UPS供电系统方案说明

机房建设方案-UPS、配电、机柜部分转发UPS供电系统方案一．概述1.1项目概况为保证机房内各类系统的正常运行，必须为其提供安全、稳定、可靠的工作环境。因此，安全、实用、先进和美观是机房设计的总体要求。新建机房最好能满足未来5至10年的发展需要。二、机房建设总体方案2.1系统建设目的在机房建设中，要把安全性、可靠性、合理性和规范化放在首要位置，同时兼顾美观、舒适和人性化的特点。机房建设工程在充分考虑计算机、网络通讯、空调、UPS等设备的安全性、可靠性、易安装维护。三、机房建设方案选择模块化、热插拔结构的UPS完全按照IT设备的思路和结构设计，功率模块冗余并联输出，控制部分采用冗余的两套热插拔控制模块、两套逻辑低压电源模块冗余设计，可用性高。另外由于模块化热插拔结构可以非常方便的在线增减各种模块，提高输出功率或维修，因此在可用性、可维护性、扩容性方面具有传统1+1并联不可比拟的优点。机房建设方案-UPS、配电、机柜部分3.1UPS、配电的选择根据设备测算以及未来发展的要求，我们选用APC公司2006年推出的新型SymmetraPX10KVA系列电源，每个功率模块的功率为16KVA/16KW。根据要求，功率定为10KW。由于用户的真实负载Symmetra可能为10KW，四、方案特点：UPS主机为模块化、热插拔结构、模块冗余输出。用性高。控制模块、控制低压电源模块均为两块冗余配备，功率模块冗余输出，实际形成1+1冗余。可维护性高。全模块化热插拔设计，包括功率模块、控制模块、控制低压电源模块、通讯模块、显示模块、静态旁路模块、电池监控模块、外部维修旁路设计，均使得该系统维修时间缩短，维修难度降低。适应性好。该产品输入参数为功率因数0.99，输入谐波5%，输出功率32KVA/32KWN+1，实际功率大，满足新型IT负载和发电机的要求。其他产品只能输出32KVA/26KW可扩容性好。如果今后负载增加，可以再插入功率模块，形成144KWN+1冗余。可管理性好。该产品标配多种通讯和管理卡，232，IP45，继电器接口，EPO，功能强大。柜体为黑色，19英寸机架式外观。与服务器机柜外观一致，可直接放在机房里面，和负载机柜并排安放。减少中间环节，提高系统可用性。降低其他配套系统的投资,缩短安装施工时间。采用外部维修旁路开关，提供真正意义上的不间断供电。机房建设方案-UPS、配电、机柜部分占地面积小。只有2个服务器机柜柜体，只操作一套系统，操作简单，降低误操作的可能性，提高可用性。机房建设方案-UPS、配电、机柜部分五、SYPX10系列模块化UPS5.1SYPX10UPS图1为10KVAN+1模块化UPS主机与模块化电池柜，均为19英寸机柜式外观，黑色。SYPX10UPS主机采用2套冗余控制系统，CANBUS总线数据通讯模式，数据传送高速可靠，控制精度高，系统可用性高。该UPS机柜最多可安装10个16KVA/KW功率模块，形成10KVA或144KVAN+1冗余输出。内置公用的10KVA静态旁路模块，可热插拔更换。为全模块化设计结构。图1热升级模块化电源分配无需停机就可安全扩展或维护&无需雇用昂贵的电气承包商扩展开关（Subfeed）两个10A扩展开关(subfeed)可将附加的配电集成到您的数据中心集成化的电源分配&电池柜(前面为电源分配/后面为电池)留出更多的空间放置IT柜&有助于将数据中心的必要空间降到最小热更换内置静态旁路开关在严重过载或出错的情况下，无需中断，将负载从UPS转到市电上冗余的智能模块通过备份主智能模块来提高可用性16kW功率模块灵活升级能力，支持N+0或N+1配置，全全额定逆变器提供更多的有效功率回转系统旁路当维护时将关键负载与UPS隔离机房建设方案-UPS、配电、机柜部分5.2SYPX10系列模块化UPS内部控制连接图（图2）图2可以发现，每个模块均会受两个控制模块的控制，可用性非常高。ControllerAreaNetworkCANBUS控制器局域网总线控制系统电池模块功率模块静态旁路模块电池监控模块控制模块控制模块液晶显示模块RS232通讯模块3个通讯插槽模块机房建设方案-UPS、配电、机柜部分5.3SYPX10系列模块化UPS系统图（图3）工作原理图内部电池外部电池电池开关静态旁路输入部分输出部分功率模块机房建设方案-UPS、配电、机柜部分六、SymmetraPX10KVAUPS系统简介SymmetraPX10KVA采用单机N+1冗余模块化热插拔技术，为机柜式外观结构。通过了机房的电磁兼容和电磁抑制测试，可直接安装在机房里面。与服务器机柜并排摆放。模块化结构在IT设备上已被广泛使用（如：PC机，服务器，小型机等）。模块化结构可以使得系统结构更加清晰，降低系统的复杂度，提高系统的可靠性；热插拔技术可以使得系统的配置随需要任意调整。模块化结构大大降低了设备维修时间，方便及时排除故障，保障系统的连续运行；模块化结构可以实现单机冗余，且冗余度可以随负载量的变化自动调整，其可用性要高于两台普通UPS并联；模块化结构减少了备件的数量，避免购买大量备品备件，浪费资金；模块化结构还使得电池配置很简单，降低成本。不用考虑单机30分钟，还是并机30分钟。6.1SymmetraPX10KVA结构介绍6.1.1Symmetra3-Phase10KVA/KWUPS机柜Symmetra™PX安装在42U机柜中；Symmetra™PX机柜最多能够支持机房建设方案-UPS、配电、机柜部分10个电源模块，向系统提供总共144KVA/KWN+1的容量；可以从机柜的前面对电源模块、静态开关、MIM和RIM智能控制模块、内部低压电源卡进行热插拔操作。电源模块（图4）电源模块实质上是一个不带电池的独立UPS。每一个电源模块最大可支持16KVA/16KW的功率。用户每添加一个电源模块，就可使Symmetra™PXUPS增加16KVA/16KW容量（或使UPS的冗余度得到提高）。图4Symmetra™PX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，因此可以使可用性达到最优。这就使得Symmetra™PX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：•带输入功率因数校正的PFC电路•带有交流断路开关的输出逆变器•电池充电器•微处理器控制的容错逻辑电路机房建设方案-UPS、配电、机柜部分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测和管理。MIM是SYPXUPS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最多2个SmartSlot端口、其中一个是计算机端口，和最多2个PowerView显示器。通过使用RIM，MIM可以进行热插拔操作而不会给负载带来任何风险；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。冗余智能模块这是一个确保智能冗余的“备用大脑”，冗余智能模块和主冗余模块一模一样（使用相同的部件号：SYMIM4）；当MIM出现故障或被取下时，就由它来负责系统的运转；通过使用MIM，该模块可以进行热插拔而不会对负载构成任何威胁；也可以通过将系统置于维护旁路再取下该模块（如果没有使用MIM）静态转换开关（图5）一旦在SY3P系统内出现灾难性的故障（即：多个电源模块同时出现故障），该开关可以为客户提供一个“安全网”。静态转换开关重新设置电源输入回路，并在激活时直接向负载提供保护。逆变器故障时静态开关的转换时间是4ms，可在125%额定功率时持续工作。这就意味着无需任何机械接触器就可持续运转，从而防止熔断组件的保险丝。静态转换开关只能由经过训练的人员进行热插拔。系统电源卡机房建设方案-UPS、配电、机柜部分SYPXUPS包括两个系统电源卡，并以N+1的方式配置向主智能模块和冗余智能模块供电。与双电源服务器内的电源功能类似，电源卡以并联方式供电，一旦出现故障，每个电源卡都可支持满负载；当电源卡出现故障时，用户可通过软件和PowerView获得告警信息；系统电源卡也是可热插拔的组件。PowerView显示器PowerView显示器是一个LED显示模块，安装在每个SY3PUPS机柜前端的铭牌处；该模块带有一个4x20LCD，4个按钮以及基础状态灯和蜂鸣器；该模块可以通过RS232UPS链路与SY3PUPS进行通信。SmartSlot通讯插槽每个SYUPS都装有一个Web/SNMP卡和两个空的SmartSlot，用户可以利用APCSmartSlot附件进行配置。这些SmartSlot位于机柜系统I/O单元前端的下部。直流断路器直流断路器控制SymmetraPX系统的直流总线上的直流电流；该断路器是为了保护系统不受直流总线故障影响的一个过流设备。UPS输出分配+系统旁路：一个36孔配电盘每个带系统旁路的PDU都装配有一个36孔配电盘；36孔”就是指每个板上有36个孔，在PDU上总共有36个孔可以用来安装断路器（可选16A或32A单相或三相）。每个孔都可以提供230伏的单相电源；每个孔可提供的安培数则取决于每个所用断路器的规格。位于配电盘上的零线排是额定规格的200%；配电柜带2个三相10A输出开关。3个维护旁路面板当与Symmetra_PXUPS系统结合使用时，带系统旁路的PDU会装配有一机房建设方案-UPS、配电、机柜部分个维护旁路面板。维护旁路采用一种三断路器机制，能够使SYPX与公共市电隔离。维护旁路系统采用了与Silcon类似的形式。输入旁路断路器标记为Q1，输出旁路断路器标记为Q2，而旁路断路器被列为Q3。在前面板上有一个示意图，用于说明电气途径。一旦维护旁路系统需要进行维修或更换，则必须关闭PDU的电源，并同时断开变压器的主输入断路器。维护断路器采用的是自螺纹孔的固定方式。因此，当需要维修或更换断路器时，只需要打开前面板即可。6.2SymmetraPX10KVA给用户带来的益处A.优化投资由于IDC机房的特殊性，负载的增加并不一定会完全按照用户的预计来增加，经常会发现，用户按照预计先购买了很大功率的UPS供电系统，运行几年后负载量才15-30%，造成资金的大量占用和浪费。对于CEO来讲，如果能随意按照负载的增加而采购UPS电源，是他追求的目标。而SymmetraPX10KVA完全能作到这一点。B.加快装配速度由于SymmetraPX10KVA系统是根据用户的实际情况，在APC的工厂内量身订制，且都采用模块化热插拔的结构。产品运到现场以后，无需复杂的安装过程，只需要将模块插入相应的插槽内，从而可以大大加快在用户现场的装配速度，减少施工时间。对于以后负载的扩容非常方便。C.适应不断变化的需求技术革新通常每隔1.5到3（行业平均值）年就发生一次。随着业务的不断发展，机房环境会发生一些变化或调整，电力基础设施和物理基础设施都必需适机房建设方案-UPS、配电、机柜部分应并满足这些要求。更换机柜上的设备会导致诸多问题，如：重量密度不同、安装要求不同（如：Dell公司的服务器不适宜安装在Compaq机柜上）、单电源设备与双电源设备不匹配、交流设备与直流设备不匹配等等。例如，双电源服务器不容易得到为单电源服务器设计的基础设施的支持，反之亦然。SymmetraPX10KVA完全可以适应这些变化。提供预测性故障分析预测性故障分析过去一直是数据中心电源系统难于实现的。客户一直依赖于劳动力密集的预防维护操作、红外线探测等作为他们检查核实潜