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企业数据中心山特UPS系统设计

发布时间:2021-09-29
     1 )系统简单、实用。
       按照安全级别要求,数据中心的电源系统应当有双路电源输入,本方案采用一台柴油发电机组作为备用电源,具有以下优点:
       ①有效节省购买系统同步追踪器( LBS )的投资。
       ②排除系统同步追踪器( LBS )的单点故障点。
       ③两台UPS是彼此独立的,没有相互关联,任何一台故障都不会影响到另外一台,从而提高了系统的可用度。
       每台UPS的主输入和旁路输入都有其独立的开关,万一主回路有问题使开关跳脱了, UPS可转为蓄电池供电,蓄电池有问题还可以转旁路,不会造成UPS的输出端停电。
       山特模块化A系列UPS单机系统的可用度A≥99.9998% ,已能满足大型数据机房的要求,两台UPS组成双母线后,彼此没有任何控制关联,各自的可用度不受影响,而由这两台UPS组成的冗余式双电源系统的可用度将呈数量级的增长。
       山特模块化A系列UPS与传统的大型工频UPS相比,其维修要方便快捷, 平均维修时间MTTR不到传统工频UPS的五分之一。由于UPS供电系统的可用度A=MTBF/ ( MTBF+MTTR) ,所以MTTR是影响电源系统可用度的一个很关键因素。事实证明,通过提高平均无故障时间MTBF来提高系统可用度A是非常困难的,而通过缩短平均维修时间MTTR来提高系统可用度A ,其效果则是非常明显的, 并且在一定程度上也是可控的。
       在该方案中,UPS供电系统的输出电源为双路,分别接到两个配电箱内,双电源设备直接从两个配电箱内取电;单电源设备分别从UPS1或者UPS2的输出配电箱内取电,实现正常情况下两台UPS的负载均分。目前市场上的服务器多数都是双电源的,单电源的已很少。对于在单电源服务器,应在前边加装STS ,因为单台模块化UPS已经具备了N+ X冗余功能,可用度A达到了99.9998%以上,已能满足数据中心机房对电源的要求,加装STS后就等于增加了一个单点故障点。对于双电源服务器,其上端的配线和空开已经做到了冗余备份,对于单电源服务器对其上端的配线和空开也进行冗余配置,这对实现系统各环节的可靠均衡,获得整个系统的可用度来说是非常重要的。
       此外,对于国标要求的“电源设备应靠近主机房设备”、”电源应采用地下电缆进线”、 “配电线路宜采用铜芯屏蔽导线或铜芯屏蔽电缆”等内容,本方案也都符合。
       UPS供电系统可陆续扩容,这是模块化UPS的一大优势。在企业数据中心建造之初,由于负载很轻,可以少放几个模块。例如负载容量为40kV.A ,每台UPS可以放三个模块,形成由两台60kVAUPS组成的双母线系统,同时每台UPS又是并联冗余的模块系统。正常运行时,每个模块的带载量约为33% ,每台UPS中的任意两个模块故障都不会对负载产生影响,在整个系统的6个模块中,任意4个模块同时故障都不会对双电源负载产生影响。负载容量需要由现在的40kV.A扩充为60kV.A时,可以给每台UPS增加1个模块,形成由两台80kV.AUPS组成的双母线系统。正常运行时,每个模块的带载量约为37.5%,可允许每台UPS中的任何两个模块故障,就算其中一台UPS完全故障了,所有双电源负载及部分单电源负载都不会受到影响, 另一台UPS至少还有1个模块是冗余的。随着负载量的增加,各UPS模块在正常运行时所带的负载量会越来越接近于50%。
       山特模块化A系列UPS的这种配置方案,可以不预留过多的裕量,当负载功率增加时再陆续扩容,这样可以将一次巨额投资化解为陆续投资,并且使UPS供电系统一直维持在一个相对较高的负载百分比下。山特模块化A系列UPS在负载量达到30%时,整机效率就可达到94%以上,单个模块的效率达到95%以上,节省了电能。
       传统的大型工频UPS体积庞大,扩容时相应的空开、电缆、蓄电池、空间等都要相匹配,很难实现在线扩容。所以在开始设计和建造数据中心时,往往就对以后几年的负载量进行了预估,将UPS设备-步到位。这样一开始就要投入一笔巨额资金,并且在数据中心运行初期,各UPS的负载量可能还不到其额定容量的10% ,相应的设备效率也不会超过50% ,造成资源的浪费。
       2 )系统零地电压
       有些服务器厂家对电源的零地电压要求比较高,须小于1V才能开机,当UPS输出端的零地电压较高时,往往寄希望于UPS供电系统进行改善,虽然不是UPS自身问题造成的。在本方案中,根据需要可在每台UPS的输出端加装一台H绝缘等级的隔离变压器, 并在其次级将零地短接,零地电压小于1V ,各服务器的稳定运行H等级是变压器的最高绝缘级别,在摄氏120°C下变压器还可以正常运行。该变压器的性非常高,为了以防万一本方案在每台变压器的旁边又增加了维护旁路。
       3 )绿色环保、节能降耗
       山特模块化A系列UPS是一款典型的绿色环保型UPS ,体积小、重量轻,可以大大节省机房空间、效率高,可以有效节省自身耗电,同时也减了对机房空调容量的要求,谐波小,可以减少设备对电网的干扰,使电网上的其他设备免受影响,当UPS跟柴油发电机组配合使用时,还可以大大降低对柴油发电机组容量的要求。传统的6脉冲整流UPS ,要求柴油发电机组容量为UPS容量的2.5~ 3倍,12脉冲整流的UPS ,要求柴油发电机组容量为UPS容量的1.5 ~ 2倍,而采用山特模块化A系列UPS ,要求柴油发电机组容量仅为UPS容量的1.1~ 1.3倍。同时,该方案还使UPS的设备利用率提高,在系统安全的前提下,有效地减少了多余容量。
       4 )智能化监控、人性化管理
       为了UPS供电系统能长期不间断运行, UPS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UPS供电系统数据中心动力系统的一部分,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,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,及早发现故障隐患,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RS -232或RS-485接口经调制解调器实现与异地计算机终端通信,达到遥测和遥信的目的。

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