編輯本段描述
UPS是針對中國電網(wǎng)環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(shù)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。[2]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(shè)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(shè)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(shè)備運行狀態(tài)和關(guān)鍵數(shù)據(jù),設(shè)備事故預(yù)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 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)。
編輯本段系統(tǒng)組成
1、總控站(后臺)
由監(jiān)控站、工程維護站、系統(tǒng)接口等構(gòu)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(wù)器可查看全廠所有在線設(shè)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。
2、現(xiàn)場設(shè)備控制站(ES)
根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備需要,可選擇監(jiān)控功能儀或設(shè)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(shè)備通信,將監(jiān)測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(wù)器。獨立完整的ES包括以下部分。
2.1、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)。
2.2、數(shù)據(jù)采集模塊組??筛鶕?jù)用戶需要確定采集數(shù)據(jù)要求及配置相應(yīng)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。
2.3、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(wù)器;②將遠程服務(wù)器發(fā)出的遙控、遙調(diào)指令經(jīng)過解碼發(fā)給主機,實時控制。
2.4、放電模塊??煽焖贉y出電池直流內(nèi)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。
2.5、遠程服務(wù)器。實現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)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(wù)器發(fā)布數(shù)據(jù)。
3、通信網(wǎng)絡(luò)
聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)場設(shè)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)。
編輯本段組成
UPS電源系統(tǒng)由五部分組成:主路、旁路、電池等電源輸入電路,進行AC/DC變換的整流器(REC),進行DC/AC變換的逆變器(INV),逆變和旁路輸出切換電路以及蓄能電池。其系統(tǒng)的穩(wěn)壓功能通常是由整流器完成的,整流器件采用可控硅或高頻開關(guān)整流器,本身具有可根據(jù)外電的變化控制輸出幅度的功能,從而當外電發(fā)生變化時(該變化應(yīng)滿足系統(tǒng)要求),輸出幅度基本不變的整流電壓。凈化功能由儲能電池來完成,由于整流器對瞬時脈沖干擾不能消除,整流后的電壓仍存在干擾脈沖。儲能電池除可存儲直流直能的功能外,對整流器來說就像接了一只大容量電容器,其等效電容量的大小,與儲能電池容量大小成正比。由于電容兩端的電壓是不能突變的,即利用了電容器對脈沖的平滑特性消除了脈沖干擾,起到了凈化功能,也稱對干擾的屏蔽。頻率的穩(wěn)定則由變換器來完成,頻率穩(wěn)定度取決于變換器的振蕩頻率的穩(wěn)定程度。為方便UPS電源系統(tǒng)的日常操作與維護,設(shè)計了系統(tǒng)工作開關(guān),主機自檢 故障后的自動旁路開關(guān),檢修旁路開關(guān)等開關(guān)控制。
在電網(wǎng)電壓工作正常時,給負載供電如圖所示,而且,同時給儲能電池充電;當突發(fā)停電時,UPS電源開始工作,由儲能電池供給負載所需電源,維持正常的生產(chǎn)(如粗黑→所示);當由于生產(chǎn)需要,負載嚴重過載時,由電網(wǎng)電壓經(jīng)整流直接給負載供電(如虛線所示)。
編輯本段行業(yè)發(fā)展前景
2013年9月,在高端UPS市場取得巨大成功的國際品牌艾默生,經(jīng)久投入研發(fā)成功的GXE小機產(chǎn)品重磅推出上市,搶灘小功率市場。一場改變UPS市場競爭格局的硝煙之戰(zhàn)即將在2013年下半年打響。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2013-2017年中國不間斷電源(UPS)行業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》分析認為,2013年,UPS市場注定是不平凡的一年,國內(nèi)國際廠商原有的既定格局有可能在這一年被打破。
前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《中國不間斷電源(UPS)行業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告前瞻》分析認為,2013年,UPS市場注定是不平凡的一年,國內(nèi)國際廠商原有的既定格局有可能在這一年被打破。從產(chǎn)品本身來說,低功率市場的產(chǎn)品同質(zhì)化日趨嚴重,一些國內(nèi)廠商將研發(fā)重點轉(zhuǎn)向大功率UPS,以實現(xiàn)差異化競爭。從市場需求來說,由單一UPS向整體解決方案轉(zhuǎn)型已迫在眉睫,既不再單純依靠UPS,而是為客戶提供包括制冷、機柜、布線、PDU、軟件管理等一體化的解決方案。
從目前國內(nèi)市場上銷售的品牌和廠家來看,銷售排名前列的UPS制造商主要有國際品牌施耐德、艾默生、山特、伊頓,大陸本土品牌科華恒盛、冠軍、科士達以及臺商品牌中達電通。而銷售前三名分別是伊頓、施耐德和艾默生,這三家的市場份額超過60%,市場集中度高。雖然本土UPS廠家科華恒盛、科士達等不斷采取調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等策略,并且華為于2012年進入UPS行業(yè),但是三大國際品牌在中國市場上的份額短期內(nèi)很難打破。
編輯本段基本參數(shù)
UPS不間斷電源的基本參數(shù):
(1)負載
負載可分三類,10kV·A以下為小負載,10~60kV·A為中負載,60kV·A以上為大負載;
(2)輸出電壓的諧波含量(失真)
諧波電壓對電路中的參考電壓及低電壓工作的邏輯電路會造成噪聲;
(3)階躍負載
當一部分負載接通或斷開時,都會使負載產(chǎn)生階躍變化。由于UPS不能瞬時更正這種突然變化的電流,輸出電壓就會產(chǎn)生相應(yīng)的變化。小負載由于只接很少的設(shè)備,有時會出現(xiàn)100%的階躍負載。中等負載出現(xiàn)的階躍不超過50%。而大負載只有在不正常的運行狀態(tài)下才可能出現(xiàn)超過z5%的階躍負載。一般的逆變器設(shè)計都能滿足小于25%的階躍負載;
(4)非線性負載
指電感性負載或電容性負載。在計算機系統(tǒng)中,非線性負載主要是主機、打印機(特別是激光打印機)和顯示終端等;線性負載主要是磁盤和磁帶設(shè)備。一般小負載是非線性負載;中負載是線性與非線性負載相近或其中一種稍大;而大負載一般是線性負載,因為大負載由多臺設(shè)備構(gòu)成,運行中此起彼伏,宏觀看起來總負載比較穩(wěn)定;
(5)效率
對于一個大系統(tǒng)來說,效率必須足夠高。比如一個125kV·A的UPS,若只有85%的效率,那么每年多消耗的費用相當于初始投資的30%;
(6)體積
中小型UPS要求體積要盡可能?。?
(7)噪聲
UPS不間斷電源的噪聲水平不應(yīng)超過它所在環(huán)境要求的噪聲水平。
編輯本段電源工作過程
當市電正常380Vac時,直流主回路有直流電壓,供給DC-AC交流逆變器,輸二極管開關(guān)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(guān)也可能跳閘。消除故障后,只要合上開關(guān),重新開機即開始恢復工作。
出穩(wěn)定的220V或380Vac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
編輯本段常用詞匯
(1)安時數(shù)(AH)
反映電池容量大小的指標之一,其定義是按規(guī)定的電流進行放電的時間。相同電壓的電池,安時數(shù)大的容量大;相同安時數(shù)的電池,電壓高的容量大。通常以電壓和安時數(shù)共同表示電池的容量,如12V/7AH、12V24AH、12V/65AH、12V/100AH。
(2)避雷器
用來吸收雷擊波的器件,工作原理是,雷擊產(chǎn)生瞬間高電壓進入電路,引起避雷器導通吸收雷擊電流,將電路電壓箝位在安全范圍之內(nèi)??勺鰹楸芾灼骷脑卸喾N,如壓敏電阻、放電管等。 注:雷擊電壓是大氣與大地之間的高壓放電,因此,避雷器要有良好的接地才能起作用。
(3)保險絲
一種過熱熔斷型的小型器件,超載或負載短路時引起電流過大會燒斷保險絲,保護電子設(shè)備不受過電流的傷害,也可避免電子設(shè)備因內(nèi)部故障所引起的嚴重傷害。因此,每個保險絲上皆有額定規(guī)格,當電流超過額定規(guī)格時保險絲將會熔斷。
注:如使用的不是原廠所規(guī)定的同規(guī)格保險絲有可能造成機器故障,或是引起線路起火,危害自身的安全。最好是使用原廠所規(guī)定的同規(guī)格保險絲,既可保護設(shè)備也可保護確保人身安全。
(4)變壓器
利用電磁感應(yīng)原理,由鐵芯和線圈構(gòu)成,可分為一次側(cè)線圈與二次側(cè)線圈兩個部分,一次側(cè)輸入電壓,二次側(cè)就有感應(yīng)電壓輸出,從而進行電能傳遞。二次側(cè)可提供多種電壓輸出,有升壓,降壓功能,因此變壓器在電路中可以滿足多種不同電壓的電力需求。
(5)穩(wěn)壓精度
指輸出端電壓的相對變化量,為一百分數(shù),越小越好。當輸入電壓或負載發(fā)生變化時,UPS的輸出電壓也會升高或降低,變化越小說明穩(wěn)壓精度越高。
(6)不間斷電源
UPS[Uninterruptible Power System (or Supply)]:是由電池組、逆變器和其他電路組成,能在電網(wǎng)停電時提供交流電力的電源設(shè)備。
編輯本段電網(wǎng)異常情況
使用不間斷電源是為了應(yīng)對電網(wǎng)可能出現(xiàn)的以下情況:
停電(電網(wǎng)停止工作,無電壓輸出)
壓降(亦稱下陷,電壓1
0%以上,時間持續(xù)數(shù)秒)持續(xù)欠壓
持續(xù)過壓
線噪(因線路屏蔽差而引入的射頻或電磁干擾)
頻率漂移(發(fā)電機不穩(wěn)定造成的電網(wǎng)頻率偏差)
開關(guān)瞬態(tài)(亦稱暫態(tài),由電氣設(shè)備開關(guān)或放電造成的電壓偏差,有時可高達20000伏,但是持續(xù)時間極短,僅數(shù)納秒)
諧波(電網(wǎng)中由非線性特性的電氣設(shè)備產(chǎn)生的對交流電正弦波形的干擾)
針對以上各種電力問題,有幾種不同解決方式,見下表
|
后備式 | 在線互動式 | 純在線式 |
電涌 | × | ×/△ | ○ |
高壓突波 | × | ×/△ | ○ |
暫態(tài)過電壓 | × | ×/△ | ○ |
電壓下陷 | × | ×/△ | ○ |
噪聲干擾 | × | ×/△ | ○ |
頻率飄移 | × | ×/△ | ○ |
諧波 | × | ×/△ | ○ |
電壓過低 | × | ×/△ | ○ |
市電中斷 | ○ | ○ | ○ |
○代表有較佳保護△代表有限或視狀況保護 ×代表沒有保護 |
編輯本段發(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(nèi)燃機為負載提供電能供應(yīng),這種不間斷電源被稱為飛輪式或旋轉(zhuǎn)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(qū)動電動機 帶動飛輪旋轉(zhuǎn),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(zhuǎn)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(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),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(nèi)燃機提供電力,會產(chǎn)生較大的噪音同時體積也較大,因此目前一般僅被用于應(yīng)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
編輯本段種類
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,如四通HO系列與SD系列,它具備了自動穩(wěn)壓、斷電保護等UPS最基礎(chǔ)也最重要的功能,雖然一般有10ms左右的轉(zhuǎn)換時間,
逆變輸出的交流電是方波而非正弦波,但由于結(jié)構(gòu)簡單而具有價格便宜,可靠性高等優(yōu)點,因此廣泛應(yīng)用于微機、外設(shè)、POS機等領(lǐng)域
在線式UPS結(jié)構(gòu)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(yīng)用在關(guān)鍵設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)中心等對電力要求苛刻的環(huán)境中
另外四通、APC等廠商還提供在線互動式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(zhuǎn)換時間小于4ms,逆變輸出為模擬正弦波,所以能配備服務(wù)器、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,或者用在電力環(huán)境較惡劣的地區(qū)。
編輯本段應(yīng)用
不間斷電源現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于:礦山、航天、工業(yè)、通訊、國防、醫(yī)院、計算機業(yè)務(wù)終端、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲設(shè)備等領(lǐng)域。
編輯本段功能
UPS( Uninterruptible Power System ),即不間斷電源,是一種含有儲能裝置穩(wěn)壓器,同時它還向機內(nèi)電池充電;當市電中斷( 事故停電)時, UPS 立即將機內(nèi)電池的電能,通過逆變轉(zhuǎn)換的方法向負載繼續(xù)供應(yīng)220V交流電,使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞。UPS作為保護性的電源設(shè)備,它的性能參數(shù)具有重要意義,應(yīng)是我們選購時的考慮重點。市電電壓輸入范圍寬,則表明對市電的利用能力強(減少電池放電)。輸出電壓、頻率范圍小,則表明對市電調(diào)整能力強,輸出穩(wěn)定。波形畸變率用以衡量輸出電壓波形的穩(wěn)定性,而電壓穩(wěn)定度則說明當UPS突然由零負載加到滿負載時,輸出電壓的穩(wěn)定性。還有UPS效率、功率因數(shù)、轉(zhuǎn)換時間等都是表征UPS性能的重要參數(shù),決定了對負載的保護能力和對市電的利用率。性能越好,保護能力也越強,總的來說,離線式UPS對負載的保護最差,在線互動式略優(yōu)之,在線式則幾乎可以解決所有的常見電力問題。
,以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源。主要用于給單臺計算機、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備提供不間斷的電力供應(yīng)。當市電輸入正常時,UPS 將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負載使用,此時的UPS就是一臺交流市電
編輯本段選用原因
編輯本段選購
根據(jù)設(shè)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;例如對開關(guān)電源的小功率設(shè)備一般可選用后備式UPS,在用電環(huán)境較惡劣的地方應(yīng)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(shè)備,就只能選用在線式UPS。
內(nèi)置首先要確定您的設(shè)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(wù)器在300W與600W之間,其他設(shè)備的功率數(shù)值可以參考該設(shè)備的說明書。
其次應(yīng)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(guān)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(shè)備配UPS時應(yīng)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(yīng)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(qū)動來控制IGBT的開通與關(guān)斷,IGBT整流器開關(guān)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(shù)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。
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高頻機 | 工頻機 |
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1 | 采用IGBT整流技術(shù),根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù),IGBT整流故障率遠高于可控制硅整流 | 采用可控硅整流技術(shù),系統(tǒng)可靠性高 |
2 | 輸出有高次諧波,高頻諧波耦合在零線上,可能抬升零地電壓。很難滿足IBM,HP等服務(wù)器廠家對零地電壓小于1V的場地需求 | 輸出配置隔離變壓器,零地電壓增量為零,更可靠保證負載運行 |
3 | 逆變器直接掛接負載,抗負載沖擊能力弱,降低逆變器的可靠性 | 輸出隔離變壓器自身短路阻抗的作用及高頻衰減隔離特性,使得工頻機具有很好的抗負載沖擊能力,降低負載突變和短路對UPS的影響 |
4 | 逆變器直接帶載,帶不平衡負載能力弱 | 通過變壓器的負載重新分配,提高了UPS帶不平衡負載的能力。 |
5 | 負載直掛,帶非線性負載的能力弱 | 輸出變壓器具有3N次諧波電流的隔離能力,帶非線性負載的能力強; |
6 | 無輸出隔離變壓器,在UPS故障的情況下存在輸出直流電壓損壞負載的風險 | 即使在UPS故障的情況下也不存在輸出直流電壓的風險,負載更加安全可靠; |
7 | 主路旁路N線必須相同,因此無法實現(xiàn)主旁路不同源配置 | 可以實現(xiàn)主旁路不同輸入源的配置方案,滿足高可靠性場地的配電要求; |
8 | 某些廠家的高頻機輸入零線中斷時,UPS無法正常工作,當市電和柴油發(fā)電機切換時,因零線短時“缺失”可能出現(xiàn)“零偏”故障,造成輸出閃斷,負載掉電的重大故障 | 隔離變壓器重新生成中心點,UPS輸入零線中斷時可正常工作。 |
9 | 采用專用充電器,充電能力弱。只能滿足短時間(5-10分鐘)后備電池的充電能力,長延時配置時電池充電能力不足,電池壽命嚴重縮短 | 電池直接掛接母線,在負載不足滿載時可將剩余的整流器容量用于充電,特別適應(yīng)中國客戶長延時配置后備電池的需求 |
10 | 電池與逆變器之間增加了電壓變換電路,降低了電池放電時系統(tǒng)效率,同等負載時需配置更多的電池。且系統(tǒng)可靠性降低 | 電池直接掛接母線,逆變效率高,節(jié)省電池的配置容量 |
編輯本段區(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(shè)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(shè)備,如果設(shè)備之間距離較遠,還需要單獨鋪設(shè)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(shè)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(wù)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:
集中供電方式便于管理 布線要求高可靠性低 成本高
分散供電方式 不便管理布線要求低 可靠性高成本低
備注:視功率大小及數(shù)量決定成本高低。
編輯本段市場
隨著社會工業(yè)化、信息化程度的不斷加深,國際市場 UPS需求保持快速增長的態(tài)勢,UPS產(chǎn)品也從最初主要應(yīng)用于電力、石油化工等工業(yè)市場逐步擴展到更加廣闊的領(lǐng)域,如信息產(chǎn)業(yè)、金融行業(yè)等。
國內(nèi)的UPS市場在過去幾年經(jīng)歷了快速發(fā)展,根據(jù)UPS電源協(xié)會的數(shù)據(jù),國內(nèi)UPS市場從2008年的65.5億元增加到2011年的百億元市場,復合增長率超過15%。然而,行業(yè)需求在2012年略有下滑,影響了行業(yè)內(nèi)主要企業(yè)的業(yè)績增長。
2013年以來,作為UPS第一大市場的通信行業(yè),投資增速明顯提高,尤其4G建設(shè)將大規(guī)模推進;2012年底國家發(fā)改委密集審批了總投資額達8000億的軌道交通項目,鐵路投資也重新啟動。在這兩大行業(yè)投資的帶動下,UPS市場需求在2013年將重返增長軌道。
編輯本段相關(guān)因素
現(xiàn)在的UPS一般都用全密封的免維護鉛酸蓄電池作為儲能裝置,電池容量的大小由"安時數(shù)(AH)"這個指標反映,其含義是按規(guī)定的電流進行放電的時間。相同電壓的電池,安時數(shù)大的容量大;相同安時數(shù)的電池,電壓高的容量大,通常以電壓和安時數(shù)共同表示電池的容量,如12V/17AH、12V/24AH、12V/65AH、12V/100AH。
后備式UPS一般內(nèi)置4AH或7AH的電池,其備用時間是固定的;在線式與在線互動式UPS有內(nèi)置7AH電池的標準機型,也有外配大容量電池的長效機型,用戶可以根據(jù)需要實現(xiàn)的備用時間而確定配備多大容量的電池。
蓄電池是UPS的重要組成部分,占有很大的價值比重,并且其質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到UPS的正常使用,所以應(yīng)慎重選擇有質(zhì)量保證的正牌蓄電池。
編輯本段注意事項
1)UPS的使用環(huán)境應(yīng)注意通風良好,利于散熱,并保持環(huán)境的清潔。
2)切勿帶感性負載,如點鈔機、日光燈、空調(diào)等,以免造成損 壞。
3)UPS的輸出負載控制在60%左右為最佳,可靠性最高。
4)UPS帶載過輕(如1000VA的UPS帶100VA負載)有可能造成電池的深度放電,會降低電池的使用壽命,應(yīng)盡量避免。
5)適當?shù)姆烹?,有助于電池的激活,如長期不停市電,每隔三個月應(yīng)人為斷掉市電用UPS帶負載放電一次,這樣可以延長電池的使用壽命。
6)對于多數(shù)小型UPS,上班再開UPS,開機時要避免帶載啟動,下班時應(yīng)關(guān)閉UPS;對于網(wǎng)絡(luò)機房的UPS,由于多數(shù)網(wǎng)絡(luò)是24小時工作的,所以UPS也必須全天候運行。
7)UPS放電后應(yīng)及時充電,避免電池因過度自放電而損壞。
編輯本段使用技巧
不間斷電源-如何延長UPS的供電時間?
延長不間斷電源系統(tǒng)的供電時間有兩種方法:
1.外接大容量電池組:可根據(jù)所需供電時間外接相應(yīng)容量的電池組,但須注意此種方法會造成電池組充電時間的相對增加,另外也會增加占地面積與維護成本,故需認真評估。
2.選購容量較大的不間斷電源系統(tǒng):此方法不僅可減少維護成本,若遇到負載設(shè)備擴充,較大容量的不斷電系統(tǒng)仍可立即運作。
UPS電源系統(tǒng)開、關(guān)機
第一次開機
(1)按以下順序合閘:儲能電池開關(guān)→自動旁路開關(guān)→輸出開關(guān)依次置于“ON"。
(2)按UPS啟動面板“開”鍵,UPS電源系統(tǒng)將徐徐啟動,“逆變”指示燈亮,延時1分鐘后,“旁路”燈熄滅,UPS轉(zhuǎn)為逆變供電,完成開機。
經(jīng)空載運行約10分鐘后,按照負載功率由小到大的開機順序啟動負載。
日常開機
只需按UPS面板“開”鍵,約20分鐘后,即可開啟電腦或其它儀器使用。通常等UPS啟動進入穩(wěn)定工作后,方可打開負載設(shè)備電源開關(guān)(注:手動維護開關(guān)在UPS正常運行時,呈“OFF"狀態(tài))。
關(guān)機
先將電腦或其它儀器關(guān)閉,讓UPS空載運行10分鐘,待機內(nèi)熱量排出后,再按面板“關(guān)”鍵。
蓄電池使用與維護
一、保持適宜的環(huán)境溫度。影響蓄電池壽命的重要因素是環(huán)境溫度,一般電池生產(chǎn)廠家要求的最佳環(huán)境溫度是在20-25℃之間。雖然溫度的升高對電池放電能力有所提高,但付出的代價卻是電池的壽命大大縮短。據(jù)試驗測定,環(huán)境溫度一旦超過25℃,每升高10℃,電池的壽命就要縮短一半。目前UPS所用的蓄電池一般都是免維護的密封鉛酸蓄電池,設(shè)計壽命普遍是3年,這在電池生產(chǎn)廠家要求的環(huán)境下才能達到。達不到規(guī)定的環(huán)境要求,其壽命的長短就有很大的差異。另外,環(huán)境溫度的提高,會導致電池內(nèi)部化學活性增強,從而產(chǎn)生大量的熱能,又會反過來促使周圍環(huán)境溫度升高,這種惡性循環(huán),會加速縮短電池的壽命。
二、定期充電放電。UPS電源中的浮充電壓和放電電壓,在出廠時均已調(diào)試到額定值,而放電電流的大小是隨著負載的增大而增加的,使用中應(yīng)合理調(diào)節(jié)負載,比如控制微機等電子設(shè)備的使用臺數(shù)。一般情況下,負載不宜超過UPS額定負載的60%。在這個范圍內(nèi),電池的放電電流就不會出現(xiàn)過度放電。
UPS因長期與市電相連,在供電質(zhì)量高、很少發(fā)生市電停電的使用環(huán)境中,蓄電池會長期處于浮充電狀態(tài),日久就會導致電池化學能與電能相互轉(zhuǎn)化的活性降低,加速老化而縮短使用壽命。因此,一般每隔2-3個月應(yīng)完全放電一次,放電時間可根據(jù)蓄電池的容量和負載大小確定。一次全負荷放電完畢后,按規(guī)定再充電8小時以上。
三、利用通訊功能。目前,絕大多數(shù)大、中型UPS都具備與微機通訊和程序控制等可操作性能。在微機上安裝相應(yīng)的軟件,通過串/并口連接UPS,運行該程序,就可以利用微機與UPS進行通訊。一般具有信息查詢、參數(shù)設(shè)置、定時設(shè)定、自動關(guān)機和報警等功能。通過信息查詢,可以獲取市電輸入電壓、UPS輸出電壓、負載利用率、電池容量利用率、機內(nèi)溫度和市電頻率等信息;通過參數(shù)設(shè)置,可以設(shè)定UPS基本特性、電池可維持時間和電池用完告警等。通過這些智能化的操作,大大方便了UPS電源及其蓄電池的使用管理。
四、及時更換廢/壞電池。目前大中型UPS電源配備的蓄電池數(shù)量,從3只到80只不等,甚至更多。這些單個的電池通過電路連接構(gòu)成電池組,以滿足UPS直流供電的需要。在UPS連續(xù)不斷的運行使用中,因性能和質(zhì)量上的差別,個別電池性能下降、儲電容量達不到要求而損壞是難免的。當電池組中某個/些電池出現(xiàn)損壞時,維護人員應(yīng)當對每只電池進行檢查測試,排除損壞的電池。更換新的電池時,應(yīng)該力求購買同廠家同型號的電池,禁止防酸電池和密封電池、不同規(guī)格的電池混合使用。
日常維護
在使用不間斷電源系統(tǒng)的過程中,人們往往片面地認為蓄電池是免維護的而不加重視。然而有資料顯示,因蓄電池故障而引起UPS主機故障或工作不正常的比例大約為1/3。由此可見,加強對66UPS電池的正確使用與維護,對延長蓄電池的使用壽命,降低UPS系統(tǒng)故障率,有著越來越重要的意義。除了選配正規(guī)品牌蓄電池以外,應(yīng)從以下幾個方面入手正確地使用與維護蓄電池:
(1)UPS電源在正常使用情況下,主機的維護工作很少,主要是防塵和定期除塵。特別是氣候干燥的地區(qū),空氣中的灰粒較多,機內(nèi)的風機會將灰塵帶入機內(nèi)沉積、當遇空氣潮濕時會引起主機控制紊亂造成主機工作失常,并發(fā)生不準確告警,大量灰塵也會造成器件散熱不好。一般每季度應(yīng)徹底清潔一次。其次就是在除塵時,檢查各連接件和插接件有無松動和接觸不牢的情況?!?
(2)雖說儲能電池組目前都采用了免維護電池,但這只是免除了以往的測比、配比、定時添加蒸餾水的工作。但外因工作狀態(tài)對電池的影響并沒有改變,不正常工作狀態(tài)對電池造成的影響沒有變,這部分的維護檢修工作仍是非常重要的,UPS電源系統(tǒng)的大量維修檢修工作主要在電池部分。
a.儲能電池的工作全部是在浮充狀態(tài),在這種情況下至少應(yīng)每年進行一次放電。放電前應(yīng)先對電池組進行均衡充電,以達全組電池的均衡。要清楚放電前電池組已存在的落后電池。放電過程中如有一只達到放電終止電壓時,應(yīng)停止放電,繼續(xù)放電先消除落后電池后再放。
b.核對性放電,不是首先追求放出容量的百分之多少,而是要關(guān)注發(fā)現(xiàn)和處理落后電池,經(jīng)對落后電池處理后再作核對性放電實驗。這樣可防止事故,以免放電中落后電池惡化為反極電池。
c.平時每組電池至少應(yīng)有8只電池作標示電池,作為了解全電池組工作情況的參考,對標示電池應(yīng)定期測量并做好記錄。
d.日常維護中需經(jīng)常檢查的項目有:清潔并檢測電池兩端電壓、溫度;連接處有無松動,腐蝕現(xiàn)象、檢測連接條壓降;電池外觀是否完好,有無殼變形和滲漏;極柱、安全閥周圍是否有酸霧逸出;主機設(shè)備是否正常。
e.免維護電池要維護,不是什么無稽之談,應(yīng)從廣義的維護立場出發(fā),做到運行、日常管理的周到、細致和規(guī)范性,保證設(shè)備(包括主機設(shè)備)保持良好的運行狀況,從而延長使用年限;保證直流母線經(jīng)常保持合格的電壓和電池的放電容量;保證電池運行和人員的安全可靠。這就是電池維護的目的,也是電池運行規(guī)程中包括的內(nèi)容和進行規(guī)則。
(3)當UPS電池系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,應(yīng)先查明原因,分清是負載還是UPS電源系統(tǒng);是主機還是電池組。雖說UPS主機有故障自檢功能,但它對面而不對點,對更換配件很方便,但要維修故障點,仍需做大量的分析、檢測工作。另外如自檢部分發(fā)生故障,顯示的故障內(nèi)容則可能有誤?!?
(4)對主機出現(xiàn)擊穿,斷保險或燒毀器件的故障,一定要查明原因并排除故障后才能重新啟動,否則會接連發(fā)生相同的故障。
(5)當電池組中發(fā)現(xiàn)電壓反極、壓降大、壓差大和酸霧泄漏現(xiàn)象的電池時,應(yīng)及時采用相應(yīng)的方法恢復和修復,對不能恢復和修復的要更換,但不能把不同容量、不同性能、不同廠家的電池聯(lián)在一起,否則可能會對整組電池帶來不利影響。對壽命已過期的電池組要及時更換,以免影響到主機。
決定因素
UPS作為保護性的電源設(shè)備,它的性能參數(shù)具有重要意義,應(yīng)是我們選購時的考慮重點。市電電壓輸入范圍寬,則表明對市電的利用能力強(減少電池放電)。輸出電壓、頻率范圍小,則表明對市電調(diào)整能力強,輸出穩(wěn)定。波形畸變率用以衡量輸出電壓波形的穩(wěn)定性,而電壓穩(wěn)定度則說明當UPS突然由零負載加到滿負載時,輸出電壓的穩(wěn)定性。
還有UPS效率、功率因數(shù)、轉(zhuǎn)換時間等都是表征UPS性能的重要參數(shù),決定了對負載的保護能力和對市電的利用率。性能越好,保護能力也越強,總的來說,離線式UPS對負載的保護最差,在線互動式略優(yōu)之,在線式則幾乎可以解決所有的常見電力問題。當然成本也隨著性能的增強而上升。因此用戶在選購UPS時,應(yīng)根據(jù)負載對電力的要求程度及負載的重要性不同,而選取不同類型的UPS。
編輯本段其他
UPS購買須知的信息
在購買電池后備系統(tǒng)時,需要知道這些設(shè)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(wù)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(diào)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(shè)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(shè)備的電源要求。對服務(wù)器裝置而言,這可能包括CPU(和其他附加的設(shè)備)、監(jiān)視器、外部路由器、集中器單元和布線中心,設(shè)備的背面提供了有關(guān)這些設(shè)備的電源要求,設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(wù)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(wù)器,服務(wù)器于是將進行關(guān)機程序。請記住查問UPS供應(yīng)商,確保用戶的操作系統(tǒng)可以使用此功能。
某些供應(yīng)商已經(jīng)為他們的電源保護設(shè)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(luò)管理員提供診斷信息。該軟件安裝在服務(wù)器上并通過電纜與UPS通信,這樣,管理員可以跟蹤電源質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)量問題,才能符合計算機的要求。
編輯本段最新消息
美國聯(lián)合包裹服務(wù)公司(United Parcel Service Inc., UPS)上調(diào)了其8.1%的股息。這是該快遞公司連續(xù)第三年以每股五美分的幅度上調(diào)其季度派息。
新的股息將達到每年每股2.68美元,這將給該公司帶來每年1.86億美元的額外支出。自從最近一次未提高股息的2009年以來,該公司每年提高股息的幅度相當一致。UPS 表示,2000年以來其股息已經(jīng)翻了三倍多。
在這次提高股息之前,由于圣誕節(jié)假日期間問題頻發(fā)的快遞遞送服務(wù),UPS上月公布的第四季度業(yè)績令人十分失望。為了避免遭受圣誕節(jié)期間的潰敗,UPS付出了極大的努力,包括計劃投資擴建一些樞紐來處理更多的包裹。
在盤后交易中,該公司股價下跌了0.5%,至每股96.07美元。[1]
編輯本段解決方案
大型數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)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(gòu)的核心業(yè)務(wù),重要性高,不允許業(yè)務(wù)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(shè),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(wù)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(shè)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(guān))進行切換,為數(shù)據(jù)中心內(nèi)UPS(不間斷供電電源)、機房空調(diào)、照明等設(shè)備供電。由于大型數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)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(wù)器等IT設(shè)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(wù)供電,確保數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)不受影響。在UPS輸出到服務(wù)器等IT設(shè)備輸入間,選用SPM(服務(wù)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(wù)器等IT設(shè)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(wù)器等IT設(shè)備,通常選用STS(靜態(tài)切換開關(guān))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(wù)器等IT設(shè)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(diào)對數(shù)據(jù)中心的環(huán)境調(diào)節(jié),確保服務(wù)器等IT設(shè)備的運行環(huán)境。對于發(fā)熱量大的服務(wù)器等IT設(shè)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(nèi)形成冷熱隔離的風道,提高制冷效率;空調(diào)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(yīng)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(shè)備放置在封閉機柜內(nèi),通過機柜內(nèi)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(diào)等設(shè)備運行狀態(tài)進行管理,同時還需要對機房內(nèi)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(nèi)。并對數(shù)據(jù)中心設(shè)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。