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电力通信信息机房UPS电源解决方案

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电力通信信息机房UPS电源解决方案

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1、前言

在通信信息机房由于供电系统中不可避免的存在如供电中断、电压浪涌、电压陷落、波形畸变、频率漂移、持续过压、持续低压、瞬间过电压和噪声干扰等情况,这些情况中的任一出现必将造成整个供电系统的不稳定,尤其是对通信网络信息设备轻则工作出错、通信失败,重则设备损坏、数据丢失、系统崩溃。作为网络信息系统核心的服务器及通信设备能否稳定地工作,取决于电源系统能否提供高质量、稳定的电源。为保证信息系统的电力供给,UPS间的建设尤为重要。

 

增加UPS主要为服务器等数据通讯设备提供后备电源,根据需求,对服务器等重要设备提供供电。同时,还具有UPS还具有网络监控功能,UPS的工作状况能被系统管理员随时掌握。一旦UPS出现异常,可以通过多种方式通知把信号传达到维修人员;同时采用短信息方式通知相关负责人。

2、概述

本系统采用APC电源阵列技术,N+X冗余结构设计,为电力企业提供真正的高可靠性电源;同时具有可在线热插拔,维护方便、快捷;易扩容等普通UPS电源所没有的特点。UPS模块单体容量为4KVA 8KVA 12KVA 16KVA,可并联使用,用户可根据需求灵活配置不同容量的UPS电源系统。且任意一个UPS模块发生故障,自动退出工作,其它模块自动均分其负载。具有扩展电源系统和延长运行时间,为数据机房、网络机房和企业级IT设备提供紧凑的、可扩展的冗余的不间断电源设备,满足了电力调度数据网不间断电源苛刻的动力需求。

 

当市电正常时UPS模块将优先保证对市电进行净化稳压处理后向负载供电,在市电不正常或停电时由蓄电池系统接替供电,将直流逆变成220V交流输出;当UPS设备发生故障时,系统自动转为市电旁路供电;若需要对系统进行维修时,可将系统切换至维修旁路供电,从而保证系统在维修期间,输出也不会中断。

3、系统原理图

APC Symmetra通过负载均担技术实现N+1冗余性或多级冗余性。负载均担意谓着电源阵列中的所有模块并联运行并平均负担负载。

 

负载总量为16KVA,在APC Symmetra 16KVA的冗余结构中采用5个功率模块,2个电子模块,其中一个功率模块作为冗余备份。5个功率模块中的有一个功率模块发生故障时,它所负担的3.2KVA的负载量将被其它4个功率模块以无时间间隔的均担,此时无故障的4个功率模块每个模块均担4KVA的满负载量,从而做到高可靠的冗余。同时用户可迅速从APC Symmetra的报警信息中了解到故障信息。以对故障模块进行及时更换,更换的模块将自动的、无时间间隔的融于整机均担负载。

4、系统技术特点

4.1简便的组合性

APCSymmetrae采用模块化抽屉式结构,模块化的设计使用户可根据自身的需要进行灵活的组合。

4.2可靠的冗余性

  APC Symmetra采用电源阵列设计技术,采用RAID技术,使UPS自身具有高性能的冗余特性,采用APC无时间间隔的容错技术,告别了使用两台UPS来实现的高成本,高难度的双机容错技术。

4.3灵活的管理性

  APC POWERCHUTE PLUS电源管理软件可使用户适时监控管理APC UPS。APC Symmetra有四个智能扩展口,与SmartSlot附件相集成后,可基于Web,Network,SNMP,Out of Band来管理和控制UPS。

APC Symmetra-UPS自身具有灵活的管理性,它的Powerview显示模块可将所有电源和UPS信息以基于菜单的格式显示出来置于系统管理员的指端,它包括输入电压、冗余等级、温度和湿度等监视和控制参数,管理员可以通过Powerview管理APC Symmetra-UPS。APC Symmetra-UPS设备的后面有四个Smartslot插槽。通过APC POWERCHUTE PLUS或APC POWERNET以及与APC的附件设备相结合后,使用户可根据自己的需求而进行多种的管理方案。

4.4轻松的维护性

  APC Symmetra的所有模块都可进行热插拔更换,减少了服务费用,预防性维护,定期自动诊断,发现问题自动保警和通知,记录所有发生的事件和数据。

4.5宽广的输入电压范围

APC Symmetra UPS具有很宽的输入电压范围  (155V-276V),在市电较为恶劣的情况下(如电压过低或过高)仍能利用市电为负载提供优良的电力而不启用电池电量,进一步的延长了电池使用时间。节省了电池电量,以备断电时为负载提供充足的电量电力供给。

4.6高的功率因数与运行效率

APC Symmetra UPS具有极高的功率因数〉98%,最大程度的防止了对市电的污染,可称之为 “绿色电源”。极高的运行效率〉90%,防止了电力的浪费。

4.7 可扩充性设计

随着未来计算机等负载量的增加,而导致UPS容量需增容的情况下,UPS设备自身方便的可扩充性和财力支出是衡量UPS设备可扩充性能的重要指标。APC Symmetra的功率部分模块化抽屉式结构,每个电源功率模块容量为4KVA。电源阵列的可扩充性能保护您在电源保护上的投资,您只需添加或删除模块就能扩充或重新配置。

5、系统核心部件

5.1功率模块

功率模块实质上是一个不带电池的独立UPS。每一个电源模块可支持4KVA的功率。用户每添加一个电源模块,就可使Symmetra™PXUPS增加4KVA容量(或使UPS的冗余度得到提高)。

 

Symmetra电源模块在输入端使用了IGBT驱动的高频率整流器。这将提供小于2%的输入电流谐波THD,在满负载时小于5%(非线性负载),因此不需要额外安装谐波滤波器;此外,使得系统与柴油发电机连接时,能够更好的匹配。

 

每个电源模块都含有一个输入和输出开关以及一个数字信号处理(DSP)监控器;如果某个电源模块出现了问题,它可以自动从总线(以及其它电源模块)中隔离出来并进行自我诊断。每个电源模块都有三个大型的散热风扇将气流排出;风扇是按N+1的配置进行排列的,因此可以提高可用性。这就使得Symmetra利用了目前典型机架安装式IT设备上常见的散热技术。

电源模块的主要部分包括:

(1)带输入功率因数校正的PFC电路

(2)带有交流断路开关的输出逆变器

(3)微处理器控制的容错逻辑电路

(4)电池充电器

5.2主智能模块

主智能模块(MIM)就是系统的“大脑”,它监视输入功率,使不同模块的输出同步,与外界进行交互并执行故障检查和管理。MIM是SY PX UPS系统的协调器;它负责收集和报告状态信息、配置系统、进行系统诊断、电源和电池管理、系统状态控制和输出电压调节/均流等;MIM通过串行数据线与外界进行接口,该线路通过通信卡分配到2个SmartSlot端口、其中一个是计算机端口,和2个PowerView显示器。通过使用RIM,MIM可以进行热插拔而不会给负载带来风险;还可以通过将系统切换到维护旁路(如果没有使用RIM)来取下这个模块。

6、组屏及供配电系统

系统机柜采用冷轧钢板,具备良好的电磁隔离、接地、噪声隔离、通风散热等性能。此外,还具有抗振动、抗冲击、耐腐蚀、防尘、防水、防辐射等性能,保证柜内设备稳定可靠地工作。

 

机柜前后网孔门通风率达75%满足新型服务器高度度散热要求,柜体材料门采用1.2mm 冷板,立柱2.0mm 冷板,框架1.5mm,承重1500Kg、柜体尺寸颜色根据现场情况确定。

 

机柜具有防静电、抗电磁、防鼠等,确保通信设备不受干扰。

 

系统主机柜内安装双电源切换控制器和电源自动转换开关双路市电切换装置、UPS电源,UPS避雷器、控制开关等设备及部件,负责将一路或两路三相交流电供给UPS主电源。交流输入采用三相五线制,即 A、 B、 C三根相线和一根零线 N、一根地线 E( FG)。交流输入首先经过双电源切换装置(只有一路市电的无需切换电路)转换成一路交流电,经过切换装置的交流电再接上避雷器,保护后面的电路免受高电压的冲击。总开关采用 3个独立开关,每个开关各控制一相交流电。设置设备维修带锁旁路开关LED状态指示,ATS双路输入输出具有三相断电缺相声光报警装置及LED灯指示。

 

输入输出配电设计选型与配置包括:输入配电连接⽅方式、走线路径、线径开关规格、输入输出配电、蓄电池组配电。包括ATS双电源切换装置、断路器、防雷器、测量仪表、断电报警指示等

 

配电走线路径。UPS电源屏输入输出、蓄电池电缆,下走线模式,从机底部进入机柜,连接到UPS后部的输入输出接线端子上。

 

UPS主机柜设置数字式多功能仪表监测显示各种运行参数,测量内容包括的参数有:交流输入电压、输出电压、输出频率、输出功率、蓄电池直流输入电压。

 

 

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