适应于环境比较恶劣的的地方,商业级UPS对环境的要求比较高。

UPS通常分为工频机和高频机两种。工频机由可控硅SCR整流器,IGBT逆变器,旁路和工频升压隔离变压器组成。因其整流器和变压器工作频率均为工频50Hz,顾名思义叫工频UPS。

高频机通常由IGBT高频整流器,电池变换器,逆变器和旁路组成,IGBT可以通过控制加在其门极的驱动来控制IGBT的开通与关断,IGBT整流器开关频率通常在几K到几十KHz,甚至高达上百KHz,相对于50Hz工频, 称之为高频UPS。

随着电力电子技术的发展和高频功率器件不断问世。中小功率段的UPS产品正逐步高频化,高频UPS有功率密度大、体积小、重量轻的特点。但在高频UPS功率段向中大功率过渡推进的过程中。高频拓扑UPS在使用过程中暴露出一些固有缺点,并影响到UPS的安全使用和运行。

采购要点

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一、稳定性
  因为UPS是起保障作用的,因此它自身的稳定性更为重中之重。所以,当用户选购UPS产品的时候,不管是中小型企业用户还是其他,首先必须考虑UPS产品的质量,产品的质量是用户选用产品的第一要则,通过质量可以决定你会选择什么品牌的产品,因为我们说品牌之所以称为品牌,是因为它被很多人验证过、认可了,这是第一。

二、后备时间
  后备时间是很多用户在购买UPS产品的时候会关注比较多的一个指标。从学术角度讲,UPS就是停电后继续为用户供电,首先这是一个物理学,停电供电只是它的功能之一,功能之二则是保证用户能够有一个干净的电源,保护用户的设备

三、确定UPS的类型
  根据负载对输出稳定度、切换时间、输出波形要求来确定是选择在线式、在线互动式、后备式以及正弦波、方波等类型的UPS。

在线式UPS的输出稳定度、瞬间响应能力比另外两种强,对非线性负载的适应能力也较强。对一些较精密的设备、较重要的设备要采用在线式UPS。在一些市电波动范围比较大的地区,避免使用互动式和后备式。如果要使用发电机配短延时UPS,推荐用在线式UPS。

四、服务能力

每个用户的网络特点、电力环境都不相同,电源保护要求也随之变化。用户在使用UPS时可能遇到种种问题也不尽相同,用户希望自己购置的是完全适合实际需求的产品和服务,而且关心设备投资的周期、长期回报率及投资风险。而现实是,绝大多数用户缺乏这方面的专业人员,所以,优质的服务体系和主动的服务态度也成为用户选购UPS时必须考虑的一个重要因素。

五、附件功能
  为了提高系统的可靠性,建议采用UPS热备份系统,可以系统串联热备份或并联热备份。小容量的UPS(1 ~2KVA)还可以选用冗余开关。可以选用远程监控面板,实现在远端监视和控制UPS工作。可以选用监控软件,实现计算机和UPS之间的智能化管理。可以选用网络适配器,实现UPS的网络化管理(基于SNMP)。在某些多雨多雷地区,可以配用防雷器。还要考虑是否能够对网络的使用和对外设进行保护。因为外设越来越来齐全(如打印机扫描仪),这部分设备也同样需要保护。是否具备电缆线浪涌保护和数据浪涌保护?在无人值班时能否进行自动的系统关机?另外,因为用户商用的桌面的UPS多放在自己的身边,所以在产品的设计风格、制造工艺方面也是需要考虑的。

区别

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UPS的"集中式"与"分散式"配备方式有什么区别 

如果需要配UPS的设备较多,您可以采用"集中式"或"分散式"两种配备方式;所谓"集中式",就是用一台较大功率的UPS负载所有设备,如果设备之间距离较远,还需要单独铺设电线,大型数据中心、控制中心常采用这种方式,虽然便于管理,但成本较高。

"分散式"配备方式是现 在比较流行的一种配备方式,就是根据设备的需要分别配备适合的UPS,譬如对一个局域网的电源保护,可以采取给服务器配备在线式UPS,各个节点分别配备后备式UPS的方案,这样配备的成本较低并且可靠性高。

这两种供电方式的优缺点如下:

(1)集中供电方式 便于管理 布线要求高 可靠性低 成本高。

(2)分散供电方式 不便管理 布线要求低 可靠性高 成本低。

相关因素

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现 在的UPS一般都用全密封的免维护铅酸蓄电池作为储能装置,电池容量的大小由"安时数(AH)"这个指标反映,其含义是按规定的电流进行放电的时间。相同电压的电池,安时数大的容量大;相同安时数的电池,电压高的容量大,通常以电压和安时数共同表示电池的容量,如12V/17AH、12V/24AH、12V/38AH、12V/6**H、12V/100AH。

后备式UPS一般内置4AH或7AH的电池,其备用时间是固定的;在线式与在线互动式UPS有内置7AH电池的标准机型,也有外配大容量电池的长效机型,用户可以根据需要实现的备用时间而确定配备多大容量的电池。

蓄电池是UPS的重要组成部分,占有很大的价值比重,并且其质量的好坏直接关系到UPS的正常使用,所以应慎重选择有质量保证的正牌蓄电池

注意事项

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1)UPS的使用环境应注意通风良好,利于散热,并保持环境的清洁。

2)切勿带感性负载,如点钞机日光灯空调等,以免造成损坏。

3)UPS的输出负载控制在60%左右为最佳,可靠性**。

4)UPS带载过轻(如1000VA的UPS带100VA负载)有可能造成电池的深度放电,会降低电池的使用寿命,应尽量避免。

5)适当的放电,有助于电池的激活,如长期不停市电,每隔三个月应人为断掉市电用UPS带负载放电一次,这样可以延长电池的使用寿命。

6)对于多数小型UPS,上班再开UPS,开机时要避免带载启动,下班时应关闭UPS;对于网络机房的UPS,由于多数网络是24小时工作的,所以UPS也必须全天候运行。

7)UPS放电后应及时充电,避免电池因过度自放电而损坏。

使用技巧

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不间断电源-如何延长UPS的供电时间?

延长不间断电源系统的供电时间有两种方法:

1.外接大容量电池组:可根据所需供电时间外接相应容量的电池组,但须注意此种方法会造成电池组充电时间的相对增加,另外也会增加占地面积与维护成本,故需认真评估。

2.选购容量较大的不间断电源系统:此方法不仅可减少维护成本,若遇到负载设备扩充,较大容量的不断电系统仍可立即运作。

UPS电源系统开、关机

第一次开机

(1)按以下顺序合闸:储能电池开关→自动旁路开关→输出开关依次置于“ON"。

(2)按UPS启动面板“开”键,UPS电源系统将徐徐启动,“逆变”指示灯亮,延时1分钟后,“旁路”灯熄灭,UPS转为逆变供电,完成开机。

经空载运行约10分钟后,按照负载功率由大到小的开机顺序启动负载。

日常开机

只需按UPS面板“开”键,约20分钟后,即可开启电脑或其它仪器使用。通常等UPS启动进入稳定工作后,方可打开负载设备电源开关(注:手动维护开关在UPS正常运行时,呈“OFF"状态)。

关机

先将电脑或其它仪器关闭,让UPS空载运行10分钟,待机内热量排出后,再按面板“关”键。

使用与维护

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  1. 保持适宜的环境温度。影响蓄电池寿命的重要因素是环境温度,一般电池生产厂家要求的最佳环境温度是在20-25℃之间。虽然温度的升高对电池放电能力有所提高,但付出的代价却是电池的寿命大大缩短。据试验测定,环境温度一旦超过25℃,每升高10℃,电池的寿命就要缩短一半。达不到规定的环境要求,其寿命的长短就有很大的差异。另外,环境温度的提高,会导致电池内部化学活性增强,从而产生大量的热能,又会反过来促使周围环境温度升高,这种恶性循环,会加速缩短电池的寿命。

  2. 定期充电放电。UPS电源中的浮充电压和放电电压,在出厂时均已调试到额定值,而放电电流的大小是随着负载的增大而增加的,使用中应合理调节负载,比如控制微机等电子设备的使用台数。一般情况下,负载不宜超过UPS额定负载的60%。在这个范围内,电池的放电电流就不会出现过度放电。UPS因长期与市电相连,在供电质量高、很少发生市电停电的使用环境中,蓄电池会长期处于浮充电状态,日久就会导致电池化学能与电能相互转化的活性降低,加速老化而缩短使用寿命。因此,一般每隔2-3个月应完全放电一次,放电时间可根据蓄电池的容量和负载大小确定。一次全负荷放电完毕后,按规定再充电8小时以上。

  3. 利用通讯功能。大多数大、中型UPS都具备与微机通讯和程序控制等可操作性能。在微机上安装相应的软件,通过串/并口连接UPS,运行该程序,就可以利用微机与UPS进行通讯。一般具有信息查询、参数设置、定时设定、自动关机和报警等功能。通过信息查询,可以获取市电输入电压、UPS输出电压、负载利用率、电池容量利用率、机内温度和市电频率等信息;通过参数设置,可以设定UPS基本特性、电池可维持时间和电池用完告警等。通过这些智能化的操作,大大方便了UPS电源及其蓄电池的使用管理。

  4. 及时更换废/坏电池。大中型UPS电源配备的蓄电池数量,从3只到80只不等,甚至更多。这些单个的电池通过电路连接构成电池组,以满足UPS直流供电的需要。在UPS连续不断的运行使用中,因性能和质量上的差别,个别电池性能下降、储电容量达不到要求而损坏是难免的。当电池组中某个/些电池出现损坏时,维护人员应当对每只电池进行检查测试,排除损坏的电池。更换新的电池时,应该力求购买同厂家同型号的电池,禁止防酸电池和密封电池、不同规格的电池混合使用。

日常维护

故障

在使用不间断电源系统的过程中,人们往往片面地认为蓄电池是免维护的而不加重视。然而有资料显示,因蓄电池故障而引起UPS主机故障或工作不正常的比例大约为1/3。由此可见,加强对UPS电池的正确使用与维护,对延长蓄电池的使用寿命,降低UPS系统故障率,有着越来越重要的意义。除了选配正规品牌蓄电池以外,应从以下几个方面入手正确地使用与维护蓄电池:

(1)灰尘带入机内沉积、当遇空气潮湿时会引起主机控制紊乱造成主机工作失常,并发生不准确告警,大量灰尘也会造成器件散热不好。一般每季度应彻底清洁一次。其次就是在除尘时,检查各连接件和插接件有无松动和接触不牢的情况。

(2)虽说储能电池组都采用了免维护电池,但这只是免除了以往的测比、配比、定时添加蒸馏水的工作。但外因工作状态对电池的影响并没有改变,不正常工作状态对电池造成的影响没有变,这部分的维护检修工作仍是非常重要的,UPS电源系统的大量维修检修工作主要在电池部分。

  1. 储能电池的工作全部是在浮充状态,在这种情况下至少应每年进行一次放电。放电前应先对电池组进行均衡充电,以达全组电池的均衡。要清楚放电前电池组已存在的落后电池。放电过程中如有一只达到放电终止电压时,应停止放电,继续放电先消除落后电池后再放。

  2. 核对性放电,不是首先追求放出容量的百分之多少,而是要关注发现和处理落后电池,经对落后电池处理后再作核对性放电实验。这样可防止事故,以免放电中落后电池恶化为反极电池。

  3. 平时每组电池至少应有8只电池作标示电池,作为了解全电池组工作情况的参考,对标示电池应定期测量并做好记录。

  4. 日常维护中需经常检查的项目有:清洁并检测电池两端电压、温度;连接处有无松动,腐蚀现象、检测连接条压降;电池外观是否完好,有无壳变形和渗漏;极柱、安全阀周围是否有酸雾逸出;主机设备是否正常。

  5. 免维护电池要维护,不是什么无稽之谈,应从广义的维护立场出发,做到运行、日常管理的周到、细致和规范性,保证设备(包括主机设备)保持良好的运行状况,从而延长使用年限;保证直流母线经常保持合格的电压和电池的放电容量;保证电池运行和人员的安全可靠。这就是电池维护的目的,也是电池运行规程中包括的内容和进行规则。

(3)当UPS电池系统出现故障时,应先查明原因,分清是负载还是UPS电源系统;是主机还是电池组。虽说UPS主机有故障自检功能,但它对面而不对点,对更换配件很方便,但要维修故障点,仍需做大量的分析、检测工作。另外如自检部分发生故障,显示的故障内容则可能有误。

(4)对主机出现击穿,断保险或烧毁器件的故障,一定要查明原因并排除故障后才能重新启动,否则会接连发生相同的故障。

(5)当电池组中发现电压反极、压降大、压差大和酸雾泄漏现象的电池时,应及时采用相应的方法恢复和修复,对不能恢复和修复的要更换,但不能把不同容量、不同性能、不同厂家的电池联在一起,否则可能会对整组电池带来不利影响。对寿命已过期的电池组要及时更换,以免影响到主机。

决定因素

UPS作为保护性的电源设备,它的性能参数具有重要意义,应是我们选购时的考虑重点。市电电压输入范围宽,则表明对市电的利用能力强(减少电池放电)。输出电压、频率范围小,则表明对市电调整能力强,输出稳定。波形畸变率用以衡量输出电压波形的稳定性,而电压稳定度则说明当UPS突然由零负载加到满负载时,输出电压的稳定性。

还有UPS效率、功率因数、转换时间等都是表征UPS性能的重要参数,决定了对负载的保护能力和对市电的利用率。性能越好,保护能力也越强,总的来说,离线式UPS对负载的保护最差,在线互动式略优之,在线式则几乎可以解决所有的常见电力问题。当然成本也随着性能的增强而上升。因此用户在选购UPS时,应根据负载对电力的要求程度及负载的重要性不同,而选取不同类型的UPS。

购买须知

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在购买电池后备系统时,需要知道这些设备的以下信息:

UPS电池供电的时间长短

UPS在使用待机电源时是否向服务器提供警告系统

UPS是否包含可以消除输入的瞬态噪声的电源调节功能

电池的寿命和它的性能如何随时间而降低

在电池不再能够提供后备功率时设备是否发出警告

何时需要替换电池

一般情况下还需要了解要挂接UPS的设备的电源要求。对服务器装置而言,这可能包括CPU(和其他附加的设备)、监视器、外部路由器、集中器单元和布线中心,设备的背面提供了有关这些设备的电源要求,设备上的标牌列出了各单元使用的功率。UPS具有一个VA (伏安)额定值,即线路电压与电流(安培)的乘积。用户首先需要将要挂接到UPS上的设备的各个功率要求加起来,再去购买可以处理这么大负荷的UPS。先从要挂接的每种设备背面了解电流额定值,并将它与电压(通常为120/220V)相乘;然后,将所有设备的值加起来,再去选择一个处理能力比该负荷高出20%的UPS。

挂接到文件服务器的UPS通常需要一个附加电缆,用于在UPS使用后备电源时警告文件服务器,服务器于是将进行关机程序。请记住查问UPS供应商,确保用户的操作系统可以使用此功能。

某些供应商已经为他们的电源保护设备开发出某些**功能。American Power Conversion的Smart-UPS系列通过一种称为PowerChute的软件控制程序为网络管理员提供诊断信息。该软件安装在服务器上并通过电缆与UPS通信,这样,管理员可以跟踪电源质量、UPS工作温度、线路频率、UPS输出电压、**和最小线路功率、电池功率强度、线路电压和UPS负荷。

UPS电源蓄电池好坏判别方法如下

蓄电池的好坏判断有专用的蓄电池测量仪,但是一般的用户很少有这种仪器,都只有一只万用表.下面几点维修中判断蓄电池好坏的几点总结,以供参考。

1、从外观判断:观察外观有无变形、凸出、漏液、破裂炸开、烧焦、螺丝连接处有无氧化物渗出等。

2、 带载测量:若外观无异常,UPS工作于电池模式下,带一定量的负载,若放电时间明显短于正常放电时间,充电8小时以后,乃不能恢复正常的备用时间,判定电池老化。

3、 用万用表测量:

A 、电池放电模式下测量:测量电池组中各个电池端电压,若其中一个或多个电池端电压显明高于或低于标称电压(标称电压12V/节),判断电池老化。

B 、 市电模式下测量:电池组中各个电池端的充电电压,若其中一个或多个电池的充电电压显明高于或低于其他电压,判定电池老化。

C、 测电池组的总电压:电池组总电压明显低于标称值(以C1K电池组标称值是36V为例),充电8小时后乃不能恢复到正常值,即使恢复到正常值,放电时间达不到正常放电时间,判定电池老化。

D、电池开机测量:UPS不开机,也不要接市电,先用万用表测量电池组总电压,以C1K为例,此时电压可能在36V-40V之间,属于正常值,表笔不要离开,一直盯住万用表的指示,然后接开机键,若此时电池总电压马上降至30V以下乃至十几伏,UPS马上自动关机,关机后电压立即恢复到原有值。判定电池老化。

UPS为何要同交流稳压电源搭配使用?

因为中国电网存在的问题是:电网突然停电或来电时电压不稳,忽高忽低,高电压涌流,瞬态脉冲电压过高频率误差太大,单用UPS只能解决掉电,而影响存盘使资料丢失,而无法对电波的杂质进行过滤。

针对以上,常用解决的方法是:对电压忽高忽低,电流增加或减弱,相位不正确及电网中的杂质只能用净化稳压电源来解决。由于电网突然掉电或瞬态干扰和频率误差较大将影响系统信息的传导和重要资料被删除,需要UPS来解决。因而UPS电源要同净化稳压器一起搭配使用,才能解决电源的质量问题,才能符合计算机的要求。

发展特点

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(1)高效率、高可靠性

由于IT 设备不断增多、用电量加剧、机房面积紧张、低耗节能需求等客观因素的存在,高效率、高可靠性的UPS 技术倍受关注。为提高UPS 运行效率,高性能电力电子器件不断被研发成功并投入实际应用,如IGBT、MOSFET、GTR、智能功率模块IPM、MOS 控制晶闸管MCT 等,变流技术也需要随着电力电子器件而更新。此外,业界正逐步推广UPS 内部多模块冗余并联运行、甚至多台UPS 组成的系统冗余运行技术,在并联运行中,当单一模块或单机发生故障时,其功能则自动转由冗余单元承担,大大提高了UPS 供电系统的可靠性。

(2)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。

行业内针对模块化UPS 解决方案基本形成了两个方向:一是单机冗余化,即通过多模块冗余并联构成大功率单相或者三相UPS,其可用性指标得到了质的飞跃;二是全模块化结构,即一个模块是一台完整的UPS,通过冗余并联直接构成中等功率UPS,在兼顾可用性指标的同时还具有良好的性价比。

(3)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。

(4)数字化、智能化、网络化

数字化技术的优势在当今信息社会中愈加明显。在UPS 产品的研发和制造过程中采用全数字化技术可有效缩小产品体积、降低生产成本、提高产品的可靠性及针对用户需求的匹配性;而数字化控制技术则会在UPS 系统运行过程中准确及时地进行信号采样、处理、控制(包括电压电流环等)、通信等工作,并将各环节的控制参数优化统一后发送给UPS 综合控制单元,从而使UPS 系统的运行更具效率,实现更简单、更稳定的通信与均流,并获取优良的电磁兼容指标。智能化主要贯穿于UPS 系统的控制、检测与通信过程中,完全由计算机管理。计算机及其外设能自主应付一些可预见的问题,进行自动处理和调整,发出预警、告警信息等。通信设施所处环境日趋复杂,增大了维护难度,对电源设备的网络化监控管理提出了新的要求。网络化技术可通过对UPS 配置与计算机互连的软硬件接口,实现计算机网络系统及数据资料的双重保护、网络远程事件记录和监测控制、故障告警、参数自动测试分析等功能,使维护人员更为轻松、安全、高效地通过互联网进行数据查询、控制等维护工作。

(5)绿色、节能、环保

在世界能源格局变化加剧,国际油价剧烈震荡,全球能源供应紧张的形势下,节能环保已成为UPS 厂商进行产品技术创新的指导原则。对UPS 而言,输入功率因数的高低表明其吸收电网有功功率的能力及对电网影响的程度。降低电源的输入谐波,不但能改善UPS 对电网的负载特性,减少给电网带来的严重污染,也能降低对其他网络设备的谐波干扰。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。

行业利害因素

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1、有利因素

(1)市场需求不断扩大

UPS 广泛应用于信息、通信、电力、金融、政府、制造业、交通运输、医疗卫生、公共安全等众多领域。随着信息产业在国民经济中的地位越来越重要,我国将进一步加大在各行业特别是信息、通信、电力、金融、政府、制造业、交通运输、医疗卫生、公共安全等领域的信息化建设投资,下游领域信息化建设步伐的加快,必然带动市场对UPS 的需求。

(2)国际产业转移的发展机遇

近 年来,发达国家和地区加速向我国进行制造业转移,国际**厂商如伊顿、施耐德、艾默生、西门子等均在我国投资设厂。前瞻性较强的本土企业将充分把握住国际产业转移的大好机遇,学习世界前沿技术和管理理念、引进高端人才和先进设备、扩大生产规模、提升产品质量、降低成本、积累经验,逐步提高国际市场份额。

(3)工业化、信息化建设促进技术更新

我国正处于工业化、信息化建设的关键时期,众多行业领域对UPS 的巨大需求量促使厂商们在高效、节能、环保等方面进行技术创新,不断推出新产品,在满足不同行业需求、促进国民经济发展的同时,也推动了电力电子技术的进步,激发了UPS 行业内的良性竞争。

(4)产业政策扶持

电力电子装置制造业属于国家重点扶持的高新技术产业,近 年来,国家颁布了一系列发展政策和发展规划以鼓励本行业的发展,具体情况请参阅本章节“二、本公司所处行业的基本情况——(一)行业主管部门、监管体制与主要法律法规及政策”。

2、不利因素

(1)技术基础薄弱

UPS制造商只有掌握核心技术,并具备自主研发及创新能力,才能取得发展的主动权。目前国内多数中小规模厂家普遍缺乏大功率电源控制技术、电路保护技术、系统集成技术等核心技术,部件和整机的制造工艺水平距离标准化大批量生产的要求较远,在设计能力、工艺技术及新材料应用研究等方面也与国际先进水平差距较大。此外,国内厂商对于信息化建设的投入大都停留在基础硬件方面,软件投入相对不足,对现有网络和信息资源的利用不够,导致产品竞争力不强,企业发展受到限制。

(2)原材料价格波动,少数电力电子器件依赖进口

近 年来,国际市场的铜、铅、钢材等基础原材料价格波动较大。尽管可与下游客户协商调整价格,进行成本转移,但总体而言,原材料价格的波动将为UPS厂商带来一定的成本控制压力。此外,生产高端UPS 产品所必需的部分电力电子器件主要依赖进口,生产成本偏高、外币汇率波动等因素也会在一定程度上阻碍本土厂商的发展。

解决方案

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方案总述

电力操作电源是为电力系统中控制和保护设备提供独立电源的设备。同时,一些重要的动力负荷电源,如保证发电机组,大型厂用电设备起停的润滑油泵电源系统,氢密封油电系统电源,主要的热工动力电源,以及UPS不间断电源和事故照明电源系统等,由于安全性和可靠性要求极高,需要采用与控制电源系统同等可靠的直流电源系统供电。因此,电力系统直流操作电源对于可靠性的要求极高。无论是大型枢纽变电站,中小型变电站站,还是核电站,水、火力发电厂等,均要求直流供电系统的高可靠性。通过对电源系统的的合理设计,各分立部件的可靠性保证及协同工作,以及冗余配置方案,可以满足电力系统对于直流操作电源系统的高可靠性要求。

解决方案

图示为完整的工程解决方案示例。整个系统的能源由市电与蓄电池组共同提供。

电厂是一个自动化程度很高的特殊生产企业,自动化的生产设备依赖于供电系统的安全、稳定运行。在现代化的发电厂中,大容量机组发电机的DCS控制系统,包括各种热工自动装置,如自动调节用组装仪表、汽轮机电液数字调节装置、锅炉联锁及安全监察系统FSSS、汽机监视仪表(TSI)、协调控制系统(CCS)等,都需要有一个可靠的电源,该电源要求无论在机组本身厂用电中断还是电网故障时,都不应中断供电,这就要求大容量机组中不但有可以使机组安全停机的事故保安电源,而且要求有一个为控制、监视装置及事故后状态参数记录装置提供高供电品质且不间断供电的交流不停电电源。

1、DCS系统电源保护方案:

市面上电力专用电源采用冗余供电系统,针对电力系统应用负载及环境,运用先进技术制造的工业级交流保护电源,能够充分满足电力DCS系统等负载对供电可靠性的要求。

DL31电力UPS应用方案DL31电力UPS应用方案

(图:UPS应用方案)

方案的优点:

1) 为电力行业量身定制的专业型UPS,适应电力行业内部的恶劣电网环境,既满足了电力行业的负载需求,又可以让用户不必再为负载的三相不平衡而烦恼。

2) 1+1冗余并联的工作方式,让本来已经很可靠的供电系统再增加一把安全锁,满足电力行业用户对UPS高可靠性指标的极限需要。

3) 充分利用电力行业的220V/110V大容量电池组,可**限度的延长UPS的后备时间,并节省电池组的安装空间和前期投资。

4) 选配旁路隔离变压器,实现输入与输出的完全隔离,并可保证输出的零地电压<1V。

5) 丰富的干接点监控信号,可纳入电厂自身的DCS监控系统;出现问题,及时上报,便于值班人员对UPS的实时监控

大型数据中心解决方案

大型数据中心解决方案大型数据中心解决方案

大型数据中心的基础设施系统主要分电源、环境控制和机房监控管理系统。由于大型数据中心承载企业、集团、机构的核心业务,重要性高,不允许业务中断。因而大型数据中心一般根据TIA942标准的Tier4标准建设,可靠性要求99.99999%以上,以保证异常故障和正常维护情况下,数据中心正常工作,核心业务不受影响。

1、电源系统,通常选用多路市电源互为备份,并且机房设有专用柴油发电机系统作为备用电源系统,市电电源间、市电电源和柴油发电机间通过ATS(自动切换开关)进行切换,为数据中心内UPS(不间断供电电源)、机房空调、照明等设备供电。由于大型数据中心业务重要性,通常采用双母线的供电方案供电,满足大型数据中心服务器等IT设备高可靠性用电要求。双母线供电系统,有两套独立UPS供电系统(包含UPS配电系统),在任一套供电母线(供电系统)需要维护或故障等无法正常供电的情况下,另一套供电母线仍能承担所有负载,保证机房业务供电,确保数据中心业务不受影响。在UPS输出到服务器等IT设备输入间,选用SPM(服务器电源管理器)进行电源分配和供电管理,实现对每台机柜用电监控管理,提高供电系统的可靠性和易管理性。对于双路电源的服务器等IT设备,直接从双母线供电系统的两套母线引人电源,即可保证其用电高可靠性。对于单路电源的服务器等IT设备,通常选用STS(静态切换开关)为其选择切换一套供电母线供电。在供电母线无法正常供电时,STS将自动快速切换到另一套供电正常的母线供电,确保服务器等IT设备的可靠用电。

2、环境控制系统,通常选用机房精密空调对数据中心的环境调节,确保服务器等IT设备的运行环境。对于发热量大的服务器等IT设备,通常选用高通孔率(一般大于70%)网孔门的机柜,提高机柜进出风量;将机柜面对面、背对背布置,在机房内形成冷热隔离的风道,提高制冷效率;空调采用下送风方式,确保机房送风均匀,提高制冷效率。

在某些功率密度特别高场合(发热量超过5kw/机柜),往往容易产生局部热点,形成故障隐患。为消除局部热点,需要采用相应的高热密度解决方案,如开放式方案即为在局部热点发生处加装制冷终端XD,加强局部制冷能力,以消除局部热点;封闭式方案即为高功率密度设备放置在封闭机柜内,通过机柜内制冷循环,高效率制冷散热。

3、机房监控管理系统,大型数据中心需要对电源、空调等设备运行状态进行管理,同时还需要对机房内环境,如温湿度、漏水、烟感等参量进行监控,确保数据中心工作在一个正常的范围之内。并对数据中心设备运行参数和环境量实时监控和管理,同时远程监控和管理,实现机房无人值守。

ups电源

基本组成及作用

一般UPS电源,主要由充电器(CHARGER)、逆变器(INVERTER)、静态开关(SYATICSWITCH)、蓄电池(BATTERY)4大部分和控制部分组成。

UPS电源各部分功能简述如下:

1.充电器的作用

从主电源吸收能量,经过桥式可控硅整流电路、阻容滤波电路,产生直流电,并将直流电提供给蓄电池和逆变器。

2.逆变器的主要作用

将充电器或蓄电池送来的直流电转变成交流电输出。有的也称逆变器为DC/AC变流器,它是UPS电源的核心部件,逆变器性能的好坏,对UPS电源输出波形、效率、可靠性、瞬态响应、噪声、体积、重量等方面有着决定性的影响。一台UPS电源性能好坏,主要是由逆变器的性能来决定的。

3.静态开关的主要作用

静态开关主要作用是保证UPS电源系统不间断供电。当UPS电源正常供电时,逆变器输出交流电作为计算机设备的主要电源(或者由市电经稳压器后直接供计算机用电)。在下列情况出现时:

①当计算机设备起动或发生浪涌超负载;

②当逆变器发生故障。

通过电压检测信号,静态开关迅速将负载由逆变器供电转移到市电供电。一旦恢复正常,经检测市电与逆变器电压同步、同频时,又转为逆变器供电。静态开关,就是完成转换并保证转换可靠、不间断供电的关键设备。

4.蓄电池的主要作用

蓄电池是储存电能的装置。在正常供电时,直流电源对蓄电池进行充电。它将电能转换成化学能贮存起来。当市电中断时,UPS电源将依靠储存在蓄电池中的能量输出直流电,维持逆变器的正常工作。即将化学能转换成电能,供逆变器使用。

5.控制部分的主要作用控制部分在UPS电源中起着十分重要的作用。通过合理的控制,使UPS电源按设计要求给计算机提供稳定可靠的电能

监控系统

总控站(后台)

由监控站、工程维护站、系统接口等构成,运用管理分析软件处理接收的数据并通过Web发布。工程维护人员登录服务器可查看全厂所有在线设备的运行状态以及完善的历史、实时数据分析统计。

设备控制站

根据现场设备需要,可选择监控功能仪或设备运行状态信息采集仪(EII)。EII通过RS-232/485端口与电能表、电池采集模块、直流屏、UPS等智能设备通信,将监测数据转换为符合通信协议的数据包,接入局域网,传送至主控室服务器。独立完整的ES包括以下部分:

系统主机:由下行串口通道、数据处理器、显示器、上行串口通道组成。下行串口通道通过RS-485总线访问电池电压采集模块,采集数据,管理电压采集模块,数据处理器完成数据解压、数据计算、存储管理,将处理后的数据一部分送往显示器,另一部分由上行串口通道发送至协议处理器,或传给上一层管理系统。

数据采集组:可根据用户需要确定采集数据要求及配置相应采集仪器,一般由电池电压采集模块、电流、温度、功率等组成,模块间隔离良好、绝缘性强,可靠性、安全性高。数据采集可分组,每个模块可对一定数量电池进行电压采集,可配备电流、温度传感器,模块间与系统主机一般采用RS-485连接。

协议处理器:具有协议处理程序的接口板,处理各种通信协议。可实现:①将主机发送的电池电压、电流、温度等信息按约定协议编码、打包、发送至远程服务器;②将远程服务器发出的遥控、遥调指令经过解码发给主机,实时控制。

放电模块:可快速测出电池直流内阻,瞬间测试电池性能,大功率放电模块可提供瞬间大电流冲击负荷。

远程服务器:实现局域网内计算机数据通信,通过局域岗远程访问现场的蓄电池监测系统,接收、分析数据,通过Web服务器发布数据。

通信网络

联网现场设备各分站(采集监控站),采用光纤作为数据通信主干线,组成全厂UPS和直流电源在线监控的局域网。

技术应用

一、概述

随着经济的飞速发展以及基层央行对网络建设认识的不断加深,中心机房建设和改造,近几年如火如荼。但随之而来的就是日益庞大的电费开销,中心机房在建设中的投资,其中电气、电源、制冷等系统设施占了一半以上的投资比例,高额的电能消耗使得整个数据中心运行成本居高不中心机房面临“建得起却用不起”的尴尬境地。

降低中心机房的运营成本和节能降耗成了基层央行有关部门关注的问题,节约能源可以从以下几方面入手。首先是机房环境的节能,包括制冷环境、供电环境;其次是从IT硬件设备节能,减少IT设备的能耗;**是IT设备内部各集成电路的节能,比如CPU的节能等。UPS处于交流供电环节的最重要一环,机房几乎所有的IT设备由UPS供电,提高运行时的能效势在必行。UPS的节能必须从方案、电池、配电等方面全方位进行。

二、按需扩容的柔性规划

一般地市级中心机房的建设都不是一步到位,会考虑今后未来5到10年的需求,但是UPS一般都是一步到位,一次就安装了2套大功率的UPS并机,结果初期负载只有规划容量的10%~20%,没等承载所规划的负载就进入了设备淘汰期。这不仅造成投资的浪费,而且也无法使UPS运行在较高的效率点,造成电能的浪费。如何避免这种情况的发生,从UPS供电系统角度考虑,应该包括以下几个方面。

供电方案设计

()供电方案设计

目 前UPS供电方案主要有分散供电、集中供电2种。分散供电的特点是一台UPS为一台或多台负载设备供电。分散供电的好处是分散风险,不会因为一台UPS供电异常而造成大面积停电;缺点是UPS分散布置,不便管理,而且布线不易规划。另一种是采用集中供电方案,由一套大功率的UPS供电系统直接对机房的所有负载供电。集中供电的好处是便于规划、管理方便、维护方便;缺点是如果UPS系统异常,容易引起大面积停电事故,此缺点可以通过采用各种并联构架来避免。因此,以上两种方案各有优缺点,目 前的中心机房一般都采用集中供电方案,也集中了供电的风险。当机房UPS装机总容量超过一定限度时,建议将机房按几期规划分成几个区域进行供电。

()UPS在线并机扩容功能

机房UPS容量的规划,可以根据不同时期的负载容量要求采用逐步扩容的方案,使投资方案更经济,同时也能使UPS工作于较佳的效率点。目 前中、大功率段的UPS均已经具备冗余并机功能,不仅提高了系统的可靠性,同时也为机房扩容提供了条件。只要规划时在UPS前后配电箱预留足量的空气开关,并在机房规划相应空间,即可实现UPS并机扩容功能。关键是并机的过程处理,多种品牌UPS并机时需要对UPS的设置进行修正,此时要求UPS必须在维修旁路状态工作,UPS由市电直接带载,如果此时市电波动较大甚至停电,将造成系统的大面积瘫痪。所以并机扩容必须具备在线并机功能,即UPS并机扩容时,只需将新增UPS软件修改至与原UPS系统一致后,在不关闭原有UPS系统的情况下直接将新增UPS并入原有系统即可,扩容前后,UPS均工作于在线模式下,避免切换至旁路供电的高风险操作。

采用模块化

()采用模块化UPS实现逐步扩容

目 前,模块化UPS已经开始在国内应用,模块化UPS特点主要包括:可扩容、平均故障修复时间(MTTR)短、可经济实现“N+X”冗余并机。以台达C系~IJUPS为例,每个模块为20kVA,整个系统**可扩容至160kVA,可以根据机房的实际容量需求,逐步扩容,只要在机房初期规划好配电容量即可。同时,实现“N+X”冗余比较划算,以60kVA的容量要实现“N+I”冗余为例,传统方案必须扩容一台60kVAUPS,而采用模块化UPS,则只需扩容一个20kVA的模块即可,节省大笔资金的投入。

三、提高UPS自身能效,优化负载效率曲线

目 前UPS均为在线式双变换构架,在其工作时整流器、逆变器均存在功率损耗。以一个容量为60kVA的UPS为例,每度电按1.2元计算,UPS效率每提高1%,一年节省的电费为5045.76元。可见提高UPS的工作效率,可以为数据中心节省一大笔电费,也是降低整个机房能耗的最直接方法。因此采购UPS应尽量采购效率更高的UPS。

当然UPS效率高不仅仅是满载时效率高,同时也必须具备一个较高的效率曲线,特别是在“1+1”并机系统时,根据系统规划,每台UPS容量不得大于50%,如果此次效率仅为90%以下,就算满载效率达到95%以上,也是没有意义的,所以要求UPS必须采取措施优化效率曲线,使UPS效率在较低负载时也能达到较高的效率。

除了提高UPS自身的效率之外,UPS的一些功能也可加以利用。比如像ECO经济运行模式,其原理是在较好的市电环境下,激活此功能,使UPS由静态旁路直接供电,此时逆变器处于待机状态,正常工作但不输出能量,_旦市电异常,UPS立即切换到逆变器供电状态,切换时间一般在1毫秒以内,由于逆变器处于待机状态,所以自身损耗很小,此时UPS的整机效率可以达~1J97%以上,比正常模式减少3%以上的损耗。

使用ECO模式必须具备2个条件:一是静态旁路必须采用两组高可靠晶闸管,不得采用接触器加晶闸管的组合,因为接触器吸合时接触点会打火,一般工作数百次之后就不能正常工作,而晶闸管则不存在此问题,同时可以缩短切换时间。二是建议在较好的电力环境下使用,比如一级供电单位等。

四、降低输入电流谐波,提高功率因数

谐波产生的根本原因是由于电力线路呈现一定阻抗,等效为电阻、电感和电容构成的无源网络。由于非线性负载产生的非正弦电流,造成电路中电流和电压畸变,称为谐波。谐波的危害包括:引起电气组件附加损耗和发热(如电容、变压器、电机等);电气组件温度升高,效率低,加速绝缘老化,降低使用寿命;干扰设备正常工作;无功功率增加,电力设备有功容量降低(如变压器、电缆、配电设备);供电效率低;出现谐振,特别是柴油发电机发电时更严重;空开跳闸、熔丝熔断、设备无故损坏。UPS对电网而言是一个非线性负载,在工作时会产生大量的谐波。以配置6脉冲整流器的UPS为例,其输入功率因数一般为0.75左右,谐波大于30%。

降低谐波方法

()12脉冲整流器

其原理是在原有6脉冲整流器基础上,在输入侧增加一个移相变压器和6脉冲整流器。采用该技术方案后,可以将谐波降低至10%左右。优点是较为简单,谐波改善明显;缺点是对功率因数改善有限,价格略高。

()无源滤波器

依据LC滤波电路原理,对UPS产生的谐波进行滤除,并对功率因数进行补偿。优点是技术简单,成本较低;缺点是只能补偿将点阶次的谐波,同时受负载阻抗影响较大,无法适用于全功率段。

()有源滤波器

原理是利用可控的功率半导体器件向电网注入与谐波源电流幅值相等、相位相反的电流,使电源的总谐波电流为零,达到实时补偿谐波电流的目的。优点是可以补偿多个阶次的谐波,且不受负载阻抗大小的影响;缺点是购置成本较高。

()高频IGBT整流及PFC功率因数校正电路设计

整流器原理是采用高频率PWM控制IGBT导通,对输入电压波形进行分割,使输入的电流波形尽量接近正弦波,并对输入电压和电流相位差进行补偿。优点是体积轻,价格便宜,效果好;缺点是技术结构复杂,不易维护,受功率器件影响,目 前容量大小受到限制。

以上几种技术,性能及投资对比,可以根据实际需求选择合适的方案。

五、电池管理及配电管理技术

UPS都配备了电池,用户在电池组上的投资往往占整个UPS供电系统投资的很大比例,甚至超过UPS本身的投资,而电池的使用年限明显低于UPS主机。由于电池主要材料是重金属铅、硫酸和不易分解的塑料,都会对环境造成严重的污染。因此减少电池使用数量,延长电池循环使用寿命,不仅节省直接和间接的电池投资,而且还减少整个机房设备对环境的污染。所以UPS可以通过以下几个技术实现电池的节能。

()并机共用电池组功能

共用电池组原理是通过特殊的整流器隔离故障,使并机系统中的2台或多台UPS的整流同步,母线均流,使系统中的各台UPS母线直接并联,然后将满足系统后备时间要求的电池并联后接人并联母线系统中,实现电池的共享,减少电池投资。以“1+1”为例,传统的UPS方案,系统后备—小时,考虑其中一台UPS故障时,UPS2的电池不能为UPS1使用,所以UPS1和UPS2必须各配置一套-4,时的电池组,才能保障系统在断电后还能备用一小时。采用共用电池组方案后,因为UPS1故障后,系统中的电池仍能为UPS2提供能量,所以整个系统仅需配置一套一小时电池即可。这不仅节省了电池直接投资,同时也节约机房在空间、承重及空调等方面的投资,也降低了对环境的污染。

()智能电池管理技术

影响电池寿命的因素有很多,主要包括温度、充电、放电、循环次数等。如果能够对上述几个因素进行综合处理,可以大大延长电池的使用寿命,延长电池更换周期,节约电池投资。UPS的智能电池管理击包括:电池均浮充管理(均浮充控制)、充电温月智能放电终止电压控制,除此之外还应具备电动检测和电池漏液检测功能。另外还可以选压范围较宽的UPS,减少电池放电次数。通过上述几种技术,可大幅度延长电池寿命2--3年。


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