ups系統設計方案范文第1篇
不間斷電源
uninterrupted power supply，UPS 當正常交流供電中斷時，將蓄電池輸出的直流變換成交流持續供電的電源設備。 簡介
UPS是針對中國電網環境和網絡監控及網絡系統、醫療系統等對電源的可靠性要求，克服中、大型計算機網絡系統集中供電所造成的供電電網環境日益惡劣的問題，以全新的數字技術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恒電流的裝置。如干電池、蓄電池、直流發電機等。
UPS和直流電源是企業重要的供電保障設備，傳統的維護管理包括：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改造或采用換代設備，使用高級工具測試電池性能。這種管理方式企業投入成本高，維護人員工作量大，不易實時掌握設備運行狀態和關鍵數據，設備事故預防能力低。實施在線維護管理可避免傳統方式的不足之處，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在停電之后繼續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據
組成 UPS電源系統由五部分組成：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。其系統的穩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整流器，本身具有可根據外電的變化控制輸出幅度的功能，從而當外電發生變化時(該變化應滿足系統要求)，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器電容器，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。頻率的穩定則由變換器來完成，頻率穩定度取決于變換器的振蕩頻率的穩定程度。為方便UPS電源系統的日常操作與維護，設計了系統工作開關，主機自檢
不間斷電源
故障后的自動旁路開關，檢修旁路開關等開關控制。
在電網電壓工作正常時，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(如粗黑→所示);當由于生產需要，負載嚴重過載時，由電網電壓經整流直接給負載供電(如虛線所示)。 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
不間斷電源工作原理框圖
出穩定的220V或380Vac交流電壓，同時市電經整流后對電池充電。當任何時候市電欠壓或突然掉電，則由電池組通過隔離二極管開關向直流回路饋送電能。從電網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，當發生超載(150%負載)時，跳到旁路狀態，并在負載正常時自動返回。當發生嚴重超載(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，此時前面輸入空氣開關也可能跳閘。消除故障后，只要合上開關，重新開機即開始恢復工作。
UPS分類以及原理
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，它具備了自動穩壓、斷電保護等UPS最基礎也最重要的功能，雖然一般有10ms左右的轉換時間，但由于結構簡單而具有價格便宜，可靠性高等優點，因此廣泛應用于微機、外設、POS機等領域。 后備式UPS電源又分為后備式正弦波輸出UPS電源和后備式方波輸出UPS電源。
后備式正弦波輸出UPS電源：單機輸出可做到0.25KW~2KW，當市電在170V~264V間變化時，向用戶提供經調壓器處理的市電;當市電超出170V~264V范圍時，才由UPS提供高質量的正弦波電源。
后備式方波輸出UPS電源：與后備式正弦波輸出UPS電源不同的只是為用戶提供50Hz方波電源。
在線式UPS結構較復雜，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，通常應用在關鍵設備與網絡中心等對電力要求苛刻的環境中。
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，轉換時間小于4ms，逆變輸出為模擬正弦波，所以能配備服務器、路由器等網絡設備，或者用在電力環境較惡劣的地區。
應用
不間斷電源現已廣泛應用于：礦山、航天、工業、通訊、國防、醫院、計算機業務終端、網絡服務器、網絡設備、數據存儲設備UPS不間斷電源 應急照明系統、鐵路、航運、交通、電廠、變電站、核電站 消防安全報警系統
無線通訊系統、程控交換機、移動通訊 太陽能儲存能量轉換設備
控制設備及其緊急保護系統、個人計算機 等領域。
選購
根據設備的情況、用電環境以及想達到的電源保護目的，可以選擇適合的UPS;例如對內置開關電源的小功率設備一般可選用后備式UPS，在用電環境較惡劣的地方應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備，就只能選用在線式UPS。
ups電源
首先要確定您的設備是多大功率的，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，服務器在300W與600W之間，其他設備的功率數值可以參考該設備的說明書。 其次應了解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，兩者的換算關系為：視在功率*功率因數=實際輸出功率
后備式、在線互動式的功率因數在0.5與0.7之間，在線式的功率因數一般是0.8。
給設備配UPS時應以UPS的實際輸出功率為匹配的依據，有些經銷商有意或無意會混淆(VA)與(W)的區別，這點要提請用戶注意。
根據使用環境選擇可以分為工業級UPS和商業級UPS，工業級UPS適應于環境比較惡劣的的地方，商業級UPS對環境的要求比較高。
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[3]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動來控制IGBT的開通與關斷，IGBT整流器開關頻率通常在幾K到幾十KHz，甚至高達上百KHz，相對于50Hz工頻， 稱之為高頻UPS。
隨著電力電子技術的發展和高頻功率器件不斷問世。中小功率段的UPS產品正逐步高頻化，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。
采購要點
一、穩定性
因為UPS是起保障作用的，因此它資深的穩定性更為重中之重。所以，當用戶選購UPS產品的時候，不管是中小型企業用戶還是其他，首先必須考慮UPS產品的質量，產品的質量是用戶選用產品的第一要則，通過質量可以決定你會選擇什么品牌的產品，因為我們說品牌之所以稱為品牌，是因為它被很多人驗證過、認可了，這是第一。
二、后備時間
后備時間是很多用戶在購買UPS產品的時候會關注比較多的一個指標。從學術角度講，UPS就是停電后繼續為用戶供電，首先這是一個物理學，停電供電只是它的功能之一，功能之二則是保證用戶能夠有一個干凈的電源，保護用戶的設備。
三、確定UPS的類型
根據負載對輸出穩定度、切換時間、輸出波形要求來確定是選擇在線式、在線互動式、后備式以及正弦波、方波等類型的UPS。
在線式UPS的輸出穩定度、瞬間響應能力比另外兩種強，對非線性負載的適應能力也較強。對一些較精密的設備、較重要的設備要采用在線式UPS。在一些市電波動范圍比較大的地區，避免使用互動式和后備式。如果要使用發電機配短延時UPS，推薦用在線式UPS。
四、服務能力 每個用戶的網絡特點、電力環境都不相同，電源保護要求也隨之變化。用戶在使用UPS時可能遇到種種問題也不盡相同，用戶希望自己購置的是完全適合實際需求的產品和服務，而且關心設備投資的周期、長期回報率及投資風險。而現實是，絕大多數用戶缺乏這方面的專業人員，所以，優質的服務體系和主動的服務態度也成為用戶選購UPS時必須考慮的一個重要因素。
五、附件功能
為了提高系統的可靠性，建議采用UPS熱備份系統，可以系統串聯熱備份或并聯熱備份。小容量的UPS(1 ~2KVA)還可以選用冗余開關?？梢赃x用遠程監控面板，實現在遠端監視和控制UPS工作?？梢赃x用監控軟件，實現計算機和UPS之間的智能化管理?？梢赃x用網絡適配器，實現UPS的網絡化管理(基于SNMP)。在某些多雨多雷地區，可以配用防雷器。還要考慮是否能夠對網絡的使用和對外設進行保護。因為外設越來越來齊全(如打印機、掃描儀)，這部分設備也同樣需要保護。是否具備電纜線浪涌保護和數據浪涌保護?在無人值班時能否進行自動的系統關機?另外，因為用戶商用的桌面的UPS多放在自己的身邊，所以在產品的設計風格、制造工藝方面也是需要考慮的。
已知品牌：
寶星、山特、志成冠軍、艾默生、科士達、科龍等。 主要設備：
ups系統設計方案范文第2篇
在UPS電池遠程監測系統中,硬件是基礎,軟件是靈魂。軟件在很大程度上決定了系統的先進性、可靠性、實用性和實時性,因此對測試軟件設計的開發能充分體現蓄電池遠程監測技術的好壞。
隨著電力系統中“有人值守”向“無人值守”的轉變,人們對遠程監測系統的一體化、自動化要求也越來越高。當電網負荷結構發生突變時,工業領域和大型企業會依靠后備電源維持正常運轉,這樣一來就會有大批量的數據需要被同時傳輸和處理,以便操作人員通過軟件系統遠程地實時監測電池組中單體電池的性能,從而及時排除故障電池帶來的危害[1]。本文針對大批量數據匯總、保存、顯示和上傳遠程監測系統等問題,設計了基于云終端技術的UPS電池遠程監測系統軟件部分,實現對電池的智能在線監測。
1需求分析
該監測平臺主要是為了滿足工業對蓄電池進行實時監控的要求,使得操作更加簡單,更能充分發揮其特點和優勢,真正給電力系統的穩定帶來實實在在的益處,這不僅是簡單地對UPS電池監測系統的上位機設計,同時對日后的軟件開發和研究也有著深遠的影響。
為完成對UPS電池監測系統上位機軟件管理系統的設計,需基于系統的特點和技術指標制定切實有效的方案,通過實時顯示單體電池的電壓、電流、溫度和內阻參數,實現用戶管理、遠程監控、數據處理,故障分析以及報警顯示等功能。并且,在該系統中需解決原有設計交互性差、界面顯示直觀性欠佳等問題。
2云終端設計
所謂“云”,其實指的是后端( 服務器端) ,平時常見的是“客戶端”,而很少能夠看到的那一端,則有一種虛無縹緲的感覺。云終端的實質是網絡計算機: 它一方面可以作為單獨的PC機進行運行操作、 瀏覽網頁; 另一方面它可以實現計算網絡的平臺共享,作為一種高精尖的創新模式使常規運營網絡的優勢得以拓寬。
云終端電腦采用一體化的軟硬件設計,既利于維護又方便管理。機身小巧且無噪音干擾,節省損耗,綠色環保輻射低,故障率低。集中使用可將多臺電腦連接服務器,遠程共享資源,以最低的成本構建網絡,一臺服務器可以帶60臺 ~ 100臺電腦,是高度集成的網絡電腦,組網結構如圖1所示[2]。
大規模UPS電池監控數據的云計算采用Hadoop核心技術。該技術路線大體分為兩部分: 其一是具有主從結構的分布式文件系統( HDFS) ; 其二是編程模型分布式計算( Map Reduce) 。
結合UPS電池遠程監控的實際需要,以云計算技術作為平臺,可分為四層: 云數據存儲層、云層的分析和計算、云業務應用程序層和云終端層。云數據存儲層將使用Hadoop的HDFS解決可靠的海量數據訪問問題; 云層的分析和計算將使用Hadoop Map Reduce技術作為并行編程模型來解決高性能計算問題; 云業務應用程序層將使用基于服務架構建設,確保應用系統的可靠性和穩定性; 云終端層將提供支持的手機和其他終端訪問UPS電池信息,以滿足應用程序的多樣性的需求。
利用Hadoop的HDFS數據分割技術將數據塊切分并存儲在不同的節點。集群由一個主服務器和一定數量的數據服務器組成,其中,主服務器負責管理文件系統的命名空間和客戶訪問文件,數據服務器負責管理存儲節點。在UPS電池監控總部中心的實驗室建立一個主服務器,同時,搭配一個備用主服務器,將其他分支數據庫服務器作為數據服務器, 從而構建一個具有良好容錯性的統一數據庫來監測UPS電池的性能,保證獲取數據的一致性。更重要的是每個分支硬盤容量統一分配管理,即使某一分支的數據服務器故障,也不會影響系統的使用,不會造成數據丟失。
3軟件設計
上位機軟件設計平臺以工業現場常用的C + + 作為開發語言[3],設計主要包括以下四個方面: 上位機軟件設計方案; 各功能模塊與實現; 上位機管理系統設計; 系統界面設計。
3.1上位機軟件設計方案
上位機通過訪問電池運行數據庫,將電池的運行狀態數據進行統計分析、數據壓縮算法等來進行數據簡化,實時顯示電池相關參數并進行相應的曲線繪制, 當電池出現異常情況,具有短信通知和報警功能[4]。
上位機軟件作為與工作人員進行人機交互的重要操作平臺,不但控制、管理整個UPS電池遠程監測系統,同時還具有維護的功能。在上位機軟件設計過程中,以高效性、便捷性、直觀性為原則,實現對用戶的管理、電池的遠程實時監控,性能參數的采集與處理、故障分析和報警顯示等功能。
3.2各功能模塊與實現
( 1) 通訊模塊: 為實現上、下位機的聯網,本方案采用TCP/IP協議。其中既包含局域網傳輸、也包含廣域網通信模塊。
( 2) 數據處理: 這里要實現數據統計和數據壓縮等,實現對數據的簡化處理,繪制電池相關參數曲線,更好地反映實際電池情況。
當監測到某個終端發送數據時,服務器就開始讀取該數據包,按照TCP/IP通信協議開始解析數據,然后通過上位機監測軟件對大量的數據進行數據處理壓縮( 數據壓縮算法、容錯算法等) ,最后將壓縮后的數據存入到數據庫中。
( 3) 電池異常報警功能設計電池異常報警模塊是通過設計故障診斷模型,通過此模型實現實時數據與控制限的比較,進而實現主機報警并同時發送短信的功能。其中給手機發送短信時要用到短信MODEM。
在電池異常診斷設計中,主機調用數據庫中實時數據通過程序實現與控制限( 電壓、電流上下限等) 的比較,如果出現異常則主機進行報警,同時給指定手機發送短信,點擊報警模塊中的報警內容,分析故障類型。短信貓DLL接口提供API級的函數調用接口, 接口完全底層調用,沒有任何界面,適合于廣大自主品牌的開發用戶。函數接口簡單,僅需幾個簡單的函數調用,就可以實現信息的發送和接收功能。
3.3上位機管理系統設計
分公司控制室和總公司監測中心采用統一的上位機管理系統對各電池測試點采集的數據進行有效管理和監測。該項設計采用C#和. net軟件開發技術進行數據庫管理,通過軟件模塊搭建人機交互界面,可實現系統參數的設定,察看系統狀態,并且使用通訊軟件模塊還可以實現中、遠程監測。軟件系統包括4部分內容: 電池管理系統,數據分析、故障管理和系統設置,可實現實時數據顯示,蓄電池性能及測試數據后臺分析,蓄電池放電曲線分析,數據打印,事件記錄及報表等功能。
( 1) 實時監測數據顯示
程序運行過程中一般處于實時監測狀態,在實時監測過程中實現采樣數據的接收和處理,并按一定的方式顯示; 對滿足報警條件的事件作實時報警處理; 對報警事件在事件結束時做記錄。
( 2) 短消息實時報警事件查詢
可對實時監測過程中出現的報警事件進行查詢。顯示報警內容,將報警信息通過SMS短信中心發送給管理員和檢修人員,便于用戶及時處理。
( 3) 歷史事件記錄查詢
對歷史數據中報警事件進行查詢。電池用戶或生產廠家可以查詢電池使用過程的有關記錄,查找電池失效原因。
( 4) 系統設置
根據電池的使用要求和用戶特殊要求設置電池組參數、報警參數等。系統依據設置數據分析電池工作狀況,產生事件報警并記錄異常情況。
( 5) 通訊
使用通訊軟件模塊可簡化智能設備接口。實現監測系統同上位機的快速連接。
3.4系統界面設計
如圖2所示,該系統主要對登陸主界面、主界面、電池實時信息顯示界面( 表單的繪制、包括時間、電壓、電流、內阻、溫度、單體電壓和總電壓) 、實時曲線界面和歷史曲線界面進行設計,有以下優點:
( 1) 系統的靈活性、通用性強
任何設備都可以通過用戶登錄進入檢測平臺, 用戶可執行各項功能和操作整個平臺。
( 2) 界面簡單、操作方便
平臺管理操作簡單明了: 本平臺的控制界面分類明確容易理解和操作。
( 3) 系統的安全性好
系統的安全性是工業應用中不可忽略的方面, 本系統的合法用戶是User,Power User和Administrator。在進入系統前都要進行身份驗證,并用在Session. asp文件中初始化Session變量保存其信息, 如果沒有登陸或登陸超時則返回登陸界面。此外數據庫維護可以及時地修復和還原數據,更好地保證了數據的安全。
4數據庫設計
數據庫平臺的搭建對于整個數據的存取速度有著至關重要的作用,該模塊是為了建立一個數據庫平臺,給系統提供有力的支持[5,6]。
系統采用ADO訪問技術訪問數據庫。在客戶端訪問數據庫的編程技術中,ADO ( Active X Data Object,Active X數據對象) 因其適用便捷的編程接口和強大的數據處理功能得到了廣泛的應用,本數據庫系統ADO模型存在9個對象和4個集合。
成功連接數據庫后即可對其中的數據進行如添加、刪除、查找等操作,此外,數據庫中的各種數據還可以被調用。ADO訪問數據庫步驟如圖3所示。
管理人員需在結束數據庫操作后及時關閉數據庫,避免數據庫中數據的丟失或泄露,保障數據庫的安全可靠[7]。
5結束語
本文基于云終端技術,設計了UPS電池遠程監測系統的軟件部分,運用數據庫和C ++ 編程實現對系統登陸主界面、電池實時信息顯示界面、實時曲線界面及歷史曲線界面的搭建,通過TCP / IP協議下的以太網實現數據的實時上傳,最終由上位機系統進行處理、匯總和分析,進而直觀地顯示電池組中單體電池的性能參數,突出了系統主要功能的特點,提高了整體系統的時效性和一致性。同時,該設計的可拓展性強,具有很好的實用和推廣價值。
摘要：針對目前“有人值守”UPS電池監測系統的缺陷,提出了以云終端技術為基礎的遠程在線監測新方法,從而改變原有的“有人值守”為“無人值守”。系統基于ADO數據庫訪問技術及C++編程完成數據管理、人機交互和系統控制,由云終端實現監測系統下位機與上位機之間的數據傳輸。實踐證明,該技術安全穩定,具有很好的實用和推廣價值。
ups系統設計方案范文第3篇
任何現代化IT設備都離不開電源系統, 所以供配電系統對數據中心來說, 如人體的心臟, 為整個數據中心提供根本的動力支持[1]。具備高可靠的供配電系統是整體機房高可用度的堅強后盾。計算機及網絡通信設備投入服務后, 如果沒有長期穩定的供電系統來保證設備的正常運行, 勢必將造成嚴重的后果。
無論是國家標準《電子信息系統機房設計規范》 (GB50174-2008) [2] (下文簡稱國標) , 還是TIA 942-2012標準, 都對數據中心配電系統的可用度提出一定要求。如表1、表2所示。
以上標準對數據中心的可用度做了明確規定, 這就需要數據中心配電系統也滿足或者超越以上可用度標準。但是對于一個具體的數據中心, 該如何去計算其UPS配電系統的可用度, 本文以實際的數據中心為例, 來分析如何選擇UPS設備, 并對其系統的可用度進行理論計算。
2 數據中心概況和需求
圖1為該數據中心的平面布局結構, 總建設面積約為9m2, 共放置32臺機柜。單臺機柜的功耗不小于4k W。根據使用方業務流程的需要, 整個數據中心按照國家規范B級設計。關于配電系統, 大樓提供4路市電電源, 其中2路市電給UPS系統供電, 另外2路市電給數據中心動力系統供電。
3 負荷計算、系統選擇及設備的選型
3.1 負荷計算
根據數據中心技術要求可以計算該數據中心的配電負荷, 計算如表3所示。
3.2 系統選擇及設備選型
根據客戶的要求數據中心設計的級別為B級, 故UPS配電系統可以采用N+1的冗余備份形式。計算機主機、存儲設備、網絡設備、通信設備、控制終端設備、監控終端設備對電源的質量與可靠性要求很高, 為保證網絡系統的可靠性、平穩性、安全性, 以上設備采用UPS供電。電子信息設備應由不間斷電源系統供電。不間斷電源系統應有自動和手動旁路裝置。確定不間斷電源系統的基本容量時應留有余量, 不間斷電源系統的基本容量可按E≥1.2P計算, 其中:
E為不間斷電源系統的基本容量 (不包含備份不間斷電源系統設備) k V·A;P為電子信息設備的計算負荷k V·A。
根據以上負荷計算, 本次工程為機房配置2臺160k V·A的高頻機UPS, 每臺有1h電池后備時間, 以1+1冗余方式并機運行。UPS主機、電池、UPS輸入、輸出配電柜放置在UPS機房內, 主機房設置1臺UPS輸出配電柜為機房設備供電。每臺機柜配置2路電源, 分別來自兩個空開列頭配電柜, 采用1路電纜敷設到位。UPS系統兩路進線電源引自大樓配電室, 分別引自兩個變壓器回路。
空調、新風動力配電系統分別來自大樓2路獨立的市電, 通過ATS切換柜后, 為數據中心內的空調系統、新風系統、消防排風系統和照明等動力系統配電。整體的配電系統如圖2所示。
4 UPS配電系統可用度的計算
4.1 可用度的定義
可用度為系統、子系統或者設備在開始一項任務時處在指定的可操作或可提交狀態的程度, 這項任務什么時候開啟是未知、隨機的。簡單地說, 可用度就是一個系統處在可工作狀態的時間比例。通常被描述為任務可行率。從數學角度分析, 相當于1減去不可用度[4]。
系統的可用度可分別用平均故障間隔時間 (MTBF) 和平均維修時間 (MTTR) 表示:
4.2 本項目設計可用度的計算
根據以上系統圖可以做出該數據中心IT配電系統的可用度模型, 其系統框架結構如圖3所示 (A1、A2表示各個設備的可用度) 。
下面對該可用度框架結構進行分解, 以N+1備用的UPS設備的前端進行分析。UPS設備前端輸入分為兩部分, 一部分為市電輸入, 記為A市;另一部分為UPS電池輸入, 記為A電。則該IT設備配電系統的可用度為:
下面計算A市。UPS市電輸入端的可用度模型, 相當于2路市電并聯備份, 與ATS切換配電柜串聯, 其可用度可以用以下公式表示:
根據電氣和電子工程師協會IEEE金皮書和國家電力公司電力可靠性管理中心數據, 可以得到以上各個主要電子系統和部件的可用度:
由以上數值可以計算出該數據中心IT配電系統的可用度, 即A=0.9 999 977 426 458。由此可以看出該種數據中心的IT設備配電方式有較高的可用度, 完全符合客戶設計要求的B級標準。
5 結束語
本文對一個具體的數據中心進行負荷計算, 根據設計要求和大樓能夠提供的設計條件, 對配電系統進行設備選型和系統的設計, 最后對配電系統的可用度進行模型分析和理論計算得出, 結果實現該IT設備的配電系統的可用度可達0.9 999 977 426 458, 符合設計標準的要求 (國標B級) 。
摘要：配電系統在數據中心的各個子系統中占有重要地位, 為數據中心的各個系統提供動力支持。此文以一個實際的數據中心為例, 介紹如何根據客戶的需求, 設計數據中心的配電系統, 并對該配電系統的可用度進行理論計算。
關鍵詞：數據中心,配電系統,可用度
參考文獻
[1]鐘景華.新一代數據中心的規劃與設計.北京電子工業出版社, 2010.
[2]GB 50174-2008電子信息機房設計規范[S].中國電子工程設計院.北京:中國計劃出版社, 2009.
ups系統設計方案范文第4篇
光纖傳感技術是20世紀70年代末發展起來的一門新興技術, 光纖既可以作為光傳輸的介質又可作為傳感元件。與傳統的電類傳感器、磁類傳感器、射線聲學類傳感器相比, 具有許多優點。
a.光纖傳感器具有很強的抗干擾能力, 可以用于強電磁干擾的環境。
b.光纖傳感器靈敏度高、響應速度快、動態范圍大, 可適用于遠距離遙感。
c.光纖傳感器具有耐高溫、耐腐蝕的優點。
d.光纖傳感器是通過光來檢測和傳輸信息的, 因而現場可以不用電信號, 實現本質防爆, 特別適合于石油化工等易燃易爆的行業使用。
1 光纖的結構及原理
1.1 光纖結構
光導纖維簡稱為光纖, 多為玻璃纖維。它由導光的纖芯及其周圍的包層組成, 包層的外面常有塑料或橡膠等保護套, 以增加機械強度。包層的折射率略小于纖芯折射率通常這樣的構造可以保證入射到光纖內的光波集中在芯子內傳播。
1.2 工作原理
光纖工作是基于光的全反射定律。當光線射入一個端面并與圓柱的軸線成θ角時, 根據折射定律, 在光纖內折射成角θ', 然后再以φ角入射至纖芯與包層的界面。當φ角大于纖芯與包層間的臨界角φc時。則射入的光線在光纖的界面上產生全反射并在光纖內部以同樣的角度逐次反射, 直至傳播到另一個端面。一般工作時需要光纖彎曲。只要仍滿足全反射定律, 光線仍繼續前進?？梢娺@里的光線“轉彎”實際上是由很多直線的全反射所組成。
2 光纖液位傳感器
2.1 工作原理
光纖液位傳感器主要有以下幾個部分組成:
a.接觸液體后光反射量的檢測器件即光敏感元件;
b.傳輸光信號的雙芯光纖;
c.發光、受光和信號處理的接收裝置。
發光器件射出來的光通過傳輸光纖送到另一端的球形敏感元件。在敏感元件的球面上, 有一部分光透過, 而其余的光被反射回來。當容器中沒有液體時, 透射光量和反射光量一定;當容器中有液體時, 且敏感元件與液體相接觸, 此時與空氣接觸相比, 球面部的光透射量增大。而反射量減少。因此, 由反射光量即可知道敏感元件是否接觸液體或液位的高低。反射光量決定于敏感元件玻璃的折射率和被測定物質的折射率。被測物質的折射率越大, 反射光量越小。來自敏感元件的反射光, 通過傳輸光纖由受光器件的光電晶體管進行光電轉換輸出。
2.2 特點
用微光檢測液位的光纖液位傳感器具有:能用于易燃、易爆物等設施中;敏感元件的結構尺寸小, 可用于檢測微量液體;從檢測液位開始到檢測信號輸出為止, 響應時間短;敏感元件是玻璃的, 故有抗化學腐蝕性;能用于檢測兩種液體 (油、水等) 的界面;價格低廉。
3 測量原理
光纖液位計利用力平衡原理實現液位的檢測, 系統由測量元件 (包括浮球、鋼絲繩、重錘、導向輪、繩輪、磁力耦合器等機械部分光纖傳感器、光電轉換箱、二次儀表、電源和計算機以及光纜組成。
當被測介質液位發生變化時, 測量浮球上下移動, 測量鋼絲繩帶動光纖傳感器內光碼盤轉動, 同時, 光纖傳感器內兩組光學探頭輸出兩組光脈沖信號, 經光纜傳輸到光電轉換箱, 光電轉換箱將該組帶有液位變化信息的光脈沖信號轉變為電脈沖信號, 并進行放大整形, 傳送給二次儀表, 經二次儀表判向計數后, 顯示出儲罐內液位值, 同時輸出給計算機, 實現灌區液位自動監測。光纖液位計的測量單元和光纖傳感器安裝在罐區現場, 光電轉換箱、二次儀表、電源和計算機系統安裝在儀表控制室, 兩者之間通過光纜連接, 完全做到罐區無電檢測, 本質安全防爆。
3.1 光電變送器結構
GY系列光纖液位計的光電變送器采用懸掛式, 由外殼和芯板兩部分組成, 采用郵電通訊成熟元件 (關鍵元件使用壽命10h以上) , 擔負著光纖傳感器與二次儀表間的信號轉換工作。光電變送器芯板上有4只發光二極管和2只光敏管, 分別通光纜內4根光纖連接, 光纜端頭利用專用夾具固定在光電變送器內, 光電變送器同二次儀表間電氣連接采用4芯屏蔽電纜。
3.2 實際應用與維護
罐區儲罐儲量大 (4000m) , 內部存儲己烷、丁烯等易燃介質, 安裝了4臺光纖液位計, 液位
以位號LT一711光纖液位計為例:因為光電變送器內部電源出現問題, 返回廠家修理, 歷時3個月。由此可知, 光纖液位計的平均修復時間受外部因素的影響比較大。
3.2.3準確度
所有光纖液位計的測量誤差<+1mm, 量程為15m。儲罐每個月要求用檢尺做實際對照, 液位計測量值與人工檢尺讀數的最大誤差不大于3mm, 則:
最大引用誤差=3x10-3/15=0.02%
3.3 設備維護
處于高寒地區, 對應用設備的耐低溫特性要求極為嚴格。光纖液位計直接安裝于儲罐頂部, 無需敷設伴熱管線及保溫儀表箱, 未出現過因低溫導致的設備失靈現象。設備安裝就位, 調試投用后, 只需要進行常規的運行檢查和除塵清潔, 無需特殊維護。
4 結論
光纖傳感技術是一門新興的實用技術, 已經成功應用于液位檢測、溫度測量、船閘及閥門位置反饋等領域, 受到越來越多的專業人員的重視, 具有廣闊的發展前景。
摘要：液位作為一個主要熱工參數, 其常用的檢測方法有多種, 隨著科技的進步, 人們生活空間的擴大, 需要液位檢測的地方越來越多, 環境越來越復雜, 技術要求也越高, 為此先進的檢測技術和儀器隨之出現, 如光纖傳感器、微波傳感器等。這里以光纖液位傳感器為例, 介紹光纖的結構、原理、液位檢測方法及應用。
關鍵詞：光纖,傳感器,液位
參考文獻
[1]耿志洪.應用于化工測量中的光纖技術[J].化工自動化及儀表, 2000, 20 (4) :40-41.[1]耿志洪.應用于化工測量中的光纖技術[J].化工自動化及儀表, 2000, 20 (4) :40-41.
[2]王海濤.光纖液位計[J].工業計量, 2002, l4 (2) .[2]王海濤.光纖液位計[J].工業計量, 2002, l4 (2) .
[3]陳安建, 留籍援.光纖液位傳感器光學系統的研究[J].光學傳感技術, 2000, 19 (1) :44-46.[3]陳安建, 留籍援.光纖液位傳感器光學系統的研究[J].光學傳感技術, 2000, 19 (1) :44-46.
ups系統設計方案范文第5篇
中達電通股份有限公司 劉志華
引言：
隨著國家對節能、環保的大力提倡，以及能源供應成本越來越高，越來越多的用戶開始重視信息機房用UPS的綠色電力供應問題。
據統計：通信業每年消耗200億度以上的電能;各種能耗費用超過100億元人民幣;耗電總量在各行業中排名第14，隨著業務的不斷增長，以上數據還在逐年增加。面對激烈的競爭，能耗成本對通信企業的壓力也越來越大。因此，中國電信2008年提出萬元業務收入能耗同比下降3%以上的節能減排宏觀控制目標，中國移動也提出能耗三年降低40%。
要實現以上節能目標，在各個環節的能耗控制就顯得非常有必要。眾所周知，通信行業的中小信息機房數量眾多，UPS作為一個特殊且重要的不間斷電力轉換設備，在這些機房中是一個必不可少的設備。針對這些UPS設備的節能、環保措施就顯得意義重大。
以下就通信企業中小信息機房用UPS應具備哪些特點才能真正做到綠色、節能進行一些討論?
一、信息機房用綠色節能UPS應具備哪些特點： UPS的整機效率要高，特別是在低負載量時
UPS是電力轉換設備，轉換效率高低，直接覺得了客戶要為UPS設備支付多少電費。但是，因為UPS轉換效率是和負載量相關的，一般來講，滿載時UPS效率最高。而實際應用中，大多數用戶的負載量都小于50%，負載量低于30%的也非常多，因此低負載量時的效率高低，更能體現節能意義。UPS設備是24小時不間斷工作的，若轉換效率提升一個百分點，對UPS設備眾多的通信客戶來講，其節省下的電費是相當可觀的。
UPS輸入功率因子高，輸入電流諧波小
輸入功率因子越高，表明UPS對市電的利用率越高，即無功功率消耗越低;輸入電流諧波越小，則UPS對對市電的污染越小，諧波損耗的能量越小。
這是因為，對市電來講，UPS是一個整流性負載，會產生諧波污染，會產生無功功率消耗。這些都是供電單位不希望看到的。
1)無功功率消耗太大，會增大UPS上端輸配投資，即線徑、空開容量需增大;還會增大線路損耗等等。因此電力部門一般會要求用電設備的功率因子不能低于0.92(廣東地區)，否則，客戶會被罰款。
2)電電力諧波的主要危害有：
A.引起串聯諧振及并聯諧振，放大諧波，造成危險的過電壓或過電流; B.產生諧波損耗，使發、變電和用電設備效率降低;
C.加速電氣設備絕緣老化，使其容易擊穿，從而縮短它們的使用壽命;
D.使設備(如電機、繼電保護、自動裝置、測量儀表、電力電子器件、計算機系統、精密儀器等)運轉不正?；虿荒苷_操作;
E.干擾通訊系統，降低信號的傳輸質量，破壞信號的正確傳遞，甚至損壞通信設備。 因此，UPS產生的諧波應該越低越符合環保要求。一般，當UPS的PF≥0.99，THDI≤5%時，對市電的污染基本可以忽略了。
可擴容性，即能方便的擴大UPS的容量。
對通信機房來講，信息設備是隨著服務量的增加而逐步投入的。因此，對UPS來講，其負載量會逐漸增加，這就要求，UPS在一定范圍內可以根據負載量的增加而增容。對用戶來講: A. 客戶可按需配置UPS容量，使UPS處于較高效率的功率段，節省電能消耗，避免了不必要的UPS容量浪費。使用者選用UPS時，往往會考慮到容量增大的需要，先期投入時，選用的UPS容量較大，但電信業務是緩慢增長的，這就造成相當時期內,UPS負載量相對較低，導致的低負載量時UPS效率低下,損耗增大。同時，一部分寶貴的UPS容量資源也被白白浪費。
B.若UPS容量不夠，按傳統解決方案，則必須采購新的UPS，不但造成重復投資，而且浪費寶貴的機房空間。因此，UPS的可擴容性也綠色UPS解決方案的一個重要因子。
高可用性反應了UPS的可靠性和可維護性方面的指標。綠色、節能不能以犧牲供電可靠性為代價，因此，我們把設備的可用性也列為通信用綠色、節能UPS特點之一。
可用性越高，負載不間斷地運行越能夠得到保障。提高可用性可從三個方面考慮，一是提高系統自身的可靠性，即平均無故障時間越長越好，可平均無故障時間再長，也不能保證UPS設備不出故障。因此，第二方面是采取冗余的方法，即一個UPS設備壞了，可由其另一UPS設備來頂替。第三，即故障的UPS設備要在最短的時間內維修好。即平均維修時間要短。具體應該具備：
UPS系統本身可靠性要高;
采用模塊化設計，最大程度縮小維修時間。
UPS系統自身要具有冗余功能，即某部分故障，可有相同功能的東西來代替，不影響系統正常工作。
生產、制造過程的綠色化，符合RoHS指令。通信行業的綠色、節能實現的企業自身的降耗，同時也應該以保護環境、以人類健康為己任。
鉛是重金屬，在電子設備的生產制造過程中，會產生造成重金屬污染，它會污染環境，影響什么的身體健康。因此，為了避免電子設備生產制造過程中的重金屬污染，生產過程應該導入無鉛制程，即RoHS，像歐盟已經要求進口產品必須符合RoSH制程。
綜上所述，綠色UPS解決方案應該是節能的、高可用的、環保的不間斷動力解決方案。
二、為了滿足通信信息機房用戶對綠色不間斷動力解決方案的需求，中達推出了DELTA C(超越)UPS解決方案。
臺達的綠色UPS解決方案的是如何滿足前述要求的呢? 要求1.轉換效率高，特別是在低負載量時的效率。
DELTA C UPS采用專利的IGBT整流技術和三級逆變器設計，極大的提高整機轉換效率。如下圖，DELTA C UPS20KVA模塊的效率曲線：
從圖中可以看到，當負載量不到2kw時，即10%(2/18)左右時，其轉換效率就達到了90%，隨著負載量增大到30%(6/18)時，效率達到了94%以上，以后負載量進一步增大時，效率甚至達到了95%。因此，DELTA C UPS的轉換效率，無論滿載還是輕度負載，其效率都非常高，長期使用，可以為用戶節省大量的電費。
要求2. UPS輸入功率因子高，輸入電流諧波小
DELTA C UPS采用了IGBT整流設計，采用數字訊號處理器(Duble-DSP)及空間向量脈波寬度調變(SVPWM:Space Vector Pulse Width Modulation)技術等專利技術，使得輸入THDI可以做到≤5%，PF≥0.99。很好的解決了UPS對市電諧波污染的問題。下圖為輸出電流諧波實測波形：
黃色為UPS輸入電流波形 要求3. 可擴容性
DELTA C UPS采用模塊化設計理念，一臺UPS可由一到多個功率模塊組成，每個功率模塊為20KVA，用戶只需根據目前的負載情況和以后的負載增加情況，選擇適當容量的UPS，等到負載增加后，用戶只需增加功率模塊，即可方便的增大UPS的容量，而無需新增一臺UPS?？纱蠓澥∮脩敉顿Y和減少機房占地面積。更重要的是，還能使UPS處于適當的負載狀態，始終使UPS處于較高轉換效率，達到最大化的節能。如下圖：
要求4.高可用性
由于DELTA C UPS正是采用了模塊化的設計，故當UPS損壞時，只需將損壞的ups模塊更換掉即可修復UPS，極大的縮短了UPS的查找故障的時間和維修時間。每個功率模塊只有25KG，甚至客戶自行就可以更換。
DELTA C UPS的整流器和逆變器、監控模塊都采用了獨立DSP來控制，極大簡化了電路設計，減少零部件,提高了系統可靠性。
DELTA C UPS的輔助電源電路和靜態開關控制電路都采用冗余的設計，即輔助電源和靜態開關都設計為2路,互為備份?？杀ＷC系統長期穩定可靠運行。
DELTA C UPS可以記錄500筆事件數據，即使斷電，也不會丟失。方便故障原因查找。 維護旁路開關，具有電子式保護功能，當誤操作是，UPS也不會因此而損壞。
可管理性。超大屏幕，強大的監控功能，2個獨立的SNMP插槽，RS2
32、干接點等。 要求5.生產制造工程的綠色化。
DELTA UPS不止在國內銷售，還出口歐、美等地，因此DELTA UPS產品早在2006年就開始進行RoHS制程改造，目前所有產品全部符合RoHS制程。
三、總結：環保節能長久以來即為臺達電子的經營使命，“節能、環保、愛地球”----臺達企業口號，因此，臺達持續致力于提升產品效率及開發替代能源產品，并且教育員工落實綠色設計的概念。秉承此理念，臺達UPS臺南研發大樓，是臺灣第一個綠色建筑，其比傳統建筑節能30%。目前臺達上海研發中心，亦是上海第一家綠色建筑，盡管綠色建筑的初期投資會比傳統建筑大很多。
ups系統設計方案范文第6篇
一、UPS容量的選擇
在進行UPS系統建設規劃時, 首先要確定UPS的容量, UPS的容量大了, 浪費投資及以后的運行費用;UPS的容量小了, 系統將超負荷運行, 存在安全隱患。能否合理選擇UPS的容量將是UPS系統建設成敗的關鍵。
(一) 負載容量
用電設備的負載容量稱為視在功率S, 額定功率稱為有功功率P, COSφ為用電設備的功率因數, 它們之間的關系是:S=P÷COSφ。UPS的容量必須以用電設備的視在功率來計算, 用電設備的標志功率一般為有功功率, 因此, 計算UPS的容量時應該把用電設備的有功功率折算成視在功率。計算機設備為非線性感性負載, 功率因數大約為0.65~0.7, UPS容量≥用電負載額定功率÷ (0.65~0.7) 。
(二) UPS的負載率
由于UPS的負載多數為帶開關電源的非線性負載, 這些負載沖擊電流大, 如果UPS負載率過大, 逆變器長期處于重載運行, 其輸出電源的波形將發生畸變, 且容易造成UPS逆變器過流, 影響系統運行的可靠性;如果UPS負載率過小, 長期過度輕載運行, 一則浪費UPS建設的投資, 二則在市電長時間停電時, 電池放電電流過小且放電時間偏長, 電池組容易深度放電造成永久性損壞, 一般建議UPS負載率控制在60%~80%。
(三) UPS未來擴容需求
隨著各行業信息化的發展, 機房的計算機用電設備將會不斷增加。如果UPS系統建設規劃時僅考慮現有設備的用電需求, 隨著用電設備的增加, UPS系統將會超負荷運行, 這時再進行UPS擴容, 一則浪費UPS的建設資金, 二則在線改造存在一定困難。所以, 在UPS系統建設規劃時要考慮未來擴容的需求, 按照經驗數據, 需要考慮未來4-5年的用電擴容需求, 4-5年后設備的用電量為現有設備用電量的1.6~1.8倍。
(四) 環境條件
UPS的最佳工作溫度為22±2度, 如果溫度過高且通風條件不好, 應降額使用;另外, 海拔高度也有影響, 海拔超過l 000米后, 每升高l 000米, UPS應降額5%。
二、蓄電池的容量配置
蓄電池是UPS系統的重要組成部分, 它的運行情況直接關系整個UPS系統的安全性;同時, 蓄電池又是UPS系統中無故障時間最短的易損件。據統計, 60%的UPS系統斷電由蓄電池引起。因此, 必須合理配置蓄電池的容量。蓄電池容量需要根據電池實際放電電流、后備時間及蓄電池的放電速率來計算。
(一) 蓄電池放電電流的計算
上式中, P為UPS額定輸出功率, COSφ為UPS輸出功率因數, N為UPS逆變效率, M為蓄電池組電池個數, U為單體蓄電池的臨界放電電壓, 這幾個參數在UPS及蓄電池的產品說明書中均有標志。
(二) 蓄電池放電速率的估算
根據UPS系統要求的后備時間, 按照蓄電池產品說明書所列出的蓄電池放電特性曲線, 估算出要求蓄電池組提供的放電速率。
(三) 蓄電池容量的計算
蓄電池的容量 (AH) =蓄電池的放電電流÷蓄電池的放電速率
目前, UPS技術已經相當成熟, UPS系統運行具備較高的安全可靠性。但是, 它畢竟是由成千上萬個電子器件組成, 每個電子器件的損壞都影響UPS的正常運行。當采用單臺UPS供電時, UPS可能出現故障造成供電中斷, 因此, UPS供電系統通常采用冗余方案來提高整個電源系統的可靠性。UPS系統的供電方式為現在比較通行的雙路并機冗余的供電方式, 如圖1所示。
來源于不同低壓配電系統的二路市電經ATS (自動轉換開關) 切換成一路, 作為UPS的輸入電源, UPS系統1和UPS系統2均由2臺UPS并機組成, 每臺UPS配置2組電池, UPS系統1的輸出和UPS系統2的輸出經開關向雙電源機柜供電, 并通過STS (靜態轉換開關) 切換成一路電源向單電源機柜供電。這種UPS供電系統的每個節點都有備份冗余, 該系統具備非常高的安全可靠性。
四、UPS系統的運行維護管理
(一) UPS的日常巡查
UPS系統長時間運行時, 應每隔2小時現場巡查一次, 全面檢查UPS的電流、電壓、頻率等運行參數是否在合理的范圍內, 有無報警信息, UPS內部的散熱風扇是否正常運行;檢查UPS的運行環境, 確保UPS房和電池房的溫度為22±2度、濕度50±5%, 房間內清潔通風;檢查蓄電池外殼是否完好, 有無變形和滲漏現象, 外表溫度是否正常, 連接端子有無松動變色。通過日常巡查, 及時發現問題、解決問題, 把隱患消滅在萌芽狀態。
(二) UPS的定期維護
為了UPS的安全穩定運行, 必須每月對UPS進行跟一次全面的維護, 逐個緊固UPS及UPS供電線路的接線端子, 更換發熱變色的線路及接線端子;清潔UPS機內部件及電路板, 確保機內部件及電路板干凈無塵;檢查電解電容器是否存在漏、冒、膨脹等現象;測試市電斷電、電池供電的運行情況;檢測蓄電池的端電壓和內阻, 端電壓低于臨界電壓或蓄電池內阻大于80毫歐時, 應及時更換電池;檢查UPS機房內防鼠、防水裝置是否完好;測量UPS系統的接地電阻是否小于1歐。
(三) UPS的遠程監控
現在各品牌的UPS都可以通過SNMP網絡適配器接入網絡, 建立遠程監控系統。該系統具備以下功能:一是實時監測功能, 系統終端可以監測UPS的各種運行參數及運行狀態;二是報警管理功能, 通過設置報警等級和用戶權限, 監控系統可將不同的報警信息發送給相關的UPS管理人員, 以便管理人員及時處理報警信息;三是統計功能, 能把UPS的運行數據生成各類統計報表及曲線, 并進行文件存檔, 保存UPS運行的歷史資料;四是人機交互功能, UPS管理人員可根據需要重新設置UPS的各種參數臨界點閥值。
五、UPS的零地電壓
UPS系統的用電設備大多數為計算機設備, 計算機設備對電源系統的零地電壓要求嚴格, 一般規定在1伏以下;UPS內部的濾波器、三相用電負載不平衡及供電線路的高次諧波電源, 使得UPS供電系統的零地電壓往往偏高。以下是降低UPS供電系統零地電壓的方法。
一是縮短零線長度, 增大零線截面積可減小零線電抗, 零線電抗Zn=ρ×L÷S, 當線長L減小, 導線載面積S增大, Zn隨之減小, 零線電壓Vn=In×Zn, 零線電抗Zn減小, 零地電壓Vn也隨之減小。
二是將UPS的相線、零線和地線分開走線, 兩者的距離應該保證在20 cm以上, 最好能間隔40 cm, 其他供電線路也必須遠離UPS零線;如果現場不能分開, 零線和地線采用鎧裝屏蔽電纜, 可達到同樣效果。這種做法主要是避免UPS零線受到高頻電流的影響而產生電壓降。