山特機架式UPS電源-3C15KRS-15KVA
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基本組成及作用
一般UPS電源,主要由充電器(CHARGER)、逆變器(INVERTER)、靜態(tài)開關(SYATICSWITCH)、蓄電池(BATTERY)4大部分和控制部分組成。
UPS電源各部分功能簡述如下:
1.充電器的作用
從主電源吸收能量,經過橋式可控硅整流電路、阻容濾波電路,產生直流電,并將直流電提供給蓄電池和逆變器。
2.逆變器的主要作用
將充電器或蓄電池送來的直流電轉變成交流電輸出。有的也稱逆變器為DC/AC變流器,它是UPS電源的核心部件,逆變器性能的好壞,對UPS電源輸出波形、效率、可靠性、瞬態(tài)響應、噪聲、體積、重量等方面有著決定性的影響。一臺UPS電源性能好壞,主要是由逆變器的性能來決定的。
3.靜態(tài)開關的主要作用
靜態(tài)開關主要作用是保證UPS電源系統(tǒng)不間斷供電。當UPS電源正常供電時,逆變器輸出交流電作為計算機設備的主要電源(或者由市電經穩(wěn)壓器后直接供計算機用電)。在下列情況出現時:
當計算機設備起動或發(fā)生浪涌超負載;
當逆變器發(fā)生故障。
通過電壓檢測信號,靜態(tài)開關迅速將負載由逆變器供電轉移到市電供電。一旦恢復正常,經檢測市電與逆變器電壓同步、同頻時,又轉為逆變器供電。靜態(tài)開關,就是完成轉換并保證轉換可靠、不間斷供電的關鍵設備。
4.蓄電池的主要作用
蓄電池是儲存電能的裝置。在正常供電時,直流電源對蓄電池進行充電。它將電能轉換成化學能貯存起來。當市電中斷時,UPS電源將依靠儲存在蓄電池中的能量輸出直流電,維持逆變器的正常工作。即將化學能轉換成電能,供逆變器使用。
5.控制部分的主要作用控制部分在UPS電源中起著十分重要的作用。通過合理的控制,使UPS電源按設計要求給計算機提供穩(wěn)定可靠的電能
監(jiān)控系統(tǒng)
總控站(后臺)
由監(jiān)控站、工程維護站、系統(tǒng)接口等構成,運用管理分析軟件處理接收的數據并通過Web發(fā)布。工程維護人員登錄服務器可查看全廠所有在線設備的運行狀態(tài)以及完善的歷史、實時數據分析統(tǒng)計。
設備控制站(ES)
根據現場設備需要,可選擇監(jiān)控功能儀或設備運行狀態(tài)信息采集儀(EII)。EII通過RS-232/485端口與電能表、電池采集模塊、直流屏、UPS等智能設備通信,將監(jiān)測數據轉換為符合通信協(xié)議的數據包,接入局域網,傳送至主控室服務器。獨立完整的ES包括以下部分:
系統(tǒng)主機:由下行串口通道、數據處理器、顯示器、上行串口通道組成。下行串口通道通過RS-485總線訪問電池電壓采集模塊,采集數據,管理電壓采集模塊,數據處理器完成數據解壓、數據計算、存儲管理,將處理后的數據一部分送往顯示器,另一部分由上行串口通道發(fā)送至協(xié)議處理器,或傳給上一層管理系統(tǒng)。
數據采集組:可根據用戶需要確定采集數據要求及配置相應采集儀器,一般由電池電壓采集模塊、電流、溫度、功率等組成,模塊間隔離良好、絕緣性強,可靠性、安全性高。數據采集可分組,每個模塊可對一定數量電池進行電壓采集,可配備電流、溫度傳感器,模塊間與系統(tǒng)主機一般采用RS-485連接。
協(xié)議處理器:具有協(xié)議處理程序的接口板,處理各種通信協(xié)議??蓪崿F:將主機發(fā)送的電池電壓、電流、溫度等信息按約定協(xié)議編碼、打包、發(fā)送至遠程服務器;將遠程服務器發(fā)出的遙控、遙調指令經過解碼發(fā)給主機,實時控制。
放電模塊:可快速測出電池直流內阻,瞬間測試電池性能,大功率放電模塊可提供瞬間大電流沖擊負荷。
遠程服務器:實現局域網內計算機數據通信,通過局域崗遠程訪問現場的蓄電池監(jiān)測系統(tǒng),接收、分析數據,通過Web服務器發(fā)布數據。
通信網絡
聯網現場設備各分站(采集監(jiān)控站),采用光纖作為數據通信主干線,組成全廠UPS和直流電源在線監(jiān)控的局域網。
技術應用
一、概述
隨著經濟的飛速發(fā)展以及基層央行對網絡建設認識的不斷加深,中心機房建設和改造,近幾年如火如荼。但隨之而來的就是日益龐大的電費開銷,中心機房在建設中的投資,其中電氣、電源、制冷等系統(tǒng)設施占了一半以上的投資比例,高額的電能消耗使得整個數據中心運行成本居高不中心機房面臨“建得起卻用不起”的尷尬境地。
降低中心機房的運營成本和節(jié)能降耗成了基層央行有關部門關注的問題,節(jié)約能源可以從以下幾方面入手。首先是機房環(huán)境的節(jié)能,包括制冷環(huán)境、供電環(huán)境;其次是從IT硬件設備節(jié)能,減少IT設備的能耗; 后是IT設備內部各集成電路的節(jié)能,比如CPU的節(jié)能等。UPS處于交流供電環(huán)節(jié)的 重要一環(huán),機房幾乎所有的IT設備由UPS供電,提高運行時的能效勢在必行。UPS的節(jié)能必須從方案、電池、配電等方面全方位進行。
二、按需擴容的柔性規(guī)劃
一般地市級中心機房的建設都不是一步到位,會考慮今后未來5到10年的需求,但是UPS一般都是一步到位,一次就安裝了2套大功率的UPS并機,結果初期負載只有規(guī)劃容量的1020,沒等承載所規(guī)劃的負載就進入了設備淘汰期。這不僅造成投資的浪費,而且也無法使UPS運行在較高的效率點,造成電能的浪費。如何避免這種情況的發(fā)生,從UPS供電系統(tǒng)角度考慮,應該包括以下幾個方面。
供電方案設計
(一)供電方案設計
目 前UPS供電方案主要有分散供電、集中供電2種。分散供電的特點是一臺UPS為一臺或多臺負載設備供電。分散供電的好處是分散風險,不會因為一臺UPS供電異常而造成大面積停電;缺點是UPS分散布置,不便管理,而且布線不易規(guī)劃。另一種是采用集中供電方案,由一套大功率的UPS供電系統(tǒng)直接對機房的所有負載供電。集中供電的好處是便于規(guī)劃、管理方便、維護方便;缺點是如果UPS系統(tǒng)異常,容易引起大面積停電事故,此缺點可以通過采用各種并聯構架來避免。因此,以上兩種方案各有優(yōu)缺點,目 前的中心機房一般都采用集中供電方案,也集中了供電的風險。當機房UPS裝機總容量超過一定限度時,建議將機房按幾期規(guī)劃分成幾個區(qū)域進行供電。
(二)UPS在線并機擴容功能
機房UPS容量的規(guī)劃,可以根據不同時期的負載容量要求采用逐步擴容的方案,使投資方案更經濟,同時也能使UPS工作于較佳的效率點。目 前中、大功率段的UPS均已經具備冗余并機功能,不僅提高了系統(tǒng)的可靠性,同時也為機房擴容提供了條件。只要規(guī)劃時在UPS前后配電箱預留足量的空氣開關,并在機房規(guī)劃相應空間,即可實現UPS并機擴容功能。關鍵是并機的過程處理,多種品牌UPS并機時需要對UPS的設置進行修正,此時要求UPS必須在維修旁路狀態(tài)工作,UPS由市電直接帶載,如果此時市電波動較大甚至停電,將造成系統(tǒng)的大面積癱瘓。所以并機擴容必須具備在線并機功能,即UPS并機擴容時,只需將新增UPS軟件修改至與原UPS系統(tǒng)一致后,在不關閉原有UPS系統(tǒng)的情況下直接將新增UPS并入原有系統(tǒng)即可,擴容前后,UPS均工作于在線模式下,避免切換至旁路供電的高風險操作。
采用模塊化UPS實現逐步擴容
目 前,模塊化UPS已經開始在國內應用,模塊化UPS特點主要包括:可擴容、平均故障修復時間(MTTR)短、可經濟實現“N+X”冗余并機。以臺達C系IJUPS為例,每個模塊為20kVA,整個系統(tǒng) 可擴容至160kVA,可以根據機房的實際容量需求,逐步擴容,只要在機房初期規(guī)劃好配電容量即可。同時,實現“N+X”冗余比較劃算,以60kVA的容量要實現“N+I”冗余為例,傳統(tǒng)方案必須擴容一臺60kVAUPS,而采用模塊化UPS,則只需擴容一個20kVA的模塊即可,節(jié)省大筆資金的投入。
三、提高UPS自身能效,優(yōu)化負載效率曲線
目 前UPS均為在線式雙變換構架,在其工作時整流器、逆變器均存在功率損耗。以一個容量為60kVA的UPS為例,每度電按1.2元計算,UPS效率每提高1,一年節(jié)省的電費為5045.76元??梢?/span>提高UPS的工作效率,可以為數據中心節(jié)省一大筆電費,也是降低整個機房能耗的 直接方法。因此采購UPS應盡量采購效率更高的UPS。
當然UPS效率高不僅僅是滿載時效率高,同時也必須具備一個較高的效率曲線,特別是在“1+1”并機系統(tǒng)時,根據系統(tǒng)規(guī)劃,每臺UPS容量不得大于50,如果此次效率僅為90以下,就算滿載效率達到95以上,也是沒有意義的,所以要求UPS必須采取措施優(yōu)化效率曲線,使UPS效率在較低負載時也能達到較高的效率。
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經濟運行模式,其原理是在較好的市電環(huán)境下,激活此功能,使UPS由靜態(tài)旁路直接供電,此時逆變器處于待機狀態(tài),正常工作但不輸出能量,旦市電異常,UPS立即切換到逆變器供電狀態(tài),切換時間一般在1毫秒以內,由于逆變器處于待機狀態(tài),所以自身損耗很小,此時UPS的整機效率可以達1J97以上,比正常模式減少3以上的損耗。
使用ECO模式必須具備2個條件:一是靜態(tài)旁路必須采用兩組高可靠晶閘管,不得采用接觸器加晶閘管的組合,因為接觸器吸合時接觸點會打火,一般工作數百次之后就不能正常工作,而晶閘管則不存在此問題,同時可以縮短切換時間。二是建議在較好的電力環(huán)境下使用,比如一級供電單位等。
四、降低輸入電流諧波,提高功率因數
諧波產生的根本原因是由于電力線路呈現一定阻抗,等效為電阻、電感和電容構成的無源網絡。由于非線性負載產生的非正弦電流,造成電路中電流和電壓畸變,稱為諧波。諧波的危害包括:引起電氣組件附加損耗和發(fā)熱(如電容、變壓器、電機等);電氣組件溫度升 率低,加速絕緣老化,降低使用壽命;干擾設備正常工作;無功功率增加,電力設備有功容量降低(如變壓器、電纜、配電設備);供電效率低;出現諧振,特別是柴油發(fā)電機發(fā)電時更嚴重;空開跳閘、熔絲熔斷、設備無故損壞。UPS對電網而言是一個非線性負載,在工作時會產生大量的諧波。以配置6脈沖整流器的UPS為例,其輸入功率因數一般為0.75左右,諧波大于30。降低UPS32作諧波的