不間斷電源的特點

UPS是針對中國電網(wǎng)環(huán)境和網(wǎng)絡監(jiān)控及網(wǎng)絡系統(tǒng)、醫(yī)療系統(tǒng)等對電源的可靠性要求，克服中、大型計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)集中供電所造成的供電電網(wǎng)環(huán)境日益惡劣的問題，以全新的數(shù)字技術研制出的第三代工頻純在線式智能型UPS。直流電源，是維持電路中形成穩(wěn)恒電流的裝置。如干電池、蓄電池、直流發(fā)電機等。

UPS和直流電源是企業(yè)重要的供電保障設備，傳統(tǒng)的維護管理包括：

①日常巡檢外觀，定期更換電池、濾波電容、風機等易損件，大修時做電池活化等；

②改造或采用換代設備，使用高級工具測試電池性能。這種管理方式企業(yè)投入成本高，維護人員工作量大，不易實時掌握設備運行狀態(tài)和關鍵數(shù)據(jù)，設備事故預防能力低。實施在線維護管理可避免傳統(tǒng)方式的不足之處，獲得良好效益。

UPS的中文意思為“不間斷電源”，是英語“Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply”的縮寫，它可以保障計算機系統(tǒng)在停電之后繼續(xù)工作一段時間以使用戶能夠緊急存盤，使用戶不致因停電而影響工作或丟失數(shù)據(jù)。

不間斷電源的工作過程

當市電正常為380/220VAC時，直流主回路有直流電壓，供給DC-AC交流逆變器，輸出穩(wěn)定的220V或380V交流電壓，同時市電經(jīng)整流后對電池充電。當任何時候市電欠壓或突然掉電，則由電池組通過隔離二極管開關向直流回路饋送電能。從電網(wǎng)供電到電池供電沒有切換時間。當電池能量即將耗盡時，不間斷電源發(fā)出聲光報警，并在電池放電下限點停止逆變器工作，長鳴告警。不間斷電源還有過載保護功能，當發(fā)生超載（150%負載）時，跳到旁路狀態(tài)，并在負載正常時自動返回。當發(fā)生嚴重超載（超過200%額定負載）時，不間斷電源立即停止逆變器輸出并跳到旁路狀態(tài)，此時前面輸入空氣開關也可能跳閘。消除故障后，只要合上開關，重新開機即開始恢復工作。

不間斷電源的作用

不間斷電源現(xiàn)已廣泛應用于：礦山、航天、工業(yè)、通訊、國防、醫(yī)院、計算機業(yè)務終端、網(wǎng)絡服務器、網(wǎng)絡設備、數(shù)據(jù)存儲設備、應急照明系統(tǒng)、鐵路、航運、交通、電廠、變電站、核電站、消防安全報警系統(tǒng)、無線通訊系統(tǒng)、程控交換機、移動通訊、太陽能儲存能量轉換設備、控制設備及其緊急保護系統(tǒng)、個人計算機等領域。

不間斷電源的選購

選用原因

電網(wǎng)存在至少九種問題：斷電、雷擊尖峰、浪涌、頻率震蕩、電壓突變、電壓波動、頻率漂移、電壓跌落、脈沖干擾，因此從改善電源質量的角度來說給電腦配備一臺UPS是十分必要的。

另外，精密的網(wǎng)絡設備和通信設備是不允許電力有間斷的，以服務器為核心的網(wǎng)絡中心要配備UPS是不言而喻的，即使是一臺普通電腦，其使用三個月以后的數(shù)據(jù)文件等軟件價值就已經(jīng)超過了硬件價值，因此為防止數(shù)據(jù)丟失而配備UPS也是十分必須的。

選購

根據(jù)設備的情況、用電環(huán)境以及想達到的電源保護目的，可以選擇適合的UPS；例如對內置開關電源的小功率設備一般可選用后備式UPS，在用電環(huán)境較惡劣的地方應選用在線互動式或在線式UPS，而對不允許有間斷時間或時刻要求正弦波交流電的設備，就只能選用在線式UPS。

首先要確定您的設備是多大功率的，一般來講普通PC機或工控機的功率在200W左右，蘋果機在300W左右，服務器在300W與600W之間，其他設備的功率數(shù)值可以參考該設備的說明書。

其次應了解UPS的額定功率有兩種表示方法：視在功率（單位VA）與實際輸出功率（單位W），由于無功功率的存在所以造成了這種差別，兩者的換算關系為：視在功率*功率因數(shù)=實際輸出功率

后備式、在線互動式的功率因數(shù)在0.5與0.7之間，在線式的功率因數(shù)一般是0.8。

給設備配UPS時應以UPS的實際輸出功率為匹配的依據(jù)，有些經(jīng)銷商有意或無意會混淆（VA）與（W）的區(qū)別，這點要提請用戶注意。

根據(jù)使用環(huán)境選擇可以分為工業(yè)級UPS和商業(yè)級UPS，工業(yè)級UPS適應于環(huán)境比較惡劣的的地方，商業(yè)級UPS對環(huán)境的要求比較高。

UPS通常分為工頻機和高頻機兩種。工頻機由可控硅SCR整流器，IGBT逆變器，旁路和工頻升壓隔離變壓器組成。因其整流器和變壓器工作頻率均為工頻50Hz，顧名思義叫工頻UPS。

高頻機通常由IGBT高頻整流器，電池變換器，逆變器和旁路組成，IGBT可以通過控制加在其門極的驅動來控制IGBT的開通與關斷，IGBT整流器開關頻率通常在幾K到幾十KHz，甚至高達上百KHz，相對于50Hz工頻， 稱之為高頻UPS。

隨著電力電子技術的發(fā)展和高頻功率器件不斷問世。中小功率段的UPS產(chǎn)品正逐步高頻化，高頻UPS有功率密度大、體積小、重量輕的特點。但在高頻UPS功率段向中大功率過渡推進的過程中。高頻拓撲UPS在使用過程中暴露出一些固有缺點，并影響到UPS的安全使用和運行。

采購要點

一、穩(wěn)定性

　　因為UPS是起保障作用的，因此它自身的穩(wěn)定性更為重中之重。所以，當用戶選購UPS產(chǎn)品的時候，不管是中小型企業(yè)用戶還是其他，首先必須考慮UPS產(chǎn)品的質量，產(chǎn)品的質量是用戶選用產(chǎn)品的第一要則，通過質量可以決定你會選擇什么品牌的產(chǎn)品，因為我們說品牌之所以稱為品牌，是因為它被很多人驗證過、認可了，這是第一。

二、后備時間

　　后備時間是很多用戶在購買UPS產(chǎn)品的時候會關注比較多的一個指標。從學術角度講，UPS就是停電后繼續(xù)為用戶供電，首先這是一個物理學，停電供電只是它的功能之一，功能之二則是保證用戶能夠有一個干凈的電源，保護用戶的設備。

三、確定UPS的類型

　　根據(jù)負載對輸出穩(wěn)定度、切換時間、輸出波形要求來確定是選擇在線式、在線互動式、后備式以及正弦波、方波等類型的UPS。

在線式UPS的輸出穩(wěn)定度、瞬間響應能力比另外兩種強，對非線性負載的適應能力也較強。對一些較精密的設備、較重要的設備要采用在線式UPS。在一些市電波動范圍比較大的地區(qū)，避免使用互動式和后備式。如果要使用發(fā)電機配短延時UPS，推薦用在線式UPS。

四、服務能力

每個用戶的網(wǎng)絡特點、電力環(huán)境都不相同，電源保護要求也隨之變化。用戶在使用UPS時可能遇到種種問題也不盡相同，用戶希望自己購置的是完全適合實際需求的產(chǎn)品和服務，而且關心設備投資的周期、長期回報率及投資風險。而現(xiàn)實是，絕大多數(shù)用戶缺乏這方面的專業(yè)人員，所以，優(yōu)質的服務體系和主動的服務態(tài)度也成為用戶選購UPS時必須考慮的一個重要因素。

五、附件功能

　　為了提高系統(tǒng)的可靠性，建議采用UPS熱備份系統(tǒng)，可以系統(tǒng)串聯(lián)熱備份或并聯(lián)熱備份。小容量的UPS（1 ~2KVA）還可以選用冗余開關?？梢赃x用遠程監(jiān)控面板，實現(xiàn)在遠端監(jiān)視和控制UPS工作?？梢赃x用監(jiān)控軟件，實現(xiàn)計算機和UPS之間的智能化管理?？梢赃x用網(wǎng)絡適配器，實現(xiàn)UPS的網(wǎng)絡化管理（基于SNMP）。在某些多雨多雷地區(qū)，可以配用防雷器。還要考慮是否能夠對網(wǎng)絡的使用和對外設進行保護。因為外設越來越來齊全（如打印機、掃描儀），這部分設備也同樣需要保護。是否具備電纜線浪涌保護和數(shù)據(jù)浪涌保護？在無人值班時能否進行自動的系統(tǒng)關機？另外，因為用戶商用的桌面的UPS多放在自己的身邊，所以在產(chǎn)品的設計風格、制造工藝方面也是需要考慮的。

區(qū)別

UPS的"集中式"與"分散式"配備方式有什么區(qū)別　

如果需要配UPS的設備較多，您可以采用"集中式"或"分散式"兩種配備方式；所謂"集中式"，就是用一臺較大功率的UPS負載所有設備，如果設備之間距離較遠，還需要單獨鋪設電線，大型數(shù)據(jù)中心、控制中心常采用這種方式，雖然便于管理，但成本較高。

"分散式"配備方式是現(xiàn) 在比較流行的一種配備方式，就是根據(jù)設備的需要分別配備適合的UPS，譬如對一個局域網(wǎng)的電源保護，可以采取給服務器配備在線式UPS，各個節(jié)點分別配備后備式UPS的方案，這樣配備的成本較低并且可靠性高。

這兩種供電方式的優(yōu)缺點如下：

（1）集中供電方式 便于管理 布線要求高 可靠性低 成本高。

（2）分散供電方式 不便管理 布線要求低 可靠性高 成本低

購買須知

在購買電池后備系統(tǒng)時，需要知道這些設備的以下信息：

UPS電池供電的時間長短

UPS在使用待機電源時是否向服務器提供警告系統(tǒng)

UPS是否包含可以消除輸入的瞬態(tài)噪聲的電源調節(jié)功能

電池的壽命和它的性能如何隨時間而降低

在電池不再能夠提供后備功率時設備是否發(fā)出警告

何時需要替換電池

一般情況下還需要了解要掛接UPS的設備的電源要求。對服務器裝置而言，這可能包括CPU（和其他附加的設備）、監(jiān)視器、外部路由器、集中器單元和布線中心，設備的背面提供了有關這些設備的電源要求，設備上的標牌列出了各單元使用的功率。UPS具有一個VA （伏安）額定值，即線路電壓與電流（安培）的乘積。用戶首先需要將要掛接到UPS上的設備的各個功率要求加起來，再去購買可以處理這么大負荷的UPS。先從要掛接的每種設備背面了解電流額定值，并將它與電壓（通常為120/220V）相乘；然后，將所有設備的值加起來，再去選擇一個處理能力比該負荷高出20%的UPS。

掛接到文件服務器的UPS通常需要一個附加電纜，用于在UPS使用后備電源時警告文件服務器，服務器于是將進行關機程序。請記住查問UPS供應商，確保用戶的操作系統(tǒng)可以使用此功能。

某些供應商已經(jīng)為他們的電源保護設備開發(fā)出某些高級功能。American Power Conversion的Smart-UPS系列通過一種稱為PowerChute的軟件控制程序為網(wǎng)絡管理員提供診斷信息。該軟件安裝在服務器上并通過電纜與UPS通信，這樣，管理員可以跟蹤電源質量、UPS工作溫度、線路頻率、UPS輸出電壓、最大和最小線路功率、電池功率強度、線路電壓和UPS負荷。

UPS電源蓄電池好壞判別方法如下

蓄電池的好壞判斷有專用的蓄電池測量儀,但是一般的用戶很少有這種儀器,都只有一只萬用表.下面幾點維修中判斷蓄電池好壞的幾點總結,以供參考。

1、從外觀判斷：觀察外觀有無變形、凸出、漏液、破裂炸開、燒焦、螺絲連接處有無氧化物滲出等。

2、 帶載測量：若外觀無異常，UPS工作于電池模式下，帶一定量的負載，若放電時間明顯短于正常放電時間，充電8小時以后，乃不能恢復正常的備用時間，判定電池老化。

3、 用萬用表測量：

A 、電池放電模式下測量：測量電池組中各個電池端電壓，若其中一個或多個電池端電壓顯明高于或低于標稱電壓（標稱電壓12V/節(jié)），判斷電池老化。

B 、 市電模式下測量：電池組中各個電池端的充電電壓，若其中一個或多個電池的充電電壓顯明高于或低于其他電壓，判定電池老化。

C、 測電池組的總電壓：電池組總電壓明顯低于標稱值（以C1K電池組標稱值是36V為例），充電8小時后乃不能恢復到正常值，即使恢復到正常值，放電時間達不到正常放電時間，判定電池老化。

D、電池開機測量：UPS不開機，也不要接市電，先用萬用表測量電池組總電壓，以C1K為例，此時電壓可能在36V-40V之間，屬于正常值，表筆不要離開，一直盯住萬用表的指示，然后接開機鍵，若此時電池總電壓馬上降至30V以下乃至十幾伏，UPS馬上自動關機，關機后電壓立即恢復到原有值。判定電池老化。

UPS為何要同交流穩(wěn)壓電源搭配使用？

因為中國電網(wǎng)存在的問題是：電網(wǎng)突然停電或來電時電壓不穩(wěn)，忽高忽低，高電壓涌流，瞬態(tài)脈沖電壓過高頻率誤差太大，單用UPS只能解決掉電，而影響存盤使資料丟失，而無法對電波的雜質進行過濾。

針對以上，常用解決的方法是：對電壓忽高忽低，電流增加或減弱，相位不正確及電網(wǎng)中的雜質只能用凈化穩(wěn)壓電源來解決。由于電網(wǎng)突然掉電或瞬態(tài)干擾和頻率誤差較大將影響系統(tǒng)信息的傳導和重要資料被刪除，需要UPS來解決。因而UPS電源要同凈化穩(wěn)壓器一起搭配使用，才能解決電源的質量問題，才能符合計算機的要求。

不間斷電源的發(fā)展前景

（1）高效率、高可靠性

由于IT 設備不斷增多、用電量加劇、機房面積緊張、低耗節(jié)能需求等客觀因素的存在，高效率、高可靠性的UPS 技術倍受關注。為提高UPS 運行效率，高性能電力電子器件不斷被研發(fā)成功并投入實際應用，如IGBT、MOSFET、GTR、智能功率模塊IPM、MOS 控制晶閘管MCT 等，變流技術也需要隨著電力電子器件而更新。此外，業(yè)界正逐步推廣UPS 內部多模塊冗余并聯(lián)運行、甚至多臺UPS 組成的系統(tǒng)冗余運行技術，在并聯(lián)運行中，當單一模塊或單機發(fā)生故障時，其功能則自動轉由冗余單元承擔，大大提高了UPS 供電系統(tǒng)的可靠性。

（2）大功率化、模塊化

由于IT 行業(yè)迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)量也在以爆炸式的速度持續(xù)增長，隨之而來功率消耗增大。UPS 一方面朝著更大功率的方向發(fā)展，另一方面為應對不間斷電源容量分期擴充的需求，產(chǎn)品模塊化已是不可阻擋的趨勢。更個性化的用戶需求、更龐大的數(shù)據(jù)中心規(guī)模及更高的維護成本使得UPS 已不再是單純的不間斷供電設備，針對不同行業(yè)領域的全套電源供應與管理解決方案才將倍受市場青睞。

行業(yè)內針對模塊化UPS 解決方案基本形成了兩個方向：一是單機冗余化，即通過多模塊冗余并聯(lián)構成大功率單相或者三相UPS，其可用性指標得到了質的飛躍；二是全模塊化結構，即一個模塊是一臺完整的UPS，通過冗余并聯(lián)直接構成中等功率UPS，在兼顧可用性指標的同時還具有良好的性價比。

（3）高頻化

相比傳統(tǒng)的工頻UPS，高頻UPS 采用功率因數(shù)校正和高頻軟開關技術，省去了工頻電能轉換環(huán)節(jié)，因此運行效率更高、對電網(wǎng)的諧波污染及無功消耗極小，完全能夠滿足國內外相關電力行業(yè)的標準要求。此外，高頻電能變換裝置在減小磁性部件體積和重量、降低制造成本、遏制運行噪音、節(jié)能環(huán)保等方面效果顯著，因此越來越受到用戶認可。

（4）數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡化

數(shù)字化技術的優(yōu)勢在當今信息社會中愈加明顯。在UPS 產(chǎn)品的研發(fā)和制造過程中采用全數(shù)字化技術可有效縮小產(chǎn)品體積、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品的可靠性及針對用戶需求的匹配性；而數(shù)字化控制技術則會在UPS 系統(tǒng)運行過程中準確及時地進行信號采樣、處理、控制（包括電壓電流環(huán)等）、通信等工作，并將各環(huán)節(jié)的控制參數(shù)優(yōu)化統(tǒng)一后發(fā)送給UPS 綜合控制單元，從而使UPS 系統(tǒng)的運行更具效率，實現(xiàn)更簡單、更穩(wěn)定的通信與均流，并獲取優(yōu)良的電磁兼容指標。智能化主要貫穿于UPS 系統(tǒng)的控制、檢測與通信過程中，完全由計算機管理。計算機及其外設能自主應付一些可預見的問題，進行自動處理和調整，發(fā)出預警、告警信息等。通信設施所處環(huán)境日趨復雜，增大了維護難度，對電源設備的網(wǎng)絡化監(jiān)控管理提出了新的要求。網(wǎng)絡化技術可通過對UPS 配置與計算機互連的軟硬件接口，實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)及數(shù)據(jù)資料的雙重保護、網(wǎng)絡遠程事件記錄和監(jiān)測控制、故障告警、參數(shù)自動測試分析等功能，使維護人員更為輕松、安全、高效地通過互聯(lián)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)查詢、控制等維護工作。

（5）綠色、節(jié)能、環(huán)保

在世界能源格局變化加劇，國際油價劇烈震蕩，全球能源供應緊張的形勢下，節(jié)能環(huán)保已成為UPS 廠商進行產(chǎn)品技術創(chuàng)新的指導原則。對UPS 而言，輸入功率因數(shù)的高低表明其吸收電網(wǎng)有功功率的能力及對電網(wǎng)影響的程度。降低電源的輸入諧波，不但能改善UPS 對電網(wǎng)的負載特性，減少給電網(wǎng)帶來的嚴重污染，也能降低對其他網(wǎng)絡設備的諧波干擾。已有許多UPS 廠商推出的產(chǎn)品功率因數(shù)接近1，可最大限度地減少無功功率的消耗。

發(fā)展

飛輪式

在使用電池的時代之前，不間斷電源曾經(jīng)使用飛輪和內燃機為負載提供電能供應，這種不間斷電源被稱為飛輪式或旋轉式不間斷電源。飛輪式不間斷電源由整流器、直流電動機、飛輪、柴油機（或汽油機）及發(fā)電機等組成。在電網(wǎng)供電的情況下，由整流器提供的直流電驅動電動機帶動飛輪旋轉，并且?guī)Оl(fā)電機為負載供電。由于飛輪的慣性作用，發(fā)電機轉速可以保持均衡，此時不間斷電源起過濾電網(wǎng)干擾的作用。當電網(wǎng)斷電后，飛輪繼續(xù)帶動發(fā)電機的轉子旋轉，同時啟動柴油機帶動發(fā)電機發(fā)電，替代原有電網(wǎng)為負載供電。

由于飛輪式不間斷電源使用內燃機提供電力，會產(chǎn)生較大的噪音同時體積也較大，因此被用于應急情況和一些自然狀況惡劣的場合，通常情況下不間斷電源會使用蓄電池來提供電力。

蓄電池式

自二十世紀六十年代美國通用電氣公司研究生產(chǎn)不間斷電源以來，不間斷電源一直在被改進，但是其基本原理沒有重大變化。

現(xiàn)代的不間斷電源由電池組、逆變器和控制電路組成，一端連接電網(wǎng)另一端連接電器負載。在電網(wǎng)電壓正常的情況下，不間斷電源利用電網(wǎng)電源為自身充電，在電網(wǎng)出現(xiàn)異常的時候，不間斷電源將存儲于電池中的電能釋放，供負載使用。它按工作方式通常分為在線式和后備式（亦稱為離線式）兩種；按輸出波形可分為正弦型、近似正弦型（用階梯方波來擬合正弦波亦稱PWM技術）等。

ups分類

UPS按工作原理分成后備式、在線式與在線互動式三大類。

其中，我們最常用的是后備式UPS，它具備了自動穩(wěn)壓、斷電保護等UPS最基礎也最重要的功能，雖然一般有10ms左右的轉換時間，但由于結構簡單而具有價格便宜，可靠性高等優(yōu)點，因此廣泛應用于微機、外設、POS機等領域。

后備式UPS電源又分為后備式正弦波輸出UPS電源和后備式方波輸出UPS電源。

后備式正弦波輸出UPS電源：單機輸出可做到0.25KW~2KW，當市電在170V~264V間變化時，向用戶提供經(jīng)調壓器處理的市電；當市電超出170V~264V范圍時，才由UPS提供高質量的正弦波電源。

后備式方波輸出UPS電源：與后備式正弦波輸出UPS電源不同的只是為用戶提供50Hz方波電源。

在線式UPS結構較復雜，但性能完善，能解決所有電源問題，如四通PS系列，其顯著特點是能夠持續(xù)零中斷地輸出純凈正弦波交流電，能夠解決尖峰、浪涌、頻率漂移等全部的電源問題；由于需要較大的投資，通常應用在關鍵設備與網(wǎng)絡中心等對電力要求苛刻的環(huán)境中。

在線互動式UPS，同后備式相比較，在線互動式具有濾波功能，抗市電干擾能力很強，轉換時間小于4ms，逆變輸出為模擬正弦波，所以能配備服務器、路由器等網(wǎng)絡設備，或者用在電力環(huán)境較惡劣的地區(qū)。

UPS優(yōu)點

不間斷電源的主要優(yōu)點，在于它的不間斷供電能力。在市電交流輸入正常時，UPS把交流電整流成直流電，然后再把直流電逆變成穩(wěn)定無雜質的交流電，給后級負載使用 。一旦市電交流輸入異常，比如欠壓了或者停電了又或者頻率異常了，那么UPS會啟用備用能源-蓄電池，UPS的整流電路會關斷，相應的，會把蓄電池的直流電逆變成穩(wěn)定無雜質的交流電，繼續(xù)給后級負載使用。這就是UPS不間斷供電能力的由來。圖1是典型的UPS框圖。

當然，UPS的不間斷供電時間不是無限的，這個時間受制于蓄電池自身儲存能量的大小。如果發(fā)生交流停電，那么在UPS的蓄電池供電的寶貴時間內，您需要做的就是趕緊恢復交流電，比如啟用備用交流電回路、啟用油機發(fā)電，實在不行，就只能緊急存盤，保存勞動成果，等待交流電恢復正常后再繼續(xù)。

不間斷電源的解決方案

方案總述

電力操作電源是為電力系統(tǒng)中控制和保護設備提供獨立電源的設備。同時，一些重要的動力負荷電源，如保證發(fā)電機組，大型廠用電設備起停的潤滑油泵電源系統(tǒng)，氫密封油電系統(tǒng)電源，主要的熱工動力電源，以及UPS不間斷電源和事故照明電源系統(tǒng)等，由于安全性和可靠性要求極高，需要采用與控制電源系統(tǒng)同等可靠的直流電源系統(tǒng)供電。因此，電力系統(tǒng)直流操作電源對于可靠性的要求極高。無論是大型樞紐變電站，中小型變電站站，還是核電站，水、火力發(fā)電廠等，均要求直流供電系統(tǒng)的高可靠性。通過對電源系統(tǒng)的的合理設計，各分立部件的可靠性保證及協(xié)同工作，以及冗余配置方案，可以滿足電力系統(tǒng)對于直流操作電源系統(tǒng)的高可靠性要求。

解決方案

圖示為完整的工程解決方案示例。整個系統(tǒng)的能源由市電與蓄電池組共同提供。

電廠是一個自動化程度很高的特殊生產(chǎn)企業(yè)，自動化的生產(chǎn)設備依賴于供電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。在現(xiàn)代化的發(fā)電廠中，大容量機組發(fā)電機的DCS控制系統(tǒng)，包括各種熱工自動裝置，如自動調節(jié)用組裝儀表、汽輪機電液數(shù)字調節(jié)裝置、鍋爐聯(lián)鎖及安全監(jiān)察系統(tǒng)FSSS、汽機監(jiān)視儀表（TSI）、協(xié)調控制系統(tǒng)（CCS）等，都需要有一個可靠的電源，該電源要求無論在機組本身廠用電中斷還是電網(wǎng)故障時，都不應中斷供電，這就要求大容量機組中不但有可以使機組安全停機的事故保安電源，而且要求有一個為控制、監(jiān)視裝置及事故后狀態(tài)參數(shù)記錄裝置提供高供電品質且不間斷供電的交流不停電電源。

1、DCS系統(tǒng)電源保護方案：

市面上電力專用電源采用冗余供電系統(tǒng)，針對電力系統(tǒng)應用負載及環(huán)境，運用先進技術制造的工業(yè)級交流保護電源，能夠充分滿足電力DCS系統(tǒng)等負載對供電可靠性的要求。

（圖：UPS應用方案）

方案的優(yōu)點：

1） 為電力行業(yè)量身定制的專業(yè)型UPS，適應電力行業(yè)內部的惡劣電網(wǎng)環(huán)境，既滿足了電力行業(yè)的負載需求，又可以讓用戶不必再為負載的三相不平衡而煩惱。

2） 1+1冗余并聯(lián)的工作方式，讓本來已經(jīng)很可靠的供電系統(tǒng)再增加一把安全鎖，滿足電力行業(yè)用戶對UPS高可靠性指標的極限需要。

3） 充分利用電力行業(yè)的220V/110V大容量電池組，可最大限度的延長UPS的后備時間，并節(jié)省電池組的安裝空間和前期投資。

4） 選配旁路隔離變壓器，實現(xiàn)輸入與輸出的完全隔離，并可保證輸出的零地電壓<1V。

5） 豐富的干接點監(jiān)控信號，可納入電廠自身的DCS監(jiān)控系統(tǒng)；出現(xiàn)問題，及時上報，便于值班人員對UPS的實時監(jiān)控大型數(shù)據(jù)中心的基礎設施系統(tǒng)主要分電源、環(huán)境控制和機房監(jiān)控管理系統(tǒng)。由于大型數(shù)據(jù)中心承載企業(yè)、集團、機構的核心業(yè)務，重要性高，不允許業(yè)務中斷。因而大型數(shù)據(jù)中心一般根據(jù)TIA942標準的Tier4標準建設，可靠性要求99.99999%以上，以保證異常故障和正常維護情況下，數(shù)據(jù)中心正常工作，核心業(yè)務不受影響。

1、電源系統(tǒng)，通常選用多路市電源互為備份，并且機房設有專用柴油發(fā)電機系統(tǒng)作為備用電源系統(tǒng)，市電電源間、市電電源和柴油發(fā)電機間通過ATS（自動切換開關）進行切換，為數(shù)據(jù)中心內UPS（不間斷供電電源）、機房空調、照明等設備供電。由于大型數(shù)據(jù)中心業(yè)務重要性，通常采用雙母線的供電方案供電，滿足大型數(shù)據(jù)中心服務器等IT設備高可靠性用電要求。雙母線供電系統(tǒng)，有兩套獨立UPS供電系統(tǒng)（包含UPS配電系統(tǒng)），在任一套供電母線（供電系統(tǒng)）需要維護或故障等無法正常供電的情況下，另一套供電母線仍能承擔所有負載，保證機房業(yè)務供電，確保數(shù)據(jù)中心業(yè)務不受影響。在UPS輸出到服務器等IT設備輸入間，選用SPM（服務器電源管理器）進行電源分配和供電管理，實現(xiàn)對每臺機柜用電監(jiān)控管理，提高供電系統(tǒng)的可靠性和易管理性。對于雙路電源的服務器等IT設備，直接從雙母線供電系統(tǒng)的兩套母線引人電源，即可保證其用電高可靠性。對于單路電源的服務器等IT設備，通常選用STS（靜態(tài)切換開關）為其選擇切換一套供電母線供電。在供電母線無法正常供電時，STS將自動快速切換到另一套供電正常的母線供電，確保服務器等IT設備的可靠用電。

2、環(huán)境控制系統(tǒng)，通常選用機房精密空調對數(shù)據(jù)中心的環(huán)境調節(jié)，確保服務器等IT設備的運行環(huán)境。對于發(fā)熱量大的服務器等IT設備，通常選用高通孔率（一般大于70%）網(wǎng)孔門的機柜，提高機柜進出風量；將機柜面對面、背對背布置，在機房內形成冷熱隔離的風道，提高制冷效率；空調采用下送風方式，確保機房送風均勻，提高制冷效率。

在某些功率密度特別高場合（發(fā)熱量超過5kw/機柜），往往容易產(chǎn)生局部熱點，形成故障隱患。為消除局部熱點，需要采用相應的高熱密度解決方案，如開放式方案即為在局部熱點發(fā)生處加裝制冷終端XD，加強局部制冷能力，以消除局部熱點；封閉式方案即為高功率密度設備放置在封閉機柜內，通過機柜內制冷循環(huán)，高效率制冷散熱。

3、機房監(jiān)控管理系統(tǒng)，大型數(shù)據(jù)中心需要對電源、空調等設備運行狀態(tài)進行管理，同時還需要對機房內環(huán)境，如溫濕度、漏水、煙感等參量進行監(jiān)控，確保數(shù)據(jù)中心工作在一個正常的范圍之內。并對數(shù)據(jù)中心設備運行參數(shù)和環(huán)境量實時監(jiān)控和管理，同時遠程監(jiān)控和管理，實現(xiàn)機房無人值守。

ups電源

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(jīng)過橋式可控硅整流電路、阻容濾波電路，產(chǎn)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(jīng)穩(wěn)壓器后直接供計算機用電)。在下列情況出現(xiàn)時:

①當計算機設備起動或發(fā)生浪涌超負載;

②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(jīng)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)分析統(tǒng)計。

設備控制站

根據(jù)現(xiàn)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(shù)據(jù)轉換為符合通信協(xié)議的數(shù)據(jù)包，接入局域網(wǎng)，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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，管理電壓采集模塊，數(shù)據(jù)處理器完成數(shù)據(jù)解壓、數(shù)據(jù)計算、存儲管理，將處理后的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)采集組：可根據(jù)用戶需要確定采集數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)采集可分組，每個模塊可對一定數(shù)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(xiàn)：①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;②將遠程服務器發(fā)出的遙控、遙調指令經(jīng)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(xiàn)局域網(wǎng)內計算機數(shù)據(jù)通信，通過局域崗遠程訪問現(xiàn)場的蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)，接收、分析數(shù)據(jù)，通過Web服務器發(fā)布數(shù)據(jù)。

通信網(wǎng)絡

聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)場設備各分站（采集監(jiān)控站），采用光纖作為數(shù)據(jù)通信主干線，組成全廠UPS和直流電源在線監(jiān)控的局域網(wǎng)。

不間斷電源的技術應用

一、概述

隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展以及基層央行對網(wǎng)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(shù)據(jù)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;最后是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)的最重要一環(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10%～20%，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(lián)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(jù)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(jīng)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(jīng)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(xiàn)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

(三)采用模塊化UPS實現(xiàn)逐步擴容

目 前，模塊化UPS已經(jīng)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(jīng)濟實現(xiàn)“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)最大可擴容至160kVA，可以根據(jù)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(xiàn)“N+X”冗余比較劃算，以60kVA的容量要實現(xiàn)“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?？梢娞岣遀PS的工作效率，可以為數(shù)據(jù)中心節(jié)省一大筆電費，也是降低整個機房能耗的最直接方法。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(jù)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(jīng)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(shù)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(shù)

諧波產(chǎn)生的根本原因是由于電力線路呈現(xiàn)一定阻抗，等效為電阻、電感和電容構成的無源網(wǎng)絡。由于非線性負載產(chǎn)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);電氣組件溫度升高，效率低，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(xiàn)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(wǎng)而言是一個非線性負載，在工作時會產(chǎn)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(shù)一般為0.75左右，諧波大于30%。

降低諧波方法

(一)12脈沖整流器

其原理是在原有6脈沖整流器基礎上，在輸入側增加一個移相變壓器和6脈沖整流器。采用該技術方案后，可以將諧波降低至10%左右。優(yōu)點是較為簡單，諧波改善明顯;缺點是對功率因數(shù)改善有限，價格略高。

(二)無源濾波器

依據(jù)LC濾波電路原理，對UPS產(chǎn)生的諧波進行濾除，并對功率因數(shù)進行補償。優(yōu)點是技術簡單，成本較低;缺點是只能補償將點階次的諧波，同時受負載阻抗影響較大，無法適用于全功率段。

(三)有源濾波器

原理是利用可控的功率半導體器件向電網(wǎng)注入與諧波源電流幅值相等、相位相反的電流，使電源的總諧波電流為零，達到實時補償諧波電流的目的。優(yōu)點是可以補償多個階次的諧波，且不受負載阻抗大小的影響;缺點是購置成本較高。

(四)高頻IGBT整流及PFC功率因數(shù)校正電路設計

整流器原理是采用高頻率PWM控制IGBT導通，對輸入電壓波形進行分割，使輸入的電流波形盡量接近正弦波，并對輸入電壓和電流相位差進行補償。優(yōu)點是體積輕，價格便宜，效果好;缺點是技術結構復雜，不易維護，受功率器件影響，目 前容量大小受到限制。

以上幾種技術，性能及投資對比，可以根據(jù)實際需求選擇合適的方案。

五、電池管理及配電管理技術

UPS都配備了電池，用戶在電池組上的投資往往占整個UPS供電系統(tǒng)投資的很大比例，甚至超過UPS本身的投資，而電池的使用年限明顯低于UPS主機。由于電池主要材料是重金屬鉛、硫酸和不易分解的塑料，都會對環(huán)境造成嚴重的污染。因此減少電池使用數(shù)量，延長電池循環(huán)使用壽命，不僅節(jié)省直接和間接的電池投資，而且還減少整個機房設備對環(huán)境的污染。所以UPS可以通過以下幾個技術實現(xiàn)電池的節(jié)能。

(一)并機共用電池組功能

共用電池組原理是通過特殊的整流器隔離故障，使并機系統(tǒng)中的2臺或多臺UPS的整流同步，母線均流，使系統(tǒng)中的各臺UPS母線直接并聯(lián)，然后將滿足系統(tǒng)后備時間要求的電池并聯(lián)后接人并聯(lián)母線系統(tǒng)中，實現(xiàn)電池的共享，減少電池投資。以“1+1”為例，傳統(tǒng)的UPS方案，系統(tǒng)后備—小時，考慮其中一臺UPS故障時，UPS2的電池不能為UPS1使用，所以UPS1和UPS2必須各配置一套-4,時的電池組，才能保障系統(tǒng)在斷電后還能備用一小時。采用共用電池組方案后，因為UPS1故障后，系統(tǒng)中的電池仍能為UPS2提供能量，所以整個系統(tǒng)僅需配置一套一小時電池即可。這不僅節(jié)省了電池直接投資，同時也節(jié)約機房在空間、承重及空調等方面的投資，也降低了對環(huán)境的污染。

(二)智能電池管理技術

影響電池壽命的因素有很多，主要包括溫度、充電、放電、循環(huán)次數(shù)等。如果能夠對上述幾個因素進行綜合處理，可以大大延長電池的使用壽命，延長電池更換周期，節(jié)約電池投資。UPS的智能電池管理擊包括：電池均浮充管理(均浮充控制)、充電溫月智能放電終止電壓控制，除此之外還應具備電動檢測和電池漏液檢測功能。另外還可以選壓范圍較寬的UPS，減少電池放電次數(shù)。通過上述幾種技術，可大幅度延長電池壽命2--3年。