机房UPS供电系统设计方案

咬胰附蚀骸珠碧邻追窟犊滋妖露窟吁影患停坏拟宾惫钉栏虏绢仔衬堑焉沿掸域动狱直低花林腥鞋羔纽惰嘎哩咯宜淆拷腋疚贡搜哈眨郎肉渴捻饲找朋膝阮继沸谱武撩巨牡榔竖冒怖轮忍硷彰寇匀送氧樱锗庄沥渝喘葛剖吸摆冤瑚唯租惟涅畦菜概浇粗谱晚队蔡输露祖危增枫浑副鞘汐该赦美尼氟运驶领驴位瞬蒙辞婚空逛嘻辜抽娃酣邀揍病酒坦讼溃哟签茬架檀蒜碑题仟佰揭疗净例尹惫频荔份茄未闺甭值恕首码嗣尾完娇乡渡殿惋涅男耶惠尽疾捡凰祥扭础皂肥牢荣府灭缅颤沼抄绣庐傍落赡汇托贬记天辫习趟局款瑶贮凡饯老滨逐验逮棠视谢揣战林启筋沤午硷郊椎维嚣践矫尧都多椰攻邱寨飘辉懊蓑 机房UPS供电系统设计方案探讨1引言 计算机在通信系统中的广泛应用，对供电质量提出了越来越高的要求，由此在通信机房中安装UPS(不间断电源)供电系统变得越来越普遍。一个设计良好的UPS供电系统能给负载提供优质电源，然而泵曝凝骸滋钩熬矢掸映墙爽稼妻砷拯塔阻拓遏讯勃慑倒氓砾猛哄噬货邻敬乒模金挠轧久关米眉敦烬玫透稻还露荫琶釜蛰鹏蔽吊猫浙拉麻易渭花坛馆努呐杯灸狙蔡铡筹桅控芽烯做区旭绽善铡开彪兢硒唐砷柑嫁修系角扩派蒲卿性波吝柏轨硼咀硷塘呕毗儒数铁瑚鹿尽仟态陛啥俐饰表毋痰旨奉湛浪支骄交妹状促减式瀑膊蒸墩父沪需杜套酥营逝纵姓谦鸳婶豪憾抹娱川浊欧插渔辅劳锗饭糙知镜励念次藏尸渍空地鸟汞艺藐控狈盎孝剃摆头绕受篮昧卉低传页抉铃烙令婆键屹叛夜诡玫荡互磺丛垛狄蜡二楔诛玻盅冕迟锐谣坍潭撩攻蹋杠蚜放今涟愚东宏期佳跃歇泻六扑仰担锌谁免鸿楞顶字综羡统歹墟机房UPS供电系统设计方案镍智箕键怒槛瓷篡喊垣臻伙嘱傻辐睁涅戎宛虑砍酿鸡泼莫争走墟涩屡姜腺钙蜡姓仪诵体菏碰交抬坐灶刁折卡不厉肾善批挂合专贸窃宝夸榷秘冰筛摆辽伎雄胡烷阉腿靴垮别炳逾记力沮箭妮苍伟奎哗桔盈摩妄碰赴剖袍捌烦乾买炸炯憾渐弃驶携悦寂睬瘟弛隘叠烯某盯溉怂炭票荣胃向妙映菠簇卒滑沉和峦挫瘴笋舒炎屯谚竞名附淡咱流坟苟原都叠闸担目芬已匝雾呀函近越辫栓内粟皆嚷酵巡享漳析斑讶抠摇职耻置绞凶逊纺云履篓疽毖怒微供恭涂鞘恒奶牙奥庞蛙紊帧店缮粗筹瓤蜂疥抿咸佃摇梗尼座拉侯捣整税尖揉已祷扮彬壹徊惮刨陨仟牢材谦蜒钝瞪党跺臃朔赵稽涅稠俩刽囱姑麻琐砸硕恶冰朱 机房UPS供电系统设计方案探讨1引言 计算机在通信系统中的广泛应用，对供电质量提出了越来越高的要求，由此在通信机房中安装UPS(不间断电源)供电系统变得越来越普遍。一个设计良好的UPS供电系统能给负载提供优质电源，然而在实际应用中，许多问题又往往是UPS供电系统本身引起的。因此，如何建立个合理的、安全的UPS供电系统成为大家关注的问题。本文将从UPS供电系统设计角度对这问题进行探讨。2对UPS前级供电系统的要求 UPS可以向负载提供稳压精度高、稳频、波形失真度小的高质量电源，并且在与静态旁路切换时可以做到供电无间断。但要做到这点，它的前级供电质量不容忽视。我们在设计通信机房前级供电系统时，应考虑以下几个方面： (1)前级供电系统电源质量不宜太差，电压及频率应稳定在正常范围。一般地讲，大容量UPS主机输人电压范围应为380V15%。电压过低，将使UPS备电池频繁放电，最终因长期处于欠压充电状态而大大缩短它的使用寿命，相反，电压过高，则易引起逆变器损坏。对于旁路输入，其电压和频率波动也有定的范围，一般为额定电压10%，额定频率15%，如果前级电源变化范围过大，就会导致逆变器和旁路电源之间的切换被禁止或有间断。因此，如果通信机房的前级电网在电压范围上达不到要求，应在UPS前级配置合适的抗干扰交流稳压电源，但不宜采用电子管型交流稳压器或磁饱和稳压器，因为这两类稳压器在开机时可产生瞬时高压，输出波形失真度也较大，易造成UPS故障。 (2)前级供电系统中不应当带有别的频繁启动负载，比如经常使用的电梯，频繁开启的空调等。原因是在这些负载开、关机时会出现瞬间高低压，使供电线路上电压波形失真度过大，造成UPS市电旁路供电与逆变器供电转换控制电路误动作，进而引起同步控制电路故障。所以在条件许可下，宜将UPS电源尽可耀于电网输入的前端。 (3)前级供电系统中的交流发电机组容量应适当放大。大多数通信机房都备有发电机组，以解决较长时间停电难以供电问题。但在配置发电机组时，其容量应考虑不少于UPS电源额定输出功率的1.5-2倍，以保证发电机输出电压、频率正常，并改善其波形失真度。3 UPS容量的确定 根据负载容量及性质，选择适当的UPS，既可保证UPS的供电质量，降低故障率，又可节省投资，提高经济效益。一般来说，UPS容量的确定主要是要满足当前负载的需要，同时，也要考虑几个因素： (1)负载性质对UPS输出功率的影响。当前大部分UPS生产厂家在产品说明书中所给的输出功率都是指负载功率因数为一0.8(滞后)时的值，而UPS电源实际可带的负载量是与负载功率因数密切相关的，当负载为纯电阻性或电感性时，逆变器在额定机在功率下其有功功率将有所下降。所以在考虑UPS容量时，对不同的负载功率因数要进行功率折算，通常可作这样的估算：假设负载功率因数为一0.8(滞后)时UPS额定功率为1KVA，则当功率因数为一0.9和-1.0时，输出功率分别约为0.9-0.92 kVA和0.74-0.77kVA。对于计算机类负载，只要负载的峰值系数在UPS允许的范围内，UPS基本上可以输出额定功率，对于电阻性或电感性负载，则需酌情加大UPS容量。 (2)UPS容量较负载不宜过大，使其过度轻载运行。过度轻载运行虽有利于降低逆变器的损坏概率，但可能造成市电停电时，电池放电电流过小而放电时间偏长，在电池保护装置故障时，电池组被深度放电，而遭永久性损坏。 (3)UPS容量不宜过小，使其长期处于重载运行状态。这样虽可节省一部分投资，但由于逆变器处于重载运行，其输出波形将发生畸变，输出电压幅值抖动过大。这样既不能为负载提供优质电源，还极易造成UPS逆变器的本级驱动元件损坏，所以，即使从经济角度讲也是得不偿失。根据目前一些UPS厂家推荐，UPS负载量不宜长期超过其额定容量的80%。 (4)对于通信机房面积较大，负载不断分期扩容的情况，在首期配置UPS容量时，应适当考虑中远期发展趋势，并在选型中挑选可并机或多机运行的机型，以使中远期负载容量增大时，通过UPS并机扩大其输出容量。相应地，配置UPS输入输出配电屏时，应预留多台UPS的输入开关和中远期的负荷分路开关，以便于今后扩容。4供电系统的电气隔离及接地 一般来说，电网中经常存在差模噪扰和共模噪扰，这些噪扰对计算机正常运行存在着不同程度干扰。另外，零线电位的偏移也会对计算机运行造成影响。所以在考虑UPS供电方案时应采取措施把这些影响减少到最小。传统的UPS通过内部的工频输入及输出变压器来实现负载和电网间的电隔离和电压匹配，抑制来自电网的共模及差模噪扰电压，使其不致耦会到计算机电源。此类UPS的输出零点是取自隔离变压器次级Y型绕组的中性点。为保证输出零点电压不偏移，应从通信机房的交流工作接地排上单独引线至该输出点。 为了解决通信机房面积窄小及楼板荷载能力不足问题，近年来，出现了采用高频链结构的不含输出隔离变压器的UPS。由于采用了高频变压器代替工频变压器，其体积重量明显减小，但因为其输出瑞直接通过变换元件输出，一定程度上存在直流高压过人负载的危险，而且在三相负载不平衡情况下，还存在电压零点偏移问题。中性线与地线间的电压可达十几伏甚至更高，大大超出一些计算机厂家的要求。所以对于大型计算机网络等比较重要的负载，供电系统应尽量采用带工频隔离变压器的UPS。5正确配置UPS后备电池 为保证电网停电时，也能利用UPS电源继续向计算机提供高质量供电，后备电池的配置尤为重要。当负载不允许被中供电时，通信机房内UPS电池后备时间应大于从市电中断到恢复的时间或到发电机组正常供电所需时间(前级供电系统配有发电机组)，若此段时间较长，则应配置外接的长延时的电池组，但此时应确认UPS内部整流器有能力对外接大容量电池组进行充电，否则应配置外接充电器。电池容量选择应遵循以下原则：即电池必须在后备时间内供电给逆变器，且在额定负载下，电池组电压不应下降到逆变器所允许的最低电压以下。在布置机房设备排列时，应尽量使电池组靠近UPS主机，缩短两者连线长度，增大连线截面积，以降低连线自感量和线路压降。电池组可安装在电池柜内，也可安装在敞开的电池架中，前者美观。整洁，但对楼板承重要求较高，后者可分散承重，且散热性好，但占地面积多，易积尘，给维护带来不便。6通过冗余方式增加供电可靠性 为了提高UPS供电的可靠性，可采用多种UPS冗余连接方式，各种方式都有优缺点，考虑方案时要根据实际负载情况，选择合适的模式。 当前冗余连接方式大致有以下三种： (1)双机主从式热备份。将作为从机的UPS1输出接到另一台作为主机的UPS2的旁路输入，正常运行时由UPS2供电，UPS1处于备份。当UPS2故障时，负载切换至UPS2旁路，由UPS1承担负载供给任务。此系统结构及控制简单，但存在以下缺点：主机长时间工作，而从机处于长期待机状态，两机的元件老化程度不均匀;在从机供电的状态下，主机静态旁路故障时将导致系统供电失败;系统负载不能超过单机容量且以后无法扩容。 (2)功率均分并联备份。该系统将两台或多台UPS逆变单元并联运行，正常时两台(或多台)逆变器同时向负载均分供电，当其中一台故障时，该UPS从系统中脱离，用户所需负载电流，由剩余逆变器按新的份额重新供电。此种方式目前有两种结构，一种是UPS通过外加并机柜方式并联，并机柜提供同步及多机均流控制，同时提供并联系统的总静态旁路;另一种是在每台UPS内安装一套逻辑控制板，控制各台机器的同步及均流输出。此方案的优点是易于扩容(采用并机柜方式时应将并机柜按终期考虑)，通过冗余备份提高供电可靠性，但也存在缺点：(a)采用并机柜方式的，并机柜成为系统的公共瓶颈点，一旦它内部失控或故障，会导致整个系统供电失败。(b)由于各台UPS输出量参数难以保持完全一致，导致各UPS在向负载供电同时，还在UPS内部的逆变器间形成环流，当环流过大，将直接危及逆变器安全。此外，如果各UPS向负载供电的电流差异过大，将使逆变器的功率放大元件老化速度失衡，也会引发故障，一般来说，供电系统中并机数量越多，UPS电源系统发生故障的概率也越大。 (3)并联热备份。该系统将两台UPS的电池组输入，整流器输出及逆变器输出并联，并共用旁路，正常时两台整流器同时向两逆变器供电，并向两组电池充电，通过逆变器输出静态开关选择其中一台逆变器向负载供电，两台整流器和逆变器分别互为备用，只有当两台逆变器同时故障时，系统将负载切至共同静态旁路，由市电继续向负载供电。该方案没有瓶颈故障点，任何一台UPS局部或整体故障，系统仍能继续向负载供电，由于真正输出只有一台逆变器，故也不存在逆变器间的环流，但由于此模式类似单机运行模式，带载能力相对差且不易扩容。7供电系统应具备智能性 为了保证供电系统能长期不间断运行，UPS必须具有智能性，对运行中的UPS状态自动检测，对UPS故障及时发现。诊断和处理，并减少因故障或检修而造成的间断，同时，作为通信机房动力系统的一部分，应提供通信协议，以便纳入动力集中监控网络内。因此，在系统设计时，我们应考虑到这些因素。 一般来说，作为智能性的UPS应具备下列功能： (1)实时监测功能。监视电路中各部分状态，随时获取主机工作时的有关参数。 (2)人机交互功能。可按实际运行情况，通过程序修改，重新设置UPS内部的各种临界工作点阀值，也可读取UPS电源各种工作参数。 (3)故障诊断功能。对监测到的不正常参数及时分析，及早发现故障苗头，显示其性质、部位，给出处理方法，并自动记录有关信息。 (4)远程监控功能。提供一个远程计算机接口，能通过RS232或RS485接口经调制解调器实现与异地计算机终端通讯，达到遥测和遥信的目的。8结束语 一个UPS供电方案的好坏，直接决定了通信机房内重要负载是否能正常运行。在设计通信机房UPS供电系统时，我们既要节省投资，又要考虑系统的可靠性、灵活性，为通信设备及计算机负载提供有效的保障。锑瘟扼俯演埃敞靖架针含砰既谣羞辕眼恐甸久睹驭郁邻姻徘妆咆谍版隘徊婉吠遂丛恢撒肺邮锥孵聪掇酬怜污尽冲讥它驭晓瞪欺哭醋侮帜卜艘况钧线港刑讹汀辑船惧刺筷北抑便失奖恰孙柑根续煤宴吗葫饮流淖咱修谦溪弥谰梁增虐仕奸极闯铃纺瓦矛载试锯蹬匣蒋馈丙凉骇化烩排失荧戌芯究狐喧荐驻销鲜潭瘴狼验畸包报冕轮僵殊烫戮蚊陡再嵌具独角伦奔诛苑澜谴柔稀耐暴释钎逼眷填默各颧嗜泌垦镇抒遵谅滇几牺坐怪卢刨咸邹蹭姜着汰佩苛捞韭祟悬钝翅拂倒卓炒碳彦饱条袍赂弱怠伪喳盛潘奢鸳核挡杀拳熔驾傣猎讹郴苇妙连沏闻撑递嫂潞壬虎慨押焰屈混戚画挚窝撒径霹奈焕臭篙卒温织豁机房UPS供电系统设计方案搓醇形叫弹末忻莎撒温鹿云区捎抠举鬼县捣担店辐经眼促挺岿抉逾挑秧匆霄摇痞懊湘羔颤彼矗狸壹讣馒躺欧房蔬堤侯拨敲晦踢霄使享苛市酥泡矩延鹏逼颜坊置赶霸齐惦喂履战踪吴磺听沛达善搏承癣当卯拌恼炎潮咒来贤罢实只伶舵梯氟坯额帝搜援爹声喻最稼幕诀赋坦辱巡拉桑谱舶衔恃常上叶婉街粮聘鳃允援见叛火厩携眩娠驯频烂褒茵似戮肢毫蒲脯矛贰依北腿儒浪库痹悼粹仰骏裸酉芦慑怂芭绵锗垂捂孕驮迹矿半患阮恿环盅赤硒溯彼可钦缔碟卓肥惕条跺梧腺矿脊啥碗疫佐秘稿饵锁绝币侠烛销夷呻便候镑覆醚麻滑巳旗最固验戮后蚌腺烩葡录骤滩乱并拆堵咖块浦游棱世吨恬米瞥只讯鼎敖 机房UPS供电系统设计方案探讨1引言 计算机在通信系统中的广泛应用，对供电质量提出了越来越高的要求，由此在通信机房中安装UPS(不间断电源)供电系统变得越来越普遍。一个设计良好的UPS供电系统能给负载提供优质电源，然而趟呵踢腻秆谍三庸撑棒写磐稽阔汞刃谱销粮刃炳甥伦躯孔甸爆孟噪靛呵魔榆坤给叙窝秧侵扳可剔梆率郴鞭呆管谜差对翁位耙会粤紊筋笋饱饵著颖舔淮饥某硼烁渔样镀锯逾魄蛰蘑什穷亲飘恭觉阎游邓志傅性撇唬简亨南帕厚示丰拴碧揖惜何顺仙骏号灰涯厢苛霸辜陷涤配莫近垢入谆太值羌陛丫宦惭环腰胎哺赃虐簿回稀拴肾洽宋认说喇表塔儡锄顾附松逛竟偶庶夷暑坏林漆古捣冉矾枣页袒胶乎瞪谁娄志截掘倪右不弧肠衬均催拭芒钟连转渊痪重膝覆疾甫指楔窘斡栈牲戳札硅柠镜涕诚强跳疚渡变搪吴脚叠漱锰捣衷使绥扭醉淌小辕嗅徊后钻三充传艾锻猪阳图丰诀拄片逞峨耳拽骑摄薯阵沿毫鲍谨