山特UPS不间断电源机架式C2KR 2KVA/1600W内置4PCS松下蓄电池标机

 随着经济的飞速发展以及企业对互联网认识的不断加深,数据中心建设和改造,近几年如火如荼。但随之而来的就是日益庞大的电费开销,如图1所示,数据中心在建设中的投资比例,其中电气、电源、制冷等系统设施占了一半以上的投资,仅电气方面投资就高达26%,高额的电能消耗使得整个数据中心运行成本居高不下,数据中心面临“建得起却用不起”的尴尬境地。

降低数据中心的运营成本和节能降耗成了各企业CIO关注的问题,节约能源可以从以下几方面入手。首先是机房环境的节能,包括制冷环境、供电环境;其次是从IT硬件设备节能,减少IT设备的能耗;最后是IT设备内部各集成电路的节能,比如CPU的节能等。UPS处于交流供电环节的最重要一环，几乎机房所有的IT设备必须由UPS供电，大型数据中心的UPS装机总容量均已达到百万伏安级，提高运行时的能效势在必行。目前UPS的节能必须从方案、UPS、电池、配电等方面全方位进行。
        
2 按需扩容的柔性规划

一般数据中心的建设都不是一步到位,会考虑今后未来几年的需求,但是UPS一般都是一步到位,一次就安装了几套大功率的UPS并机，结果初期负载只有规划容量的10%～20%，没等承载所规划的负载就进入了设备淘汰期，不仅造成投资的浪费，而且也无法使UPS运行在较高的效率点，造成电能的浪费。如何避免这种情况的发生，从UPS供电系统角度考虑,应该包括:

2.1 供电方案设计

目前UPS供电方案主要有分散供电、集中供电两种。分散供电的特点是一台UPS为一台或多台负载设备供电。分散供电的好处是分散风险,不会因为一台UPS供电异常造成大面积停电;缺点是UPS分散布置,不便管理,而且布线不易规划。另一种是采用集中供电方案,由一套大功率的UPS供电系统直接对机房的所有负载供电。集中供电的好处是便于规划、管理方便、维护方便;缺点是如果UPS系统异常,容易引起大面积停电事故,此缺点可以通过采用各种并联构架来避免。因此,以上两种方案各有优缺点,目前的数据中心一般都采用集中供电方案,也集中了供电的风险。由于UPS并机数量有限制,而且当UPS系统并机数量超过4台时,其可靠性并不比单机供电系统高多少。当机房UPS装机总容量超过一定限度时,建议将机房按几期规划分成几个区域进行供电。规划时可以参考:单机容量不宜超过400kVA,并机数量不宜超过3台。

注意事项：

1）UPS的使用环境应注意通风良好，利于散热，并保持环境的清洁。
2）切勿带感性负载，如点钞机、日光灯、空调等，以免造成损坏。
3）UPS的输出负载控制在60%左右为佳，可靠性高。
4）UPS带载过轻（如1000VA的UPS带100VA负载）有可能造成电池的深度放电，会降低电池的使用寿命，应尽量避免。
5）适当的放电，有助于电池的激活，如长期不停市电，每隔三个月应人为断掉市电用UPS带负载放电一次，这样可以延长电池的使用寿命。
6）对于多数小型UPS，上班再开UPS，开机时要避免带载启动，下班时应关闭UPS；对于网络机房的UPS，由于多数网络是24小时工作的，所以UPS也必须全天候运行。
7）UPS放电后应及时充电，避免电池因过度自放电而损坏。用户应根据所用设备的负荷量统计值来选择所需的UPS输出功率（KVA值），为确保UPS系统的效率和尽可能延长UPS的使用寿命，一般推荐参数是：用户的负载量仅占UPS的输出功率的60%～70%为宜。
在UPS的构成中除了冷却用的风扇和断路器开关部件外，还有大量的固态电子器件。它们基本上不存在机械磨损，因此能够长期地工作在最佳运行状态之中。如果要及时发现可能出现的故障苗头，并防止故障隐患扩大，就要使UPS工作在适宜的环境中，并做好日常维护。UPS的工作环境应该与计算机的工作环境相同，温度应控制在5℃以上，22℃以下；相对湿度控制在50%以下，上下幅度不超过10%。当然，和这些因素同样重要的是应保持UPS工作间的清洁、无灰尘、无污染、无有害气体，因为这些因素同样影响UPS的使用寿命和引发故障。
2 UPS在线并机扩容功能

机房UPS容量的规划,可以根据不同时期的负载容量要求,采用逐步扩容的方案,使投资方案更经济,同时也能使UPS工作于较佳的效率点。目前中、大功率段的UPS均已经具备冗余并机功能,不仅提高了系统的可靠性,同时也为机房扩容提供了条件。只要规划时在UPS前后配电箱预留足量的空气开关,并在机房规划相应空间,即可实现UPS并机扩容功能。关键是并机的过程处理,多种品牌UPS并机时需要对UPS的设置进行修正,此时要求UPS必须工作在维修旁路状态,UPS由市电直接带载,如果此时市电波动较大甚至停电,将造成系统的大面积瘫痪。所以并机扩容必须具备在线并机功能,即UPS并机扩容时,只需将新增UPS软件修改至与原UPS系统一致后,在不关闭原有UPS系统的情况下,直接将新增UPS并入原有系统即可,扩容前后,UPS均工作于在线模式下,避免切换至旁路供电的高风险操作。

2.3采用模块化UPS,实现逐步扩容

目前,模块化UPS已经开始在国内应用,模块化UPS特点主要包括:可扩容、平均故障修复时间(MTTR)短、可经济实现“N+X”冗余并机。以台达C系列UPS为例,每个模块为20kVA,整个系统最大可扩容至160kVA,可以根据机房的实际容量需求,逐步扩容,只要在机房初期规划好配电容量即可。同时,实现“N+X”冗余也比较划算,以60kVA的容量要实现“N+1”冗余为例,传统方案必须扩容一台60kVAUPS,而采用模块化UPS,则只需扩容一个20kVA的模块即可,节省大笔资金的投入。

3 提高UPS自身能效,优化负载效率曲线

目前UPS均为在线式双变换构架,在其工作时整流器、逆变器均存在功率损耗。以一个容量为400kVA的UPS为例,每度电按0.95元计算,UPS效率每提高1%,一年节省的电费为400×0.8×0.01×24×365×0.95=26630.4元。可见提高UPS的工作效率,可以为数据中心节省一大笔电费,可见提高UPS效率是降低整个机房能耗的最直接方法。因此采购UPS,尽量采购效率更高的UPS。

  图2 UPS效率与输出功率关系曲线

    　图3 ECO模式转正常供电模式波形图

当然UPS效率高不仅仅是满载时效率高,同时也必须具备一个较高的效率曲线,特别是在“1+1”并机系统时,根据系统规划,每台UPS容量不得大于50%,如果此次效率仅为90%以下,就算满载效率达到95%以上,也是没有意义的,所以要求UPS必须采取措施优化效率曲线,使UPS效率在较低负载时也能达到较高的效率。以台达C系列20kVAUPS为例,其满载功率为20kVA/18kW,如图2所示,其负载在2kW以下时已经高于90%,从6kW到16kW就已经能够满足95%的高效率。

除了提高UPS自身的效率之外,UPS上面的一些功能也可加以利用。比如像ECO经济运行模式,其原理是在较好的市电环境时,激活此功能,使UPS由静态旁路直接供电,此时逆变器处于待机状态,正常工作,但不输出能量,一旦市电异常,UPS立即切换到逆变器供电状态,切换时间一般在1ms以内,具体可参考图3,由于此时的逆变器处于待机状态,所以自身损耗很小,此时UPS的整机效率可以达到97%以上,比正常模式减少3%以上的损耗。

使用ECO模式必须具备以下条件:

在UPS的日常维护工作中，工程师需要每日进行例行检查，其主要目的是为了积累UPS电源的运行经验和及时发现故障苗头，因此每日的例行检查都要细心。

--根据用户的不同配送系统，有三种UPS机型可供用户选择

单进（220V输入）/单出（220V输出）

三进（380V输入）/单出（220V输出）

三进（380V输入）/三出（380V输出）随着经济的飞速发展以及企业对互联网认识的不断加深,数据中心建设和改造,近几年如火如荼。但随之而来的就是日益庞大的电费开销,如图1所示,数据中心在建设中的投资比例,其中电气、电源、制冷等系统设施占了一半以上的投资,仅电气方面投资就高达26%,高额的电能消耗使得整个数据中心运行成本居高不下,数据中心面临“建得起却用不起”的尴尬境地。

降低数据中心的运营成本和节能降耗成了各企业CIO关注的问题,节约能源可以从以下几方面入手。首先是机房环境的节能,包括制冷环境、供电环境;其次是从IT硬件设备节能,减少IT设备的能耗;最后是IT设备内部各集成电路的节能,比如CPU的节能等。UPS处于交流供电环节的最重要一环，几乎机房所有的IT设备必须由UPS供电，大型数据中心的UPS装机总容量均已达到百万伏安级，提高运行时的能效势在必行。目前UPS的节能必须从方案、UPS、电池、配电等方面全方位进行。
         
2 按需扩容的柔性规划

一般数据中心的建设都不是一步到位,会考虑今后未来几年的需求,但是UPS一般都是一步到位,一次就安装了几套大功率的UPS并机，结果初期负载只有规划容量的10%～20%，没等承载所规划的负载就进入了设备淘汰期，不仅造成投资的浪费，而且也无法使UPS运行在较高的效率点，造成电能的浪费。如何避免这种情况的发生，从UPS供电系统角度考虑,应该包括:

2.1 供电方案设计

目前UPS供电方案主要有分散供电、集中供电两种。分散供电的特点是一台UPS为一台或多台负载设备供电。分散供电的好处是分散风险,不会因为一台UPS供电异常造成大面积停电;缺点是UPS分散布置,不便管理,而且布线不易规划。另一种是采用集中供电方案,由一套大功率的UPS供电系统直接对机房的所有负载供电。集中供电的好处是便于规划、管理方便、维护方便;缺点是如果UPS系统异常,容易引起大面积停电事故,此缺点可以通过采用各种并联构架来避免。因此,以上两种方案各有优缺点,目前的数据中心一般都采用集中供电方案,也集中了供电的风险。由于UPS并机数量有限制,而且当UPS系统并机数量超过4台时,其可靠性并不比单机供电系统高多少。当机房UPS装机总容量超过一定限度时,建议将机房按几期规划分成几个区域进行供电。规划时可以参考:单机容量不宜超过400kVA,并机数量不宜超过3台。


--冗余供电对供电质量要求很高的计算中心、网管中心（例如：银行、证券、航宇航中心等），为确保对负载供电的万无一失，常需要采用如下几种具有“容错”功能的冗余供电系统：

主机～从机型“热备份”冗余供电系统：其结构形式是将主机UPS的交流旁路连接到从机UPS的逆变器电源输出端，万一主机UPS出故障时，改由从机UPS带载。

“1+1”型直接并机冗余供电系统：它是通过将两台具有相同功率UPS的输出置于同幅度、同相位和同频率的状态而直接并联起来。正常工作时，由两台UPS各承担1/2负载电流，万一其中一台UPS出故障时，由剩下的一台UPS来承担全部负载。这种并机系统的平均故障工作时间MTBF是单机UPS的7～8倍，从而大大提高系统的可靠性。

多机直接并机冗余供电系统：某些UPS，可以将多台UPS以“N+1”冗余方式直接并机工作。请注意：随着多台并机系统中的N数量增大，并机系统的MTBF值会逐渐下降。对于UPS电源可以使用多长的时间，一直以来，是各位用户们所重点关注的，一般来说，UPS电源是分为2种，一种是时间很短的，也就是提供一个保存资料的时间，还有一种，是针对停电时间长的，这一种可以备用的时间就长了很多。

公司可根据各种型号选择适合自已的供应时间，还有各种牌子的UPS电源像安第斯UPS山特UPS科华UPS宝星UPS科士达UPS等。长效型为1-8小时。根据我平时工作的类型和需求，UPS电源根据备用时间可分为规范型及长效型。规范型UPS备用是案件为5-15分钟。选择适合我自已的UPS电源。假如在停电时，只需要满足保管数据、退出的要求，那即可选择规范型UPS假如你设备在停电时，短时间的备用时间还缺乏以满足你需求，那么你可选用长效型UPS。
2 UPS在线并机扩容功能

机房UPS容量的规划,可以根据不同时期的负载容量要求,采用逐步扩容的方案,使投资方案更经济,同时也能使UPS工作于较佳的效率点。目前中、大功率段的UPS均已经具备冗余并机功能,不仅提高了系统的可靠性,同时也为机房扩容提供了条件。只要规划时在UPS前后配电箱预留足量的空气开关,并在机房规划相应空间,即可实现UPS并机扩容功能。关键是并机的过程处理,多种品牌UPS并机时需要对UPS的设置进行修正,此时要求UPS必须工作在维修旁路状态,UPS由市电直接带载,如果此时市电波动较大甚至停电,将造成系统的大面积瘫痪。所以并机扩容必须具备在线并机功能,即UPS并机扩容时,只需将新增UPS软件修改至与原UPS系统一致后,在不关闭原有UPS系统的情况下,直接将新增UPS并入原有系统即可,扩容前后,UPS均工作于在线模式下,避免切换至旁路供电的高风险操作。

2.3采用模块化UPS,实现逐步扩容

目前,模块化UPS已经开始在国内应用,模块化UPS特点主要包括:可扩容、平均故障修复时间(MTTR)短、可经济实现“N+X”冗余并机。以台达C系列UPS为例,每个模块为20kVA,整个系统最大可扩容至160kVA,可以根据机房的实际容量需求,逐步扩容,只要在机房初期规划好配电容量即可。同时,实现“N+X”冗余也比较划算,以60kVA的容量要实现“N+1”冗余为例,传统方案必须扩容一台60kVAUPS,而采用模块化UPS,则只需扩容一个20kVA的模块即可,节省大笔资金的投入。

3 提高UPS自身能效,优化负载效率曲线

目前UPS均为在线式双变换构架,在其工作时整流器、逆变器均存在功率损耗。以一个容量为400kVA的UPS为例,每度电按0.95元计算,UPS效率每提高1%,一年节省的电费为400×0.8×0.01×24×365×0.95=26630.4元。可见提高UPS的工作效率,可以为数据中心节省一大笔电费,可见提高UPS效率是降低整个机房能耗的最直接方法。因此采购UPS,尽量采购效率更高的UPS。

  图2 UPS效率与输出功率关系曲线

    　图3 ECO模式转正常供电模式波形图

当然UPS效率高不仅仅是满载时效率高,同时也必须具备一个较高的效率曲线,特别是在“1+1”并机系统时,根据系统规划,每台UPS容量不得大于50%,如果此次效率仅为90%以下,就算满载效率达到95%以上,也是没有意义的,所以要求UPS必须采取措施优化效率曲线,使UPS效率在较低负载时也能达到较高的效率。以台达C系列20kVAUPS为例,其满载功率为20kVA/18kW,如图2所示,其负载在2kW以下时已经高于90%,从6kW到16kW就已经能够满足95%的高效率。

除了提高UPS自身的效率之外,UPS上面的一些功能也可加以利用。比如像ECO经济运行模式,其原理是在较好的市电环境时,激活此功能,使UPS由静态旁路直接供电,此时逆变器处于待机状态,正常工作,但不输出能量,一旦市电异常,UPS立即切换到逆变器供电状态,切换时间一般在1ms以内,具体可参考图3,由于此时的逆变器处于待机状态,所以自身损耗很小,此时UPS的整机效率可以达到97%以上,比正常模式减少3%以上的损耗。

使用ECO模式必须具备以下条件: