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> 機房建設解決方案 — UPS的概念及UPS供電原理和UPS供電范圍及容量計算
信息來源:中國綠色數據中 發布時間:2015-07-09 瀏覽次數:829

摘要:據統計,在計算機故障中,有50一70%的原因是電源故障造成的。這些電源故障包括電網電壓過壓、欠壓、瞬時跌落、失壓和故障停電等由于電源環境、設備以及傳輸系統,乃至自然環境造成的各種干擾。在這些故障中,電網完全掉電僅占百分之幾,UPS不再僅僅是為完全掉電提供后備電源的設備,而應為各種電源問題提供解決方案。


(一)UPS的概念
(二)不間斷電源UPS供電原理
(三)UPS電源的技術性能
(四)UPS供電方案設計
(五)網絡機房可選發電技術
(六)UPS供電范圍和容量估算
(一)UPS的概念
普通定義:UninterruptablePowerSupply
專家認為:UPS應該為UnintenuptablePowerSystem,即是一個高可靠、高性能、高度自動化的供電中心。
UPS是UninterruptablePowerSupply的簡稱,也就是不間斷電源。它的出現與最早應用,是為某些重要部門電網掉電時的持續供電提供保障。但是,電子信息產業與網絡技術的迅速發展,對供電質量不斷提出了更新更高的要求。據統計,在計算機故障中,有50一70%的原因是電源故障造成的。這些電源故障包括電網電壓過壓、欠壓、瞬時跌落、失壓和故障停電等由于電源環境、設備以及傳輸系統,乃至自然環境造成的各種干擾。在這些故障中,電網完全掉電僅占百分之幾,在大城市以及供電環境較好的地區,應以幾次/年計,但是在有代表性的場所,計算機遭受的電網和傳輸系統的干擾,幅度在幾十伏的可達每日數次之多,所以UPS不再僅僅是為完全掉電提供后備電源的設備,而應為各種電源問題提供解決方案。
假設你是一個網絡管理員或系統管理員,理解網絡不間斷并不難,然而很多情況下,沒有意識到的電源問題可能會使你的系統出現各種無法解決的困難,甚至于崩潰。系統的可用性至關重要,而作為網絡運行基礎的電源的可靠性自然成為首先考慮的問題。同時,電源的智能監控與管理在網絡經濟時代不可或缺。單純的提供不間斷供電已經不能滿足要求。
專家認為UPS可以改為UnintenuptablePowerSystem的簡稱,也就是說,UPS,特別是大中型UPS,它已經不僅僅是一臺簡單的不停電供電整機產品,隨著UPS技術的發展和成熟,它將成為一個中型的或者說局部的高可靠、高性能、高度自動化的供電申心。它的功能應該包括我們傳統概念上的以下環節和內容:
第一,主機運行高效、高可靠,能在各種復雜的電網環境下運行,輸出能全面地高質量地滿足各種負載的要求。
第二,有很強的可用性和可維護性,有高度智能化的自析功能狀態顯示、報警、狀態記錄和通訊功能,甚至有環境監測功能。
第三,有很強的網絡保護功能,也就是說,它不僅向直接由它供電的硬件設備提供可靠的保護,還應該向它們所運行的軟件提供保護,UPS可配置相應的電源監控軟件,SNMP(網絡管理協議)管理器,有遠程管理能力,用戶可執行UPS與網絡管理平臺之間的監控。
(二)不間斷電源UPS供電原理
它由整流器、逆變器、交流靜態開關和蓄電池組組成。平時,市電經整流器變為直流,對蓄電池浮充電,同時經逆變器輸出高質量的交流純凈的電源供重要負載,使其不受市電的電壓、頻率、諧波干擾。當市電因故停電時,系統自動切換到蓄電池組,蓄電池放電,經逆變器對重要設備供電。
UPS的不間斷特性,體現在其轉換時間工作程序上,當市電與逆變器進行切換時,其控制系統會適時地檢測市電的同步范圍,在市電不超限時,逆變器實現“先通后斷”的供電,從而保證了供電系統的“不間斷切換”。
(三)UPS電源的技術性能
UPS電源的技術性能隨使用要求的不同而不同,主要技術性能包括以下幾個方面。
1.在線式
特點:
• 雙逆變器
• 輸出電性能指標高
• 輸入端AC-DC變換器是整流電路,對電網產生嚴重的干擾公害
• 兩個變換器始終在100%負載功率下工作,整機效率低,輸出能力有局限,可靠性一般
• 市電-電池轉換時,輸出電壓沒有切換時間
功能說明
• 市電正常時,市電經過AC-DC和DC一AC兩次變換后向負載供電
• DC一AC隨時在監測并參與對輸出電壓的調整,是在線式工作
• 市電掉電后,電池通過DC一AC逆變器向負載繼續供電
• 當負載過載或逆變器故障時,市電轉旁路維持向負載供電
在線式原理
除了基本供電電路為電池逆變器電路外,基本原理圖與后備式相同。無論交流輸入電源是否正常,均通過逆變器電路提供電源輸出。交流輸入電源中斷時不需要切換,不存在轉為電池供電的切換時間。在電池逆變器出現故障或者逆變器內部失靈時,都需要切換為旁路供電。由于在正常工作情況下,整流器和逆變器都要消耗一定的功率,因此這種類型UPS的效率要比后備式低。無論是在線還是電池供電,在線式UPS的電源輸出來自于逆變器,可以提供近乎理想化的電源,頻率和電壓的穩定性優于其它類型。

圖中電路各環節功能如下:
整流器:該整流器為AC-DC單向變換,當市電存在時;它完成對電池的充電,并通過逆變器向負載供電。
逆變器:該逆變器為DC-AC單向逆變,當市電存在時,它從整流器取得功率后再送到輸出端,并保證向負載提供高質量的電源,當市電掉電時,由電池通過逆變器向負載供電旁路開關:平時處在斷電狀態,當主電路發生故障,或者當負載有沖擊性(例如啟動負載時)時,逆變器停止輸出,旁路開關接通,由電網直接向負載供電,旁路開關多為智能型的功率容量很強的無觸點開關。
雙逆變在線式UPS的性能特點如下:
因為不管市電有無,負載的全部功率都由逆變器輸出,所以可以向負載提供高質量的電源,例如輸出電壓穩定精度、頻率穩定度、輸出電壓動態響應、波形失真度等指標,都是比較高的市電掉電時,輸出電壓不受任何影響,沒有轉換時間,因為無論市電有無,全部負載功率都由逆變器供出,UPS的功率余量有限,輸出能力不理想,所以對負載提出限制條件,例如輸出電流峰值系數(一般只達到3:1)、過載能力:輸出功率因數一般為0.8。整流電路對電網形成電流諧波干擾,輸出功率因數低,諧波電流成份在30%左右,而輸入功率因數只有0.8左右,在市電存在時,由于兩個逆變器都承擔100%的負載功率,所以整機效率低,80KVA以下的UPS為80%左右,80KVA的可達85-90%,100KVA以下的可達90-92%。
所以在線式能夠確保輸出高可靠性、高質量電源。在DSP數字控制技術、數字并聯技術、網絡監控技術、電池管理技術、電源保護技術等方面技術先進,性能可靠。
2.高效數字功率器件PIGBT技術
采用先進的高效數字功率器件PIGBT作為逆變功率器件,其性能及可靠性高于上一代的功率器件IGBT,提高了逆變器的可靠性和處理速度,其逆變效率高達98%~99%,熱功耗極低。諧波分量小于1.5%,使輸出波形更好,對負載或接地系統等不會造成干擾。
3.DSP技術和SMD電氣集成模塊
采用數字控制技術取代傳統的模擬控制。DSP數據處理技術的處理速度是傳統微處理器的12倍,并使硬件線路更為簡化、可靠性更高、瞬態反映能力更強。電路板采用仿真設計和表面安裝焊接技術,使整機散熱性好,可靠性更高。
4.電池保護功能
安全防護電池包括2、6、12V的通用型、深放電型、高比能型、快速充電型、循環耐久型等系列蓄電池產品。電池具有充放電的實時監測、過流及限流保護功能,可防止用戶因電池過放電而造成電池永久性損害,防止過充電而造成電池壽命的減短;欠壓預警功能可及時通知用戶進行相關處理,以免造成大的損失;控制系統可通過設置定期電池自檢功能,及時發現故障電池,避免系統故障造成的危害,并可實現在線更換電池。
5.靈活可靠的并聯技術
采用數字模塊式環路直接并聯技術,能夠有效的抑制并機中的環流,可以在UPS不斷電的情況下實現并機擴容或維修,可以實現不同功率的UPS直接并聯。
6.通信及監控功能
較強的通信聯網功能是指UPS可以采用于接點、JBUS或SITEMONITOR軟件,實現遠程監控及模擬控制或集中遙測遙控?梢岳肐ntranet、Internet來監控UPS,每個UPS在網絡中有自己的IP地址,可以通過WEB測覽器來監控,采用的協議可以是TCP/IP、SNMP、HTTP和JAVA。
7.高可靠性
UPS單機平均無故障時間都在MTBF>35萬h,并獲得ISO9001國際質量標準證書,干擾標準等證書。
8.散熱系統
機房UPS是最大的噪聲源,采用冗余式智能風扇調速散熱系統,則微處理器可以依據內部溫度及輸出功率大小,自動調節風扇的轉速,以達到降低噪聲、延長風扇壽命及節省能源的目的。
9.控制和診斷監控系統
智能化UPS應具有專家系統故障診斷軟件。當UPS某一部分出現異常后,該系統能迅速對故障進行診斷、推理,判明故障部位,通過顯示器給操作者或維修工程師指示,判明故障性質,以便快速修復。同時還可自動記錄信息,生成信息檔案,便于用戶更好使用。
10.其他
除了上述功能外,還有主/從容錯雙處理器并行控制技術、過載能力和抗短路保護功能、UPS的非線性帶載能力、多種啟動方式、多種輸入/輸出模式、寬電壓輸入、可靠的旁路轉換系統、綠色環保、正面維修、雷電保護等,是針對不同產品所具有的不同功能。此外,大容量的UPS配12脈沖整流器,能夠進一步降低輸入諧波分量;內置輸出隔離變壓器,采用零線及火線均隔離的隔離技術,可以進一步提高對負載的保護,有效地隔離零線的干擾,提高UPS系統的適應性等,都是UPS產品近幾年來的先進實用技術。
(四)UPS供電方案設計
很多設計工程師都試圖設計出完美無暇的UPS解決方案為關鍵負載提供支持,不過他們的設計方案往往不一定涉及到設計方案的可用性范圍。例如,并聯冗余、串聯冗余、分布式冗余、熱連接、熱同步、多路并聯總線、雙系統以及故障預警系統等,這些都是設計工程師或制造商賦予不同配置方案的名稱。這些名稱的問題對于不同的用戶,它們可能具有不同的含義,可以存在很多種解釋方式。雖然目前市場上的UPS配置名目繁多且差別甚大,但最常用的不外乎5種。這5種方案包括:①容量;②串聯冗余;③并聯冗余;④分布式冗余;⑤雙系統。
選擇系統配置方案時,應當根據負載的關鍵程度而定。此外,還要考慮停機所帶來的影響以及公司的風險承受能力,這樣才能更好地找到合適的系統配置方案。
下面我們介紹如何為特定應用環境選擇恰當的配置方案的一些指導方針。
1.可用性、等級和成本
1)可用性
數據處理中心日益增長的可用性需求,推動著UPS配置的不斷發展。“可用性”即電源保持供電并正常運行以支持關鍵負載的時間百分比估算值,如同其它任何模型一樣,為簡化分析過程,必須對模型做出一些假設。
2)等級
一切UPS系統(以及配電設備)都需要定期進行維護。系統配置的可用性一方面取決于配置不受設備故障干擾的水平,另一方面取決于執行正常維護和例行測試以保證關鍵負載供電的能力。
3)成本
配置的可用性等級越高,其成本也越高。該成本指的是建造一間新的數據機房所需的成本。因此,其中不僅包括UPS結構的成本,還包括數據機房的整個網絡關鍵物理基礎設施(NCPI)的成本。后者包括發電機、開關裝置、制冷系統、消防系統、活動地板、機架、照明設施、物理空間和整個系統的調試成本。這些只是前期成本,還不包括運營成本,如維護成本等。在計算上述成本時,我們假設每個機柜平均占地面積為2.79m2,且功率密度范圍為每機柜2.3kW至3.8kW。如果分擔成本的設備占地面積增大,每機架的成本也將隨之降低。
說明:在UPS設計配置的計算過程中,通常采用字母"N"來指代UPS設計記置。例如,并聯冗奈系統也稱作N+1設計,而雙系統設計可以用2N來表示。"N"可以簡單地定義為關鍵負載的"need(需求)"。換而言之,應滿足所保護設備供電量的電源表亡。我們可以用RAID(獨立磁盤冗余陣列)系統等IT設備來解釋"N"的用途。例如,如果存儲容量需要4個磁盤,且RAID系統正好包含4個磁盤也稱4個磁盤,則稱這是一個"N"設計。反之,如果RAID系統統有5個磁盤,而存儲容量只需要4個磁盤,則稱為"N+1"設計。
一直以來,在規劃關鍵負載電源時,必須充分考慮以后的發展,以使UPS系統可以為負載提供10或15年的支持。事實證明,按照這一原則進行規劃是很困難的。20世紀90年代,為便于提供討論框架并比較各種設施,曾提出了"瓦特。平方面積"的概念。但由于人們對"平方面積"的含義無法達成共識,這種電源設計指標造成了很多誤解。近來,伴隨著技術精簡的大趨勢,人們逐漸采用"瓦特/機柜"的概念來表示系統容量。
事實證明,由于單位空間內的機架數量很容易統計,因此這種度量方式的準確性更高。無論如何選擇負載方式,有一點很重要,那就是應當從一開始便選擇好配置方案,使設計過程沿著正確的方向進行。
如今,涌現出了許多可擴展的模塊化UPS系統設計,從而可以使UPS容量隨著IT需求的增長而擴大。
2.單系統或"N"系統
簡而言之,單系統(N系統)是指由單個UPS模塊或容量與關鍵負載規劃容量相等的一組并聯UPS模塊構成的系統。迄今為止,這種類型的系統是UPS行業中使用最為廣泛的配置。辦公桌下的小型UPS也屬于單系統。同樣,對于規劃設計容量為400kW,面積為450m2的計算機房,如果采用單個400kW的UPS或在公共總線上采用兩個并聯的200kW的UPS,那么也屬于單系統。因此,可以將單系統視作關鍵負載供電的最低要求。
雖然上述兩例均可視為單系統,但其中的UPS模塊設計卻有所不同。與小型UPS不同,超出單相容量大約為20kW的系統都設置有內部靜態旁路開關,以便在UPS模塊出現內部問題時,將負載安全地轉換到市電。UPS到靜態旁路的轉換點是經過制造商的仔細選取,以便為關鍵負載提供最妥善的保護,同時也保護UPS模塊本身不會受到損害。下面舉例說明了這些保護措施中的一種措施:在三相UPS應用中,模塊通常都具有額定過載能力指標。該指標通常的一種表述形式為"模塊將承載125%的額定負載達10分鐘"。因此,一旦負載達到額定值的125%,模塊將啟動一個計時程序,其內部時鐘將開始倒數10分鐘。10分鐘后,如果負載仍未恢復到正常水平,則模塊會將負載安全地轉換到靜態旁路。啟用旁路的情況還有很多種,UPS模塊的規格說明中會對此進行詳細闡述。
擴充單系統的一種方式是為系統提供維修或外部旁路。若采用維修旁路,那么在需要進行維護時,可以將整個UPS系統(模塊和靜態旁路)安全地關閉。維修旁路與UPS共用一個配電盤,并且與UPS輸出端直接相連。當然,正常情況下這條電路處于斷開狀態,僅當UPS模塊轉換到靜態旁路時才合上。在設計過程中,必須采取某些措施以防止當UPS末轉換到靜態旁路時,維修旁路電路接通。如果安裝正確,維修旁路可確保UPS模塊安全運行而無需擔心負載停機,因而是系統中一個極為重要的組件。
大多數單系統配置,尤其是低于100kW的配置,都用于對整個電力系統無特殊要求的建筑環境中。建筑物的電力系統一般都采用"N"配置,因此,單系統配置剛好可滿足這種情況。圖3-1顯示了常用的單模塊UPS系統配置。

(1)優點如下。
●設計概念簡單,硬件配置成本低廉。
●由于UPS工作于滿負荷條件下,因而其效率最高。
●具備高于市電的可用性。
●如果電力需求增長,可進行擴展(可以同時配置多UPS設備,根據供應商或制造商的不同,可以并聯多達8個額定值相同的UPS模塊)。
(2)缺點如下。
●可用性有限,因為如果UPS模塊出現故障,負載將轉換到旁路供電,從而處于無保護電源下。
●在UPS、電池或下游設備維護期間,負載處于無保護電源下(通常,這種情況每年至少會發生一次,而且往往會持續2~4小時)。
●缺乏冗余,限制了在UPS發生故障時對負載的保護能力。
●存在多個單故障點,這意味著系統的可靠性由其最薄弱的環節決定。
3.串聯冗余
串聯冗余配置有時也稱為"N+l"系統,不過,它與通常情況下用N+l表示的并聯冗余配置截然不同。串聯冗余設計概念既不需要并聯總線,也不要求模塊的容量必須相同,甚至不要求模塊來自同一個制造商。在該配置中,正常情況下由一個主要的或主UPS模塊為負載供電。同時,一個串聯的或輔助的UPS為主UPS模塊的靜態旁路供電。該配置要求主UPS模塊的靜態旁路具有單獨的輸入電路,這種方式可以在保留現有UPS的情況下,對之前的無冗余配置進行擴充,以獲得一定程度的冗余。圖3-2顯示了串聯冗余UPS配置。

在正常運行條件下,主UPS模塊將承擔起全部關鍵負載的供電,串聯模塊不承擔任何負載。一旦主模塊負載轉換到靜態旁路上,串聯模塊將即刻接受主模塊的全部負載。因此,必須仔細選取串聯模塊,以確保它能夠迅速承擔起負載。如果它不能完成該任務,它自身或許可以轉換到靜態旁路,但這樣一來,便便得該配置方案所提供的冗余保護消失殆盡。
對于這兩個模塊而言,只需將負載轉換到另一個模塊,便可輕松提供服務。由于輸出線路仍存在單故障點,因此,維護旁路仍然是一項重要的設計功能。整個系統每年需要停機2~4小時,以便對系統進行預防性的維護。雖然該配置方案的可靠性提高了,但往往卻被開關裝置及相關控件的復雜性所抵銷。
(1)優點如下。
●產品的選擇很靈活,可以混用不同制造商或不同型號的產品。
●具備UPS容錯功能。
●對于雙模塊系統而言,相對比較經濟。
(2)缺點如下。
●依賴于主模塊靜態旁路是否能從冗余模塊正確接收電力。
●如果電流超出逆變器的容量,則要求兩個UPS模塊的靜態旁路都必須能正常運行。
●主UPS模塊轉換到旁路時,輔助UPS模塊必須能夠處理突然出現的負載變化。(由于輔助UPS往往長期工作在0%負載的條件下,并非所有UPS模塊都能執行該任務,因此旁路模塊的選擇至關重要。
●開關裝置及相關組件不僅復雜,而且昂貴。由于為保持電源不間斷而設置的輔助UPS長期工作于0%的負載情況下,因而運營成本提高了。
●這種雙模塊系統(一個主模塊,一個輔助模塊)至少需要一個電路斷電器,以便在市電與作為旁路電源的另一個UPS之間進行選擇。這比只包含一條公共負載總線的系統要復雜得多。
●每個系統一條負載總線,因而存在單點故障。
(3)并聯冗余或"N+1"系統
在并聯冗余配置方案中,當單個UPS模塊出現故障時,無需將關鍵負載轉換到市電,所有UPS的用途都在于保護關鍵負載不受市電變化及斷電的影響。隨著數據重要程度的提高以及風險承受能力的降低,轉換到靜態旁路和維護旁路的觀念已逐漸被淘汰。但N+l系統設計仍需靜態旁路,而且大多數N+l系統都具有維護旁路,因為它們仍起著舉足輕重的作用。
在并聯冗余配置方案中,多個并聯的容量相同的UPS模塊共用一條輸出總線。如果備用的供電量至少等于一個系統模塊的容量,則系統稱為N+l冗余;如果各用的供電量等于兩個系統模塊的容量,則系統為N+2冗余,以此類推。并聯冗余系統要求采用同一制造商生產的相同容量的UPS模塊,UPS模塊制造商還可以提供系統并聯電路板。并聯電路板可能包含與各個UPS模塊相通的邏輯電路,且各個UPS模塊之間也相互連接,以產生完全同步的輸出電壓。并聯總線應具備監控功能,以顯示系統負載以及系統的電壓與電流特征。此外,并聯總線還必須能顯示并聯總線上的模塊數量,以及需要多少模塊才能保證系統冗余。一條公共總線上可以并聯的UPS模塊的數量存在一個邏輯上限,對于不同的UPS制造商而言,該最大值也不同。在正常運行條件下,并聯冗余設計中的UPS模塊均勻分攤關鍵負載容量。如果從并聯總線上取下一個模塊進行維修(或如果某個模塊因內部故障而停機),則剩下的UPS模塊必須立即分擔起發生故障的UPS模塊的負載。由于有了此項功能,因此可以從總線中取下任意一個模塊進行修理,而無需將關鍵負載直接連接到市電。
單系統示例中面積為450m2的數據機房,如果采用該方案,則需要2個400kW的UPS模塊,或3個200kW的UPS模塊并聯在一條公共輸出總線上以提供冗余。并聯總線的設計容量為系統的非冗余容量,因此,包含2個400kW模塊的系統,其并聯總線的額定容量為400kW。在N+l系統配置方案中,UPS容量可以隨負載的增長而增長。應當設置容量升級機制,以便當容量百分比達到某個水平時,就訂購新的冗余模塊。因為某些UPS模塊的交貨時間可能需要幾周甚至幾個月,且UPS容量越大,安裝新UPS模塊的難度越大。大型的UPS模塊重達上干千克,需要特殊的傳動裝置才能將它們安置就位,UPS房間中通常會為這種大型模塊預留位置。由于將大型UPS模塊安放在任何房間中都存在一定的風險,因此,這種部署必須進行周密規劃。
在設計冗余UPS系統時,系統效率是一個應當著重考慮的重要因素。一般而言,負載較輕的UPS模塊的效率要低于負載接近于其額定容量的UPS模塊。表中顯示了為240KW負載供電時,采用不同容量UPS模塊的系統的負載分配情況,可以看出,為特定應用環境所選的模塊大小會嚴重影響系統效率。低負載情況下任何特定UPS的效率因制造商而異,在設計過程中應對具體數據進行調查。

圖3-3顯示了一個典型的雙模塊并聯冗余配置?梢钥闯,盡管該系統提供了單個UPS模塊故障保護功能,但在并聯總線中仍存在單故障點。與單系統配置方案一樣,為了斷開并聯總線以進行定期維護,在設計該方案時也應看重考慮維護旁路電路。
1)優點如下。
●由于在一個UPS模塊出現故障時有其它冗余容量可用,因此該方案的可用性要高于單系統配置。
●可根據電力需求的增長進行擴展,在同一裝置中可以同時配置多個單元設備。
●硬件的布置不僅設計概念簡單,而且成本相對低廉。
2)缺點如下。
●兩個或多個模塊必須采用相同的設計、相同的制造商、相同的額定值以及相同的技術與配置。
●UPS系統的上游與下游仍存在單點故障。
●在UPS、電池或下游設備維護期間,負載處于無保護電源下(通常這種情況每年至少會發生一次,而且往往會持續2一4小時)。
●由于各個UPS設備的利用率均低于l00%,因此運營效率較低。
●每個系統一條負載總線,因而存在單故障點。
●大多數制造商都需要外部靜態開關,才能在兩個UPS模塊之間均分負載。否則負載將分配不均,波動范圍高達15%。這不僅增加了設備的成本,還使設備復雜化。
●大多數制造商都需要一個公共的外部維修旁路,這不僅增加了設備的成本,還使設備復雜化。

圖3-3 并聯冗余UPS配置
4.分布式冗余
分布式冗余配置在當今市場中很常見。20世紀90年代末期,一家工程公司為了獲得全方位的冗余,不惜花費任何高額成本,因而使開發出了這種設計方案。該設計以三個或更多個UPS模塊及獨立的輸入和輸出電路為基礎,獨立的輸出總線通過多個PDU和STS與關鍵負載相連。從市電服務入口到UPS,分布式冗余設計和雙系統設計幾乎是一樣的。這兩種方案均提供了同步維護功能,并將單故障點減至最少。二者最主要的區別在于,為關鍵負載提供冗余電源線路所需的UPS模塊的數量不同,以及從UPS到關鍵負載的配電結構不同。隨著負載要求容量的增加,備用UPS模塊的數量也在增加。
圖3-4和圖3-5分別顯示了同樣為300kW負載供電的兩種不同的分布式冗余設計方案。圖3-4采用3個UPS模塊,在該配置中,模塊3與每個STS的輔助輸入電路相連,根據另外兩個主UPS模塊的故障情況投入系統并向負載供電。在該系統中,模塊3通常不承載任何負載。

圖3-4 分布式冗余UPS配置一

  圖3-5的分布式冗余設計采用3個STS,正常運行狀態下,負載平均分配在3個UPS模塊上。如果其中任何一個模塊出現故障,則將強制STS將負載轉換到為該STS供電的另一個UPS模塊上。
很顯然,雙電源負載與單電源負載的供電電路是不同的。雙電源負載可以采用兩個STS設備供電,而單電源負載只能由單個STS供電。因此,STS便成為單電源負載的單路徑故障點。在當今的數據機房中,單電源負載的使用數量日趨減少。因此,可以在單電源負載的附近安裝多個小型轉換開關,該方法既方便又經濟。如果全部為雙電源負載,那么該配置可以不采用STS設備。
對于那些需要進行同步維護,且大多數負載均為單電源負載的、復雜的大型計算機房而言,分布式冗余系統是比較理想的選擇。還有其它一些行業因素也推動著分布式冗余配置方案的發展。
●同步維護:無需將負載轉換到市電,即可完全斷開任何特定供電設備或組件的一部分以進行例行維護或測試。
●單路徑故障點:指在配電系統中,如果沒有設置旁路則會引起停機的某些點。單系統實質上是由一系列單路徑故障點所組成,在設計過程中盡量排除單路徑故障點是冗余的一個關鍵指標。

圖3-5 分布式冗余UPS配置二

  ●靜態轉換開關(STS):STS具有兩路輸入和一路輸出。通常,STS從兩個不同的UPS系統接受供電,并根據某些條件將其中一路電源提供給負載。如果STS的主UPS供電電路出現故障,則STS將在4ms內將負載轉換到輔助UPS供電電路上。STS通過這種方式使負載隨時處于受保護狀態下,此項技術自20世紀90年代初期出現以來,已廣泛應用于分布式冗余配置中。該設計的最大弱點便是采用了靜態轉換開關,這種設備不僅十分復雜,而且存在一些無法預計的故障模式。其中最糟糕的莫過于它可能會引起兩條輸入線路短路。此時,由于STS造成兩個UPS同時與負載接通,STS便成為了單路徑故障點。STS的故障會波及到上游,進而影響整個系統的運行。正因為此,下文將介紹的雙系統設計方案的可用性要好得多,尤其是當負載設備具備雙路冗余供電電路時。在市場上,有多種不同配置和不同可靠性等級的STS可供選擇。在該配置中,STS處于PDU的前端(400V一側)。這種應用方式十分常見,不過許多工程師認為,將STS置于兩個PDU的220V一側會更可靠一些。事實上也確實如此,但這種方式要比400VSTS造價高得多。
●單電源負載:如果數據機房全部由單電源負載設備組成,那么每個叮設備只能由單個STS或安裝在機柜上的轉換開關來供電。冗余結構要獲得高可用性,必須將開關安置在靠近負載的位置。將數百個單電源設備與單個大型STS相連,是一個極其冒險的舉動。如果采用多個小型開關分別為部分負載供電,則可以降低這種危險性。此外,基于機柜的分布式轉換開關也不會像大型STS那樣,出現那種會往上波及到多個UPS系統的故障模式。因此,基于機柜的轉換開關得到了越來越廣泛的采用,尤其是當單電源負載只占據全部負載的一小部分時。
●雙電源負載:隨著時代的發展,雙電源負載日漸成為主流。因此,STS巴不是必不可少的設備。負載可以直接與兩個單獨的PDU相連,而PDU則分別由單獨的UPS系統供電。
●多個電源同步:如果數據機房采用STS設備,那么應當使兩個UPS供電電路保持同步。如果沒有同步控制,UPS模塊之間很可能出現相位差,尤其是當UPS采用電池模式時。要防止出現異相轉換,一種解決辦法是在兩個UPS系統之間安裝一個同步設備,使這兩個UPS系統的AC輸出同步。當UPS模塊的輸入電源斷電,使用電池工作時,這一點尤其重要。同步設備可確保所有UPS系統在任何時候都保持同步。因此,在STS轉換過程中,電源將保持完全同相,從而杜絕了異相轉換以及可能對下游設備造成的損害。當然,在各個UPS系統之間添加同步設備時,應當考慮發生常見故障模式,或發生會同時影響所有UPS系統的故障的可能性。
(1)優點如下。
●便于所有組件的同步維護(如果所有負載均為雙電源負載)。
●與雙系統設計相比,UPS模塊較少,因而成本較低。
●對于任何特定雙電源負載而言,兩條獨立的供電線路自服務入口處便提供了冗余。
●無需將負載轉換到旁路模式(負載將處于無保護電源下),即可對UPS模塊、開關裝置和其它配電設備進行維護。
●大部分分布式冗余設計都不需要維護旁路電路。
(2)缺點如下。
●與之前幾種配置相比,由于大量采用開關裝置,因此成本相對比較高。
●設計是否成功依賴于STS設備的運行是否正常,因為采用STS設備即意味著存在單點故障以及復雜的故障模式。
●配置方案復雜。在包含眾多UPS模塊、靜態轉換開關和PDU的大型數據機房中,要保證各個UPS系統均分負載并了解哪些系統為哪些負載供電,是一項艱巨的管理任務。
●無法預計的運行模式。UPS系統具備多種運行模式,且各UPS系統之間存在多種可能的轉換模式。要在預先定好的條件和故障條件下對所有這些模式進行測試,以檢驗控制策略和故障清除設備是否正常運行是不切實際的。由于未達到滿負荷工作狀態,UPS效率低。

5.雙系統冗余
多路并聯總線、雙輸入、2(N+l)、2N+2、[(N+l)+(N+1)]以及2N等全都指的是該配
置的變體。借助這種設計方案,現在完全可以建立起根本無需將負載轉換到市電的UPS系統。在設計這些系統時,可以盡量排除每一個可能的單路徑故障點。不過,排除的單路徑故障點越多,設計方案實施起來代價也越昂貴。大多數大型雙系統配置部位于專門設計的、獨立的建筑物中,基礎設施(包括UPS、電池、制冷系統、發電機、市電和配電室)占據與數據機房設備同樣大小的空間,是很平常的事情。
該配置是行業中最可靠也最昂貴的一種設計。根據設計工程師的理念以及客戶要求的不同,它可以非常簡單,也可以異常復雜。雖然采用的是同一個名稱,但具體的設計細節千差萬別,這也是由負責設計任務的設計工程師的理念與知識水平所決定的。圖3-6顯示了該配置的一種變體2(N+l),它由兩個并聯冗余UPS系統構成。理想情況下,可以采用單獨的配電盤,甚至單獨的市電和發電機系統為這些UPS系統供電。雖然該設計方案的建造成本頗為不菲,但考慮到數據機房設備的重要程度以及停機成本,還是物有所值的。全球許多家大公司都紛紛選擇這種配置來保護其關鍵負載。
該配置的成本高低取決于設計工程師認為要滿足客戶的需求應當采用何種深度和廣度的系統冗余。其基本設計概念是允許每一個電氣設備都可以在無需將關鍵負載轉換到市電的條件下出現故障或手動關閉。
2(N+l)設計的一個共同之處是采用旁路電路,以使部分系統可以被關閉或旁路至備用電源,從而保證了整個系統的冗余。圖3-6即顯示了這樣一個示例:UPS輸入面板之間用電路連接,從而可以關閉其中一個市電服務入□,而不會使得任何一個UPS系統斷電。在2(N+l)設計中,倘若單個UPS模塊發生故障,只會便該UPS模塊從電路中斷開,與之并聯的另一個模塊將承擔起這部分負載。
在圖3-6的示例中,關鍵負載為300kW。因此,共需要4個300kw的UPS模塊。兩兩組成兩條獨立的并聯總線,每條總線分別為兩條直接與雙電源負載連接的電路供電。圖3-6中的單電源負載顯示了轉換開關是如何為該負載提供冗余的。不過,等級4電源結構要求所有負載均為雙電源負載。
一般而言,選擇雙系統配置的公司更關心配置是否具備高可用性,而不是其實現成本。這些公司的負載也大都是雙電源負載。除了在分布式冗余配置部分中所討論的因素之外,該配置方案還有以下幾個因素。
●加固:設計出能抵擋自然破壞,并能免受電力系統中可能發生的一連串故障影響的系統以及建筑物,即能夠隔離并控制住故障。例如,兩個UPS系統不應放置在同一個房間丸電池與UPS模塊也不應位于同一房間中,電路斷路器配合是設計中的關鍵部分。恰到好處的斷路器配合可以防止局部短路影響到其余的設備。加固建筑物還可以使建筑物更好地抵抗腿風、地震和洪水的破壞。根據建筑物所處的地理位置,這些都可能是必要的。例如,應當讓建筑物遠離洪水泛濫的平原、建筑物上空應避開航線、采用厚實的墻壁以及無窗戶設計,這些措施都有助于抗干擾。

  圖3-6 2(N+1)UPS配置

  ●靜態轉換開關(STS):隨著雙電源IT設備的問世,在設計中無需再面對STS設備及其煩人的故障模式,從而使系統可用性得到了顯著提高。
●單電源負載:要充分利用雙系統設計方案的冗余優勢,應當將單電源負載與轉換開關在機柜內相連。
(1)優點如下。
●兩條獨立的供電線路,無單故障點,容錯性極強。
●該配置為從電力入口到關鍵負載的所有線路提供了全方位的冗余。
●在2(N+l)設計中,即便在同步維護過程中,他倆存在UPS冗余。
●無需將負載轉換到旁路模式(負載將處于無保護電源下),即可對UPS模塊、開關裝置和其它配電設備進行維護。
●更容易使各UPS系統均分負載,并了解哪些系統為哪些負載供電。
(2)缺點如下。
●冗余組件數量多,成本高。
●由于未達到滿負荷工作狀態,UPS效率低。
●一般的建筑物不太適合采用可用性極高的雙系統,因為這種系統需要對冗余組件進行分開放置。
6.如何選擇合適的配置
企業應當如何來選擇最適合自己的配置方案呢?讓我們重溫一下在選取合適的配置時應當考慮的注意事項。
(1)停機成本或影響。公司每分鐘的流動現金有多少?如果發生故障,系統需要多長時間才能恢復?可以將以上問題的答案作為預算方案討論的開篇,答案是10,000元/分鐘還是10,000元/小時,討論方向自然不同。
(2)風險承受能力。遭遇過重大故障的公司的風險承受能力往往比那些未曾有過此種體驗的公司要強,聰明的公司將會從同行業其它公司身上獲取經驗數據。公司的風險承受能力越弱,就越傾向于采用可靠性更高、故障恢復能力更強的方案。
(3)可用性要求。公司在一年之內能忍受多長時間的停機?如果回答是決不能停機,那么應在預算中選用高可用性的設計。如果公司可以在每天晚上10點之后以及大多數周末停機,那么其UPS配置選擇并聯冗余設計就差不多了。每個UPS在某些方面都需要進行維護,而且UPS系統確實全間歇性地發生一些出人意料的故障。每年計劃在維護方面所花的時間越少,系統需要的冗余設計組件就越多。
(4)負載類型(單電源負載與雙電源負載)。雖然雙系統的設計概念在雙電源設備出現之前便已產生,但雙電源負載的確為這種利用冗余容量的設計方案提供了切實可行的實現機會。計算機制造商們在開始生產雙電源負載之前,無疑會聽取其客戶的意見。數據機房內負載的特性會為設計者提供一些思路,不過其作用要遠遠低于上文所述的各種因素。
(5)預算。從任何方面而言,實現2(N+l)設計的成本都要比單系統設計、并聯冗余設計
甚至是分布式冗余設計的成本高得多,讓我們以一家大型數據機房為例來看看成本的差距。若該數據機房采用2(N+l)設計,則可能需要30個800kW的模塊(每條并聯總線5個模塊,共6條并聯總線)。對于同樣的負載,如果采用分布式冗余設計,那么只需要18個800kW的模塊,顯然成本要低得多。
在為特定應用環境選擇合適的UPS系統設計配置方案時,可以將圖3-7所示的流程圖作為一個切入點。對于沒有或很少冗余組件的設計而言,必然存在停機時段以進行維護。如果不允許停機,那么應當選擇能進行同步維護的設計。只要依次回答流程圖中提出的問題,便可順利找到最合適的系統。
小結:電源基礎設施對于數據機房設備是否能正常運行至關重要,可供選擇的UPS配置有根多種,每一種都有優勢,也有不足之處。只有充分了解了企業的可用性要求,風險承受能力和預算范圍之后,才能選擇合適的設計方案。如文中所分析,為雙電源負載直接供電的2(N+1)結構可提供全面的冗余,排排除了單故障點,因此是可用性最高的一種配置。

  圖3-7 設計配置選擇決策樹
(五)網絡機房可選發電技術
燃料電池和微型燃氣輪機是數據機房和網絡機房可采用的新型發電技術,本文將介紹這些系統的多種工作模式,并分析這些新技術相對于傳統方案(如備用發電機)的優勢及劣勢。
發電是數據機房和網絡機房高可用性供電系統的關鍵組成部分。盡管IT系統依靠電池或飛輪發電機也能堅持工作數分鐘甚至幾小時,但若要達到"五個九"的可用性水平,必須具備本地發電的能力。在供電情況較惡劣的地方,也必須進行發電,使可用性達到99.99%或99.9%。要解決該問題,傳統的辦法是采用備用柴油機或燃氣發電機與UPS相結合,在可用性要求很高的應用中,可使用此類備用發電機的N+l陣列。
也有人提出,燃料電池和微型燃氣輪機是網絡機房和數據機房發電方案的上乘之選。這類系統不僅可以持續為網絡機房或數據機房供電,還可以產生超額的電力以用于其它負載或反饋給市電網絡。其系統可用性和總擁有成本因系統的使用方式而異,下面將對此進行論述。
1.發電機工作模式
(1)備用模式
該模式采用交流市電作為主要的供電電源,本地發電只是作為計劃中的斷電或交流主電源出現故障時的后備電源。備用系統啟動時,將使用UPS作為系統啟動延時的過渡。對于擁有本地發電機的網絡機房和數據機房,有99%以上采用這種工作模式。
(2)持續模式
該模式采用本地發電作為主要的供電方式,而將市電作為斷電或本地發電出現故障時的后備電源。負載由本地發電機供電,并在系統切換過程中采用UPS作為延時的過渡。本地發電機只為關鍵負載供電,如果本地發電機的功率超出負載功率,則可能末充分利用發電系統,或其工作效率處于效率曲線上某個較低的點。
(3)市電交互模式
該模式采用本地發電作為主要的供電方式,而將市電作為斷電或本地發電出現故障時的后備電源。本地發電機與市電并聯,這樣可以將產生的超出關鍵負載功率的電能反饋給市電。在該模式中,超出的電量可能只是被系統中其它的非關鍵負載所消耗,也可能逆向流入市電網絡。通常,需要采用UPS來為關鍵負載提供緩沖保護,以免受到供電變化的影響。正常情況下,發電系統工作于其效率曲線上經濟效益最高的點。
2.容錯模式
無論采用何種技術或模式,都可以通過以下方法來提高可用性。
(1)雙路結構
若采用雙路結構,則整個發電系統都將處于冗余保護下。理想情況下,冗余性應遍及整個電源系統,并且一直延伸到關鍵負載,關鍵負載本身應配置為可接受雙路電源輸入。
(2)N+1結構
在該結構中,發電系統中可靠性最低的組件由多個并聯設備構成,以便在其中一個出現故障后,其它設備可以繼續為關鍵負載供電。
3.總擁有成木(TCO)
在選擇發電系統時,成本問題雖然不一定起決定作用,但始終是一個至關重要的考慮因素。發電系統的總擁有成本(TCO)由以下成本構成:○1工程設計成本;○2投資成本;○3安裝/啟動成本;○4維護成本;○5燃料成本;○6節能(用于減少燃料成本)。
在實際應用中,以下因素會對TCO的計算結果造成較大的影響:○1燃料成本與電力成本:
○2市電閑置費或備用電源費;○3反向饋電價格和管理費;○4供電系統的負載百分比。
我們可以構建一個模型來估算各種技術與工作模式的總擁有成本。對于傳統的備用發電機,計算所需的數據很容易獲得,估算結果也比較可靠。對于燃料電池和微型燃氣輪機,我們基于行業未來3~5年的規劃對設備成本進行了估算,這一前瞻性的結果可以為這些技術未來的經濟效益提供有益的指導。
給定設備成本、安裝成本、維護成本和能量數據,可以很容易計算出一個使用壽命為10年的典型數據機房的TCO,此處不再贅述。
分析得出以下基本結論。
(1)前期成本與使用壽命期間的能源成本相當。
(2)燃料電池和微型燃氣輪機節約的能源成本不足以抵消因采用這些技術而提高的前期成本。
(3)假定通常情況下數據機房的利用率遠遠低于100%,那么與備用模式或市電交互模式相比,持續本地發電是最不經濟的模式。(4)本地發電的低效率抵銷了采用低成本燃料所帶來的大部分好處。
4.其它注意事項
從經濟的角度而言,數據機房發電系統采用燃料電池和微型燃氣輪機并不比采用備用發電機更具優勢。不過在考慮到其它一些實際情況之后,采用燃料電池或微型燃氣輪機技術也不失為一個值得嘗試的選擇,以下對此進行了詳細論述。
(1)排放物
當地的法令法規或公司的規章制度有可能對排放物做出了限制。在眾多本地發電系統方案中,面臨排放物困擾最為嚴重的是柴油發動機。支持將柴油機作為備用發電機的觀點認為,雖然其單位時間的排放量較大,不過工作時間很短,因而總的排放量較低。不過實際上備用柴油機在啟動時會產生大量的可見煙塵,尤其是當柴油機作為備用電源要在瞬間承擔起負載時更是如此。因此柴油機在啟動時往往會遭到周圍居民的抱怨,從而可能導致事后遭到有關法規的管制這樣一個非常旭忱的局面。
為了進行TCO分析,我們假設用天然氣或丙烷燃料的備用發電機來替代廣泛使用的柴油發電機。這些發電機的成本要比柴油發電機的成本高出大約30%,但極大地減少了排放物,尤其是可見排放物。如果主要目的是為了減少排放物,有數據顯示,以天然氣或丙烷為燃料的發電機要比電池材料或微型燃氣輪機經濟得多。
(2)可用性
對于許多數據機房和網絡機房而言,停機成本十分昂貴。有人曾提出,與備用發電機相比,燃料電池和微型燃氣輪機可以提高系統的總體可用性。人們經常會提及一個統計數據,即各用發電機在需要啟動時只有90%的成功概率。
要評定此論點是否正確,需要燃料電池和微型燃氣輪機的可靠性數據,以及故障模式的特性及其所需的修理時間,目前還無法獲得這些數據。
我們能夠肯定的是,在容錯方面進行投資可以提高任何供電系統的可用性。例如,前面討論過的N+l結構和雙路結構。此外,加強同步維護設計、改進狀態監控以及增強維護等措施都可以提高可用性。目前有證據表明,如果將備用發電機系統所節約的TCO用于提高此類系統的可用性,則可以抵銷燃料電池或微型燃氣輪機的任何可能的(及尚未證實的)可用性優勢。
(3)取消其它設備
許多有關燃料電池和微型燃氣輪機的討論都認為,采用新技術后,供電系統中其它某些設備可以取消,從而可能會降低成本、提高可用性及效率,去掉UPS或電池是討論得較多的一個話題。若采用市電交互模式,則仍然需要采用UPS來隔離關鍵負載與市電。若采用持續模式,也仍然需要采用UPS來為關鍵負載提供緩沖保護,使之免受其它負載(如空調裝置)的影響。若采用備用模式,很顯然,在發電機能夠運轉之前必須用UPS為關鍵負載供電。
在持續模式或市電交互模式中使用時,UPS的后備時間原則上要比用在備用模式中的后備時間短,因而其電池可以更小。不過,縮短特定負載的電池運行時間,會給電池造成更大的壓力,并降低系統可靠性。采用目前的電池技術,不可能將電池的大小縮小至運行時間低于5分鐘。如果在持續模式或市電交互模式下采用帶飛輪的UPS,那么發電系統可以不用電池。不過,沒有數據表明該措施會給TCO帶來任何益處。此外,實際數據機房的故障數據顯示,電池所提供的后備時間可以為在發生異常故障時進行人為干預提供時間,從而防止停機。
(4)從交流電轉換為直流電
某些關于燃料電池和微型燃氣輪機的討論認為,數據機房和網絡機房采用這些技術后可以不再需要交流電源。其觀點是,采用直流電源為關鍵負載供電可以減少電力轉換步驟,而燃料電池和微型燃氣輪機產生的都是直流電,因而有可能直接采用。
這種觀點實際上不切實際。首先,數據機房或網絡機房運營所需的許多設備都需要交流電,讓這些設備改為采用直流電幾乎是不可能的。這些設備包括照明設施、空調裝置、辦公設備,甚至個人計算機。其次,認為直流電比交流電效率更高或更具優勢的觀點無疑是錯誤的。
(5)熱電聯產
無論何種發電系統,除了產生電能之外,還會產生更多的熱能。如果能將這部分熱量轉化為有用的能源,從而取代其它必需的熱源,那么有可能大大降低成本。但很可惜,數據機房本身所產生的熱量已經足夠多了,并不帶要多余的熱能。因此,在將節約成本的構想付諸現實之前,必須先找到持續熱能的用武之地,雖然這樣的應用環境難以找到。但有數據顯示,在此類特殊環境中市電交互熱電聯產發電系統的TCO要低于備用供電系統的TCO。
請注意,當采用熱電聯產時,有數據顯示,以天然氣為燃料的發動機的TCO仍比燃料電池或微型燃氣輪機低許多。
(6)冷電聯產
發電過程中所產生廢熱的另一個用途是通過名為"吸收式制冷機"的設備來驅動制冷裝置。此時,廢熱實際上轉換為數據機房所需的制冷能源。由于一般的數據機房在運行制冷系統方面所需的電能并不少于關鍵負載所需的電能,因此這種方法帶來了雙重好處:既降低了電力負載,又提高了發電系統的效率。從理論上而言,這會顯著減少數據機房的TCO。
就目前而言,在不損失優勢的情況下為冷電聯產系統提供容錯功能仍然是一個尚未攻克的技術難題。
廢熱的溫度越高,采用吸收式制冷機的冷電聯供系統的性能也越高。因此。PEM等燃料電池技術不適合采用吸收式制冷機。因為其工作溫度太低,而微型燃氣輪機的廢熱溫度最適合冷熱聯產方案。
(7)與市電完全斷開
某些文章中偶爾會提到,采用燃料電池或微型燃氣輪機的數據機房可以徹底與市電網絡斷開。這樣一來,便無需備用費用或其它市電費用,這也使得可以將數據機房建在無法取得交流市電增容許可的地方。
與市電隔絕確實帶來了諸多新的技術問題。例如,發電機的冷啟動、無市電作為后備電源的損失等等。此外,設施還要依賴于通過管道或汽車運送的燃料,因而可能會面臨供應不暢問題。燃氣設備也可能在緊急關頭停止運行,例如,在遇到罕見寒冷天氣而急需燃氣時,燃氣壓力卻在下降。
有數據顯示,如果不得不完全與市電斷開,那么傳統發電機組的TCO仍然要低于燃料電池或微型燃氣輪機的TCO。
小結:數據機房要想獲得高可用姓,仍需要采用本地發電來應對斷電問題。至少在可預見的未來,傳統的引擎驅動各用發電機要比燃料電池和微型燃氣輪機更具經濟性。如果當務之急是減少排放物,那么,最實際的方法是采用以天然氣或丙烷為燃料的發電機,而不是用燃料電池或微型燃氣輪機來取代柴油發電機。通過一些能顯著降低燃料電池成本的技術革新手段和重整技術,可以采用燃料電池來取代引擎發電機組,不過,這些降低成本的方法尚未經過驗證。如果結合使用市電交互模式與冷電聯產,那么微型燃氣輪機有可能比傳統方法更具TCO優勢。不過,還有許多技術障礙需要克服,包括如何經濟有效地提供容錯功能。從用戶的角度而言,要最大程度地提高供電系統的可用性,在目前所用的基于引擎技術的容錯結構上進行改進,是最為理想的投資手段。此類投資包括采用雙路供電線路結構,N+1結構以及改進系統的集成與測試、改進監測儀表與監控等。
(六)UPS供電范圍和容量估算
(1)UPS配電系統的供電范圍是計算機設備、通信設備、網絡設備、服務器、監控設備、保安監控系統小型機/服務器、網絡主交換機等重要設備。所以要根據機房內設備最終數量考慮。
(2)在初步設計階段,考慮UPS容量的計算,會感到比較繁瑣,因此經常用估算的方法,一般是按350W/m2估算。當用戶能夠提供用電設備規劃時,則可以按每個機柜的實際用電量1.5kVA左右進行核定。則配電池的數量與容量大小及支持時間長短有關。在考慮規范的前提下,支持時間的長短還要依機房設備的運行需要而定。
另外,在確定UPS容量時,若條件允許,則盡量使其輸出功率大于用電設備額定功率之和的1.3~1.5倍,作為一種冗余,為今后負荷的擴展提供方便。



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