机房装修与配电系统设计方案

机房装修与配电系统设计方案内容摘要：

一个大的数据机房内分开几个区域，每个区域配置一套或两套（冗余备份） 3A3 UPS 供电系统，直接放置于该区域负载旁边，通过机柜上的配电盘进行供电。 这样，每个区域内是集中供电、集中管理，而区域间是独立开的分散供电，布线也是独立的。 3A3 UPS 这种供电方式具备分散式的 “配置灵活、允许逐步投资，不容易产生大面积瘫痪 ”的优点，也具备集中式的 “易于管理 ”的优点。 人性化的操作介面及完善的电源管理软件 并机系统采 用大屏幕中文 LCD 作为操作介面，操作和信息读取一目了然。 10 搭配最新版的监控软件 WINPOWER2020，电源管理变得更加容易。 如果选配WEBPOWER、 SNMP 卡，更能实现远程监控。 极高的系统可用性 如果 UPS 在冗余两个 UPS 模组以上， UPS 的可用性可达 %以上，MTBF（平均无故障时间）长达 1500 万小时以上。 最少的停机检修时间 如果故障的 UPS 模块数少于等于冗余的 UPS 模块数，可以在不影响其它模块工作的情况下在线更换故障的 UPS 模块，这种情况下停机检修时间为零；如果故障的 UPS 模块数大于 冗余的 UPS 模块数，由于是采用更换 UPS 模块的方式进行维护，所以停机检修时间不会超过 5 分钟。 、技术性能 所谓高端大功率 UPS 应用市场，一般是指输出功率要求大、输出质量要求好、电源的可靠性和可用性也要求高的计算机与网络系统应用领域。 该应用环境一个明显特点就是设备较多、负载额定输入功率较高、负载所支持的是企业的重要数据系统，这些系统基本上为不停机系统。 如由计算机网络技术及通信事业迅速发展而带动起来的信息产业，对 UPS 电源就提出了保证高质量纯净正弦波电源，以及市电失电时须在毫无时间中断的条件下向负载供电 ，同时还要求对用户数据或程序提供免遭丢失和破坏保护极高要求。 而动态保存和实时记录了大量客户数据资料的银行、证券、电信、移动等系统的数据库设备，则要求供电系统不但保持永不停顿的高质量电源支持，而且保证电源不能有任何干扰来影响数据库系统的准确性和可用性。 为此，高端 UPS 电源都普遍采用了多种先进技术，形成了多种技术特色的在线式 UPS，以此来保证电源满足这些用户的要求。 电压补偿双变换在线式 UPS：采用了电压补偿技术的双变换在线式 UPS，其结构特点同样具有两个可以双向传输功率的四相限高频逆变器。 其中，逆变器 1串联在 主电路中，输出变压器副边高频调制波对输入电压进行切割，因为采了SPWM（正弦脉宽调制）方式，经电感电容取平均值后形成正弦电压波，幅值可大可小，极性可正可负，能连接变化，这样就可以输入电压进行补偿，从而保证输出电压的稳定性。 当输入电压大于输出电压时，逆变器 1 吸收功率，对输入电压形成反补偿，所吸收的功率以电流形式通过逆变器 2 送到负载；当输入电压小于输出电压时，逆变器输出功率，对输入电压形成正补偿，所输出的功率由逆变器 2 以电流方式从电网中取得，再转送给逆变器 1。 由于逆变器 1 控制部分以正 11 弦波信号为基准来反馈主电路电 流信号，这样就可以保证流过逆变器 1 的电流为正弦波，而当负载电流有谐波畸变时，则由逆变器 2 吸收，所以逆变器 1 可等效为一个正弦波电流源。 逆变器 2 反馈输出电压，保证输出电压稳定不变，当输入电压偏离输入电压额定值时，差值由逆变器 1 承担，所以逆变器 2 又等效为一个电压源。 APC Silcon DP300E 就是一款采用了电压补偿技术的双变换在线式 UPS。 与传统在线式相比， Silcon DP300E 是一种纯在线式 UPS，其逆变和控制电路可随时监视并参与对输出电压的调整，具有完备的在线调整功能。 特别是当电网出现过高、过低、 失压等故障时，由电网供电向电池供电的切换时间为零；另外 Silcon DP300E 保留了输出电压稳定精度、负载动态响应、输出波形失真度、三相电压不平衡度、三相负载不平衡能力、频率跟踪能力和频率稳定度、抗干扰能力等在线式 UPS 高性能指标，同时又解决了在线式对电网污染的公害，尤其是它效率高、可靠性高和输出能力强特点，是传统在线式完全不可比拟的。 所以，采用了高频双向逆变串并联补偿技术的在线式 UPS，是一款性能优异、具有重要意义的现代新型高端大功率 UPS 的典型代表，其应用前景十分看好。 具有管理功能的智能网络化 UPS 系统：为了满足对用户数据或程序提供保护和对 UPS 电源实行异地操作、控制与管理的要求，克服传统 UPS 与计算机负载和通信设备间互为独立、相互之间无任何协调关系的弊端，人们普遍在在线式或在线互动式大功率 UPS 主机输出端增设了 DB RS23 R485 等接口，以及SNMP（简单网络管理协议）卡或 AS/400 通信接口，利用专用通信电缆或经调制解调器同计算机服务器、路由器、网关等设备上相对应的通信接口相连，并在微机或微机网络管理平台上装上能适应各种操作系统运行环境的具有电源监控功能的软件，使之成为智能网络化 UPS 电源 管理系统。 这种具有智能网络管理功能的 UPS 供电系统，可为行业大型数据中心提供完善的管理机制。 高可靠性冗余式 UPS 电源系统：对于银行结算中心、电信计费中心等行业大型数据中心，以及航空管理系统、大规模集成电路流水生产线等精密生产环境，往往对 UPS 供电系统提出了故障率为零的极高要求。 然而，即使平均无故障时间已达 24 万小时的高质量的大型 UPS 系统，也无法保证故障率为零。 目前，比较可取的方法就是采用具有容错功能的冗余配置方案，所谓 “容错 ”是指在配有多台 UPS 电源的整个 UPS 供电系统中，在自动将有故障的电源 “脱机 ”进 行检修的同时，整个 UPS 供电系统中其它正常 UPS 电源必须继续向用户提供万无一失的 12 高质量电源。 由于在冗余式 UPS 电源供电系统中，采用了多台 UPS 电源组合起来共同承担向负载供电的任务，因此如何正确地保证多台 UPS 电源所输出的高品质交流电以同频率、同相位和同幅度方式运行，是能否成功地实现多机 UPS冗余供电的关键。 现在普遍采用的方法是主从 “热备份 ”冗余配置和直接并机冗余配置方案两类。 前者的最大优点是对 UPS 单机的同步跟踪特性要求不高，因为处于 “热备份 ”的两台 UPS 电源几乎是处于相互独立互不干扰的单机运行状态之中，仅 在主从 UPS 切换操作期间（最多不超过 10ms）才会要求两台逆变器电源做到同频率、同相位和同幅度输出，这样任何具有市电同步跟踪性能的不同品牌UPS 之间都可以进行这种配置。 后者则包括了 1+1 型直接并机方案、 “导航型 ”直接并机方案、 “并机柜 ”多机并机方案、多逆变器功率驱动模块直接并机方案和双总线冗余供电方案等。 其中 1+1 方案是指在两台具有相同额定输出功率和相同型号的 UPS 上，通过各配置一块 “1+1 并机逻辑控制板 ”的办法，将两台 UPS 逆变器输出端直接并联起来所形成的直接并联冗余供电系统。 总的来看，冗余式UPS 系统是 保证零故障率的有效手段。 、系统管理与维护 首先， UPS 需要智能化。 由于网络的发展，使网络管理员离受 UPS 保护的计算机、 UPS 的物理距离明显拉大了。 因此，在出现供电故障时，网络管理员可能来不及在 UPS 电池电量耗尽之前关闭计算机和 UPS 的电源，从而导致系统数据丢失，严重的还会损坏硬件。 另一方面，现代网络管理员一般都是 “日理万机 ”：要管理多台服务器和普通计算机，要管理集线器、路由器等网络设备，还要管理多台 UPS…… 管理点的增加，使网络管理员很难亲自到 “现场 ”监控每台设备，这就需要计算机及外设能 “自主 ”应付 一些可能预见到的问题，能进行自动管理和调整，如自动关闭宿主计算机的操作系统并关闭其电源、定时开关 UPS 本身等，并能将有关信息通过网络传递给操作系统或网络管理员，便于进行远程管理。 随着计算机、网络通信技术的发展， UPS 系统的智能化的重要体现则是丰富的软、硬件监控功能。 管理软件的主要功能是保护数据系统，在特定事件发生时通知用户和管理员并自动采取应急保护措施。 如业界广泛流行的 PowerChute Plus 等电源管理软件，在电力故障或 UPS 电能耗尽前，可通过 Email、传呼、弹出式消息等方式通知用户和 管理员，并能自动安全地保存应用程序数据、关闭操作系统。 此类 13 软件还可支持 Windows 95/98/20 NT、 NetWare、 Unix 等主流操作系统，并已获得了相应软件厂商的认证。 另外，这些软件还内嵌支持 Microsoft BackOffice、Lotus Notes、 SAP/R Oracle、 Apche Web Server 的自动保护功能，并可与业界流行的服务器管理工具如 CIM、 IBM Netfinity Manager、 DMI 等无缝集成，从而将 UPS 纳入整个网络管理体系之中。 它们还可根据用户需求定 制（如财务部门出于安全性考虑）定时开关被保护的计算机系统，如早上上班时间前开机，下午下班后关机等。 另外 UPS 必须具备自检功能，定期对主要元部件诸如电池、逆变器、旁路开关及控制电路的状况进行自检，如有异常则以寻呼等方式通知系统管理员，以防患于未然。 2. UPS 智能附件可提供特定环境下监控 UPS 系统的能力。 例如，电话拨号卡可通过电话拨号方式对 UPS 进行远程监控和自动寻呼；环境监测装置可实时监测机房温度、湿度、烟雾等状况并能自动报警；电源控制单元可对某一 UPS的输出口分别进行远程开关等。 另外， UPS 厂商还开发了 适用于机架式安装的机型，从而使 UPS 系统在安装、监控上与信息系统实现完美的统一。 可以说， UPS智能附件可把 UPS 系统与计算机、网络通信系统的管理与服务纳入同一体系。 3. 一般而言，企业级用户选用的 UPS 数量多、机型复杂、分布区域广、管理工作量大、效率低。 针对这一情况， UPS 厂商开发了丰富的集中监控功能。 代表性的产品有 SNMP 适配卡、 SNMP 代理软件、 SNMP 管理平台等，这些产品遵循 SNMP 协议、 MIB II 标准，支持流行网管平台如 HP Open View、 Sun Net Manager、 IBM NetView、 Tivdi TME、 CA Unicenter TAG、 Cabletron Spectrum 等。 此类产品的推出，使系统管理员可以在局域网、广域网、 Inter 及 Intra 等层次对 UPS 进行远程和集中监控，极大地减轻管理员的工作量，提高信息系统的可用性，最终提高企业的生产力和竞争力。 其次， UPS 也需要网络化。 以前的概念是，一台计算机配一台 UPS，或者说一台 UPS 只负责一台计算机的正常运行。 正如在网络中需要使用网络打印机来为多个用户服务一样，在网络时代，同样需要 “网络 UPS”，它拥有更大的蓄电 量，可以同时为多台计算机或其他外设服务，并能够通过某种机制达成负载之间的动态配置。 Inter 时代已经到来，代表性的技术是电子商务（ Emerce）、语音 IP（ Voice IP）和企业资源规划（ ERP），这一切无不以网络的可用性为前提。 因此， 14 将 UPS 系统与 Inter 技术紧密集成，增加整个信息系统的易用性（ Usability）比以往任何时候更有意义。 虽然传统的技术如电话拨号、 SNMP 协议、 Tel 等已实现了对 UPS 的远程和集中监控，但这些技术通常要求特定的设备配置和操作技能。 随着 Inter 的普及， UPS 厂商如 APC 已推出了可使用浏览器监控 UPS的产品如 Web/SNMP Card、 MasterSwitch、 Web Device Manager 等。 同时， Inter本身也要求 UPS 系统为其提供更高的可靠性。 虽然只是一个开端，但毫无疑问使用 Inter 技术监控 UPS 系统将成为未来 UPS 技术的主流之一。 、选型因素 高端大功率 UPS 因其输出功率大、输出电源质量要求高、负载基本上为不停机系统，使之基本上都是可管理的智能型大功率在线式 UPS，这样也就局限了用户的选择范围。 所以，企业 在选择高端 UPS 时的基本方法应该是：首先要确定如何正确评价一台 UPS 品质优劣的方法；其次是要确定自己选择 UPS 所从事的主要作用和要达到的目的，从两方面来设计一项 UPS 供电系统的最佳方案；最后再来选择在设计中需要的 UPS 设备。 用户既要关注 UPS 电源的常规技术指标，又要区别容易形成误导的方面，既要重视 UPS 必须重视的功率因数和可靠性，又要了解先进的电路设计和系统配置，重视管理软件和附加解决方案是否满足要求。 选择 UPS 产品时需要注意的几个问题：任何用户在选择 UPS 设备时，一定要注意如下几个问题：简单地以 UPS 电 路结构形式来判断所选产品的优劣是绝对错误的，而应该以具体的性能指标和使用要求来确定；片面强调某些常规输出性能指标，对 UPS 技术功能和使用方法缺泛全面了解是不正确的；只注意局部负载的。