理士蓄電池在模塊化UPS電源解決方案
發(fā)布時(shí)間：2017-12-23 點(diǎn)擊數(shù)：3626
·應(yīng)用領(lǐng)域：
■通信系統(tǒng)；
■金融系統(tǒng)；
■工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)；
■互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC）；
■多媒體數(shù)據(jù)中心（MDC）；
■其他重要負(fù)載系統(tǒng)。
·方案特點(diǎn)：
■外觀設(shè)計(jì)：標(biāo)準(zhǔn)19寸黑色機(jī)柜；
■可維護(hù)性：在線熱拔插，無(wú)需轉(zhuǎn)旁路；
■可擴(kuò)展性：實(shí)現(xiàn)在線擴(kuò)容，在線升級(jí)，在線維護(hù)；
■綠色節(jié)能：高效率、低熱損耗、對(duì)電網(wǎng)無(wú)污染；
■高性價(jià)比：降低用戶初期購(gòu)置和日后擴(kuò)容維護(hù)及運(yùn)營(yíng)成本；
■高可靠性：采用冗余技術(shù)，消除單點(diǎn)故障瓶頸，為關(guān)鍵負(fù)載提供可靠電源保護(hù)；
■高可用性：用戶可隨時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，無(wú)須等到大修時(shí)再檢修，降低故障隱患；
■高抗干擾性：保證無(wú)論來(lái)自市電或UPS供電本身的“電源干擾”盡可能地被消除，包括傳導(dǎo)干擾與輻射干擾。
·模塊化方案概述：
模塊化UPS采用標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，每套系統(tǒng)由功率模塊、監(jiān)控模塊、靜態(tài)開(kāi)關(guān)組成。其中功率模塊可并聯(lián)，平均分擔(dān)負(fù)載。如遇故障自動(dòng)退出系統(tǒng)，由其它功率模塊來(lái)承擔(dān)負(fù)載，既能水平擴(kuò)展，又能垂直擴(kuò)展。獨(dú)特的冗余并機(jī)技術(shù)使設(shè)備無(wú)單點(diǎn)故障，以確保電源的最高可用性。所有的模塊可以實(shí)現(xiàn)熱拔插，可以實(shí)現(xiàn)在線更換，維修是最安全的電源保護(hù)方案。
本方案由模塊化UPS主機(jī)、智能化配電系統(tǒng)、電池組合而成。
·模塊化UPS主機(jī)：
模塊化UPS功率模塊采用雙變換在線式結(jié)構(gòu)，包括整流器、逆變器、充電器、控制電路、與輸入輸出電池母排的斷路開(kāi)關(guān)。具有輸入功率因數(shù)補(bǔ)償功能。所有模塊均可在線熱插拔更換，提供最高級(jí)別的可用性、可維護(hù)性。
模塊化UPS主機(jī)控制模塊采用工業(yè)CAN BUS總線控制結(jié)構(gòu)，由兩塊冗余的可熱插拔的控制模塊來(lái)完成對(duì)系統(tǒng)的控制管理。一個(gè)控制模塊故障不會(huì)影響到系統(tǒng)的正常工作?？刂颇K可在線熱插拔更換。功率模塊的并聯(lián)也由控制模塊集中管理，按照統(tǒng)一的并機(jī)參數(shù)運(yùn)行，一個(gè)功率模塊故障可自動(dòng)的退出并聯(lián)系統(tǒng)，不會(huì)對(duì)整個(gè)并聯(lián)系統(tǒng)造成危害。
模塊化UPS系統(tǒng)采用獨(dú)立的靜態(tài)旁路模塊，不采用多個(gè)靜態(tài)旁路結(jié)構(gòu)，以避免轉(zhuǎn)旁路時(shí)的多個(gè)旁路不均流而造成的過(guò)載損壞。模塊并聯(lián)輸出電壓精度為±1%，并機(jī)環(huán)流<1%。
標(biāo)配SNMP卡，采用HTTP協(xié)議、SNMP協(xié)議、TELNET協(xié)議等?？蓪?duì)UPS中市電狀態(tài)、電池狀態(tài)、旁路狀態(tài)、逆變狀態(tài)、自檢狀態(tài)、開(kāi)機(jī)狀態(tài)和輸入電壓、輸出電壓、負(fù)載百分比、輸入頻率、電池電壓、電池容量、電池放電時(shí)間、UPS機(jī)內(nèi)溫度、周邊環(huán)境溫度等等UPS電源的運(yùn)行情況一目了然，提高UPS電源保障系統(tǒng)的管理效率和管理品質(zhì)。選用開(kāi)放的windowsNT/ windows2000/windowsXP/windows2003操作系統(tǒng)平臺(tái)。
可以選配備溫濕度傳感器，插入多功能網(wǎng)卡，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)房環(huán)境的溫濕度監(jiān)控和報(bào)警。
智能化配電系統(tǒng)
該系統(tǒng)為UPS電源的輸入和輸出一體化配電集成系統(tǒng)，與UPS主機(jī)配套使用，內(nèi)含UPS的輸入開(kāi)關(guān)、輸出開(kāi)關(guān)和維修旁路開(kāi)關(guān)以及系統(tǒng)的總輸入開(kāi)關(guān)，主開(kāi)關(guān)均配置輔助觸點(diǎn)；內(nèi)含電流傳感系統(tǒng)，并與UPS主機(jī)通訊。
該配電系統(tǒng)由輸入配電單元、分路輸出配電模塊、監(jiān)控模塊、隔離變壓器組成。輸出配電單元每個(gè)配電模塊配置了18個(gè)輸出分路，每個(gè)分路的電流從6A-32A隨需設(shè)定，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)載的配置及變化情況調(diào)整三相平衡，配電系統(tǒng)可安裝最多6個(gè)即插式配電模塊，配電模塊數(shù)量可選。
該配電系統(tǒng)與UPS主機(jī)同尺寸外觀，同顏色。標(biāo)準(zhǔn)配置為：液晶顯示器、UPS維護(hù)旁路面板（含系統(tǒng)總輸入開(kāi)關(guān)、UPS輸入開(kāi)關(guān)、輸出開(kāi)關(guān)、維修旁路開(kāi)關(guān)，為帶輔助觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)）。檢測(cè)電路主板，三相輸入輸出的電壓和電流傳感器組件，中線電流、地線電流傳感器，外接EPO信號(hào)接口。
可選裝輸入K值隔離變壓器和支路電流監(jiān)控器。
該配電系統(tǒng)可配備網(wǎng)卡，能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控該配電柜的參數(shù)、狀態(tài)和歷史紀(jì)錄以及報(bào)警信息。能網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控配電柜的輸入輸出三相電壓、電流、頻率，中線電流，地線電流，每相的KVA數(shù)，KW數(shù)，功率因數(shù)，支路電流等。并可設(shè)定電流高低電壓報(bào)警門(mén)限值。
外接電池及電池柜
電池采用免維護(hù)全封閉鉛酸蓄電池，電池容量可品牌可根據(jù)需要進(jìn)行配置，電池安裝于與UPS主機(jī)同品牌同外觀同顏色的電池柜內(nèi)。
·模塊化單機(jī)可靠性分析
評(píng)估UPS系統(tǒng)履行職責(zé)的可靠性，不僅要考量UPS的MTBF，還要考量UPS的MTTR及市電的MTBF。當(dāng)UPS發(fā)生故障的同時(shí)市電也發(fā)生故障時(shí)，負(fù)載將會(huì)失去電力，也就是說(shuō)UPS關(guān)鍵職責(zé)的失效。負(fù)載暴露在沒(méi)有保護(hù)的市電之下的時(shí)間長(zhǎng)短取決于維修時(shí)間的長(zhǎng)短。如果維修一臺(tái)UPS需一周時(shí)間，而市電的平均無(wú)故璋時(shí)間也是一周，那么，UPS發(fā)生故障時(shí)，負(fù)載將很可能失去電力。如果UPS的MTTR是1小時(shí)，那么市電的MTBF將不會(huì)對(duì)關(guān)鍵負(fù)載的失效概率產(chǎn)生很大影響。很顯然，降低UPS的 MTTR將會(huì)降低對(duì)關(guān)鍵負(fù)載的失效概率。降低UPS的MTTR最好的方法就是盡量減少可能影響UPS維修的因素 。模塊化單機(jī)UPS因?yàn)榫哂性诰€熱插拔的功能，自然是最好的選擇。
從設(shè)計(jì)原則上講，承擔(dān)供電任務(wù)的整個(gè)電源系統(tǒng)都必須采用具有高度“容錯(cuò)”功能的冗余式的供電方案，以確保無(wú)論是在市電電網(wǎng)出故障時(shí)或是在任何模塊(包括系統(tǒng)控制模塊)發(fā)生故障時(shí)，還是在進(jìn)行日常維護(hù)/檢修操作時(shí)或因故致使保險(xiǎn)絲燒毀/斷路器開(kāi)關(guān)“跳閘”時(shí)，互聯(lián)設(shè)備均應(yīng)由“在線式UPS”的逆變器電源來(lái)供電，而不應(yīng)進(jìn)入由普通的市電電源/應(yīng)急備用發(fā)電機(jī)組經(jīng)UPS的交流旁路來(lái)供電的狀態(tài)。
■通信系統(tǒng)；
■金融系統(tǒng)；
■工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)；
■互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC）；
■多媒體數(shù)據(jù)中心（MDC）；
■其他重要負(fù)載系統(tǒng)。
·方案特點(diǎn)：
■外觀設(shè)計(jì)：標(biāo)準(zhǔn)19寸黑色機(jī)柜；
■可維護(hù)性：在線熱拔插，無(wú)需轉(zhuǎn)旁路；
■可擴(kuò)展性：實(shí)現(xiàn)在線擴(kuò)容，在線升級(jí)，在線維護(hù)；
■綠色節(jié)能：高效率、低熱損耗、對(duì)電網(wǎng)無(wú)污染；
■高性價(jià)比：降低用戶初期購(gòu)置和日后擴(kuò)容維護(hù)及運(yùn)營(yíng)成本；
■高可靠性：采用冗余技術(shù)，消除單點(diǎn)故障瓶頸，為關(guān)鍵負(fù)載提供可靠電源保護(hù)；
■高可用性：用戶可隨時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，無(wú)須等到大修時(shí)再檢修，降低故障隱患；
■高抗干擾性：保證無(wú)論來(lái)自市電或UPS供電本身的“電源干擾”盡可能地被消除，包括傳導(dǎo)干擾與輻射干擾。
·模塊化方案概述：
模塊化UPS采用標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，每套系統(tǒng)由功率模塊、監(jiān)控模塊、靜態(tài)開(kāi)關(guān)組成。其中功率模塊可并聯(lián)，平均分擔(dān)負(fù)載。如遇故障自動(dòng)退出系統(tǒng)，由其它功率模塊來(lái)承擔(dān)負(fù)載，既能水平擴(kuò)展，又能垂直擴(kuò)展。獨(dú)特的冗余并機(jī)技術(shù)使設(shè)備無(wú)單點(diǎn)故障，以確保電源的最高可用性。所有的模塊可以實(shí)現(xiàn)熱拔插，可以實(shí)現(xiàn)在線更換，維修是最安全的電源保護(hù)方案。
本方案由模塊化UPS主機(jī)、智能化配電系統(tǒng)、電池組合而成。
·模塊化UPS主機(jī)：
模塊化UPS功率模塊采用雙變換在線式結(jié)構(gòu)，包括整流器、逆變器、充電器、控制電路、與輸入輸出電池母排的斷路開(kāi)關(guān)。具有輸入功率因數(shù)補(bǔ)償功能。所有模塊均可在線熱插拔更換，提供最高級(jí)別的可用性、可維護(hù)性。
模塊化UPS主機(jī)控制模塊采用工業(yè)CAN BUS總線控制結(jié)構(gòu)，由兩塊冗余的可熱插拔的控制模塊來(lái)完成對(duì)系統(tǒng)的控制管理。一個(gè)控制模塊故障不會(huì)影響到系統(tǒng)的正常工作?？刂颇K可在線熱插拔更換。功率模塊的并聯(lián)也由控制模塊集中管理，按照統(tǒng)一的并機(jī)參數(shù)運(yùn)行，一個(gè)功率模塊故障可自動(dòng)的退出并聯(lián)系統(tǒng)，不會(huì)對(duì)整個(gè)并聯(lián)系統(tǒng)造成危害。
模塊化UPS系統(tǒng)采用獨(dú)立的靜態(tài)旁路模塊，不采用多個(gè)靜態(tài)旁路結(jié)構(gòu)，以避免轉(zhuǎn)旁路時(shí)的多個(gè)旁路不均流而造成的過(guò)載損壞。模塊并聯(lián)輸出電壓精度為±1%，并機(jī)環(huán)流<1%。
標(biāo)配SNMP卡，采用HTTP協(xié)議、SNMP協(xié)議、TELNET協(xié)議等?？蓪?duì)UPS中市電狀態(tài)、電池狀態(tài)、旁路狀態(tài)、逆變狀態(tài)、自檢狀態(tài)、開(kāi)機(jī)狀態(tài)和輸入電壓、輸出電壓、負(fù)載百分比、輸入頻率、電池電壓、電池容量、電池放電時(shí)間、UPS機(jī)內(nèi)溫度、周邊環(huán)境溫度等等UPS電源的運(yùn)行情況一目了然，提高UPS電源保障系統(tǒng)的管理效率和管理品質(zhì)。選用開(kāi)放的windowsNT/ windows2000/windowsXP/windows2003操作系統(tǒng)平臺(tái)。
可以選配備溫濕度傳感器，插入多功能網(wǎng)卡，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)房環(huán)境的溫濕度監(jiān)控和報(bào)警。
智能化配電系統(tǒng)
該系統(tǒng)為UPS電源的輸入和輸出一體化配電集成系統(tǒng)，與UPS主機(jī)配套使用，內(nèi)含UPS的輸入開(kāi)關(guān)、輸出開(kāi)關(guān)和維修旁路開(kāi)關(guān)以及系統(tǒng)的總輸入開(kāi)關(guān)，主開(kāi)關(guān)均配置輔助觸點(diǎn)；內(nèi)含電流傳感系統(tǒng)，并與UPS主機(jī)通訊。
該配電系統(tǒng)由輸入配電單元、分路輸出配電模塊、監(jiān)控模塊、隔離變壓器組成。輸出配電單元每個(gè)配電模塊配置了18個(gè)輸出分路，每個(gè)分路的電流從6A-32A隨需設(shè)定，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)載的配置及變化情況調(diào)整三相平衡，配電系統(tǒng)可安裝最多6個(gè)即插式配電模塊，配電模塊數(shù)量可選。
該配電系統(tǒng)與UPS主機(jī)同尺寸外觀，同顏色。標(biāo)準(zhǔn)配置為：液晶顯示器、UPS維護(hù)旁路面板（含系統(tǒng)總輸入開(kāi)關(guān)、UPS輸入開(kāi)關(guān)、輸出開(kāi)關(guān)、維修旁路開(kāi)關(guān)，為帶輔助觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)）。檢測(cè)電路主板，三相輸入輸出的電壓和電流傳感器組件，中線電流、地線電流傳感器，外接EPO信號(hào)接口。
可選裝輸入K值隔離變壓器和支路電流監(jiān)控器。
該配電系統(tǒng)可配備網(wǎng)卡，能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控該配電柜的參數(shù)、狀態(tài)和歷史紀(jì)錄以及報(bào)警信息。能網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控配電柜的輸入輸出三相電壓、電流、頻率，中線電流，地線電流，每相的KVA數(shù)，KW數(shù)，功率因數(shù)，支路電流等。并可設(shè)定電流高低電壓報(bào)警門(mén)限值。
外接電池及電池柜
電池采用免維護(hù)全封閉鉛酸蓄電池，電池容量可品牌可根據(jù)需要進(jìn)行配置，電池安裝于與UPS主機(jī)同品牌同外觀同顏色的電池柜內(nèi)。
·模塊化單機(jī)可靠性分析
評(píng)估UPS系統(tǒng)履行職責(zé)的可靠性，不僅要考量UPS的MTBF，還要考量UPS的MTTR及市電的MTBF。當(dāng)UPS發(fā)生故障的同時(shí)市電也發(fā)生故障時(shí)，負(fù)載將會(huì)失去電力，也就是說(shuō)UPS關(guān)鍵職責(zé)的失效。負(fù)載暴露在沒(méi)有保護(hù)的市電之下的時(shí)間長(zhǎng)短取決于維修時(shí)間的長(zhǎng)短。如果維修一臺(tái)UPS需一周時(shí)間，而市電的平均無(wú)故璋時(shí)間也是一周，那么，UPS發(fā)生故障時(shí)，負(fù)載將很可能失去電力。如果UPS的MTTR是1小時(shí)，那么市電的MTBF將不會(huì)對(duì)關(guān)鍵負(fù)載的失效概率產(chǎn)生很大影響。很顯然，降低UPS的 MTTR將會(huì)降低對(duì)關(guān)鍵負(fù)載的失效概率。降低UPS的MTTR最好的方法就是盡量減少可能影響UPS維修的因素 。模塊化單機(jī)UPS因?yàn)榫哂性诰€熱插拔的功能，自然是最好的選擇。
從設(shè)計(jì)原則上講，承擔(dān)供電任務(wù)的整個(gè)電源系統(tǒng)都必須采用具有高度“容錯(cuò)”功能的冗余式的供電方案，以確保無(wú)論是在市電電網(wǎng)出故障時(shí)或是在任何模塊(包括系統(tǒng)控制模塊)發(fā)生故障時(shí)，還是在進(jìn)行日常維護(hù)/檢修操作時(shí)或因故致使保險(xiǎn)絲燒毀/斷路器開(kāi)關(guān)“跳閘”時(shí)，互聯(lián)設(shè)備均應(yīng)由“在線式UPS”的逆變器電源來(lái)供電，而不應(yīng)進(jìn)入由普通的市電電源/應(yīng)急備用發(fā)電機(jī)組經(jīng)UPS的交流旁路來(lái)供電的狀態(tài)。
綜上所述，模塊化單機(jī)UPS具有最長(zhǎng)的履行職責(zé)平均無(wú)故障時(shí)間(λmission)，最小的平均維修時(shí)間 (MTTR)及最強(qiáng)的抗市電干擾風(fēng)險(xiǎn)能力及高度“容錯(cuò)”功能，是最可靠的電力保證。
·模塊化單機(jī)UPS方案圖：
