·應(yīng)用領(lǐng)域:
■通信系統(tǒng);
■金融系統(tǒng);
■工業(yè)自動化系統(tǒng);
■互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心(IDC);
■多媒體數(shù)據(jù)中心(MDC);
■其他重要負載系統(tǒng)。
·方案特點:
■外觀設(shè)計:標準19寸黑色機柜;
■可維護性:在線熱拔插,無需轉(zhuǎn)旁路;
■綠色節(jié)能:高效率、低熱損耗、對電網(wǎng)無污染;
■可擴展性:實現(xiàn)在線擴容,在線升級,在線維護;
■高性價比:降低用戶初期購置及后期擴容維護運營成本;
■高可靠性:采用冗余技術(shù),消除單點故障瓶頸,為關(guān)鍵負載提供可靠電源保護;
■高可用性:用戶可隨時對系統(tǒng)進行維護,無須等到停電時再檢修,有效降低故障隱患;
■高抗干擾性:保證無論來自市電或UPS供電本身的“電源干擾”盡可能地被消除,包括傳導(dǎo)干擾與輻射干擾。
·模塊化方案概述:
模塊化UPS采用標準的19英寸機柜結(jié)構(gòu)設(shè)計,每套系統(tǒng)由靜態(tài)開關(guān)、系統(tǒng)監(jiān)控、功率模塊、外接電池及電池柜組成。其中功率模塊可并聯(lián),平均分擔(dān)負載。如遇故障自動退出系統(tǒng),由其它功率模塊來承擔(dān)負載,既能水平擴展,又能垂直擴展。全新的冗余并機技術(shù)使設(shè)備無單點故障,以確保電源的高可用性。所有的模塊可以實現(xiàn)熱插拔,可以實現(xiàn)在線更換、維修,是高可靠的電源保護方案。
(1)靜態(tài)開關(guān)
靜態(tài)開關(guān)模塊主要用于逆變輸出和交流旁路電源之間的快速切換,以全面提高系統(tǒng)的供電安全性和可靠性,接收兩組AC輸入,選擇一組輸出,在線工作情況下,靜態(tài)開關(guān)將功率模塊逆變輸出連接到系統(tǒng)輸出上,如果功率模塊在某一特定時間內(nèi)不能夠提供足夠的電壓,靜態(tài)開關(guān)將立即切換到旁路電源。
靜態(tài)開關(guān)采用國外先進的大功率晶閘管,可以實現(xiàn)零切換,同時具有較強的抗沖擊和抗短路能力,使系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性大大提高。內(nèi)部具備自檢功能、互鎖功能、系統(tǒng)輸出異常保護功能、瞬間掉電保護功能、輸出過載、短路保護功能。具備RS485接口,集成了MODBUS通訊協(xié)議,同時標配輸入輸出干結(jié)點卡。整個靜態(tài)開關(guān)旁路支持在線熱插拔,可實現(xiàn)在線更換不影響對負載供電。它還具備UART通信功能,可與系統(tǒng)監(jiān)控、模塊單元進行通信,隨時發(fā)送和接收工作指令及各種告警信息。
(2)系統(tǒng)監(jiān)控
系統(tǒng)監(jiān)控對系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集由32位高效數(shù)字信號處理器完成。顯示器采用320X240的帶觸摸LCD,可以同時支持觸摸操作和按鍵操作,滿足不同的操作使用習(xí)慣,簡便靈活??商峁㏑S232、RS485通訊接口,標配多路輸入輸出干結(jié)點卡。可選配TCP/IP擴展卡和GSM短信報警器進行遠程網(wǎng)路監(jiān)控。系統(tǒng)監(jiān)控分為三個區(qū)域:狀態(tài)指示燈區(qū)域、數(shù)據(jù)信息顯示區(qū)、按鍵操作區(qū)。狀態(tài)指示燈區(qū)通過LED的不同狀態(tài)向用戶提供簡單的系統(tǒng)狀態(tài)信息,LCD數(shù)據(jù)信息顯示區(qū)通過LCD顯示屏向用戶提供詳細的系統(tǒng)狀態(tài)信息,系統(tǒng)監(jiān)控顯示:系統(tǒng)數(shù)據(jù)(SYSTEM)、模塊數(shù)據(jù)(UPSMDULE)、歷史事件記錄(EVENTS)、功能設(shè)定(SETUP)四個操作界面。采用中英等多種語言顯示,可隨需切換。為用戶提供友好的操作界面,所有操作均實現(xiàn)圖形界面,簡單明了,用戶操作按鍵時,LCD顯示屏都有相應(yīng)的信息顯示,使用戶有較佳的操作體驗。
(3)功率模塊
功率模塊采用多制式在線式雙變換技術(shù),將市電整流、濾波、穩(wěn)壓后變換為直流電,該直流電在為后級逆變電路供電的同時又通過獨立的數(shù)字充電器對電池組進行充電和智能化管理,后級逆變電路為一高效率的三階正弦波調(diào)制電路,再將直流電重新逆變?yōu)榻涣麟姙樨撦d提供穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、持續(xù)、可靠的電源。其交流輸入為三相市電,輸出直流為±240V為專用電池組充電,輸出交流為三相正弦波交流電壓。
模塊內(nèi)部具有開機自檢功能、交流輸入過/欠壓保護、交流輸出過/欠壓保護、輸出過載保護、短路保護、過溫保護、輸出異常自動脫離保護、電池過放電保護等。
模塊具備完善的保護功能及智能通信接口,可與系統(tǒng)監(jiān)控器進行通信,隨時發(fā)送和接收工作指令及各種告警信息。
模塊內(nèi)部具備完整的UPS功能,集整流、逆變、充電和控制于一體,不需要外接同步控制信號或其他控制手段,模塊即可正常工作,減少了系統(tǒng)運行瓶頸,提高了可靠性。
有效的模塊防塵設(shè)計:IP防護等級為(IP30),正面防護面網(wǎng)和濾網(wǎng)可在線拆卸清洗,所有電路板均噴涂三防漆,提高系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性,可以在惡劣的環(huán)境中使用。
標配SNMP卡,采用HTTP協(xié)議、SNMP協(xié)議、TELNET協(xié)議等??蓪PS中市電狀態(tài)、電池狀態(tài)、旁路狀態(tài)、逆變狀態(tài)、自檢狀態(tài)、開機狀態(tài)和輸入電壓、輸出電壓、負載百分比、輸入頻率、電池電壓、電池容量、電池放電時間、UPS機內(nèi)溫度、周邊環(huán)境溫度等等UPS電源的運行情況一目了然,提高UPS電源保障系統(tǒng)的管理效率和管理品質(zhì)。選用開放的Windows7、Unix、Linux操作系統(tǒng)平臺。
可以選配備溫濕度傳感器,插入多功能網(wǎng)卡,通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對機房環(huán)境的溫濕度監(jiān)控和報警。
智能化配電系統(tǒng)
該系統(tǒng)為UPS電源的輸入和輸出一體化配電集成系統(tǒng),與UPS主機配套使用,內(nèi)含UPS的輸入開關(guān)、輸出開關(guān)和維修旁路開關(guān)以及系統(tǒng)的總輸入開關(guān),主開關(guān)均配置輔助觸點,內(nèi)含電流傳感系統(tǒng),并與UPS主機通訊。
該配電系統(tǒng)由輸入配電單元、分路輸出配電模塊、監(jiān)控模塊、隔離變壓器組成。輸出配電單元每個配電模塊配置了18個輸出分路,每個分路的電流從6A-32A隨需設(shè)定,并根據(jù)現(xiàn)場負載的配置及變化情況調(diào)整三相平衡,配電系統(tǒng)可安裝最多6個即插式配電模塊,配電模塊數(shù)量可選。
該配電系統(tǒng)與UPS主機同尺寸外觀,同顏色。標準配置為:液晶顯示器、UPS維護旁路面板(含系統(tǒng)總輸入開關(guān)、UPS輸入開關(guān)、輸出開關(guān)、維修旁路開關(guān),為帶輔助觸點開關(guān))。檢測電路主板,三相輸入輸出的電壓和電流傳感器組件,中線電流、地線電流傳感器,外接EPO信號接口。
可選裝輸入K值隔離變壓器和支路電流監(jiān)控器。
該配電系統(tǒng)可配備網(wǎng)卡,能夠通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控該配電柜的參數(shù)、狀態(tài)和歷史紀錄以及報警信息,能網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控配電柜的輸入輸出三相電壓、電流、頻率、中線電流、地線電流、每相的KVA數(shù)、KW數(shù)、功率因數(shù)、支路電流等并可設(shè)定電流高低電壓報警門限值,可選裝輸入K值隔離變壓器和支路電流監(jiān)控器。
外接電池及電池柜
電池采用免維護全封閉蓄電池,電池容量和品牌可根據(jù)需要進行配置,靈活的電池接入方式,可配置30-44節(jié),減少電池電壓和數(shù)量,提高電池組的使用壽命。電池安裝可根據(jù)實際的應(yīng)用靈活選擇,即可以是組裝式電池柜,也可以是開放式多層多列電池架,亦可以選用與UPS主機同品牌同外觀同顏色的電池柜內(nèi)。
·模塊化單機可靠性分析
評估UPS系統(tǒng)履行職責(zé)的可靠性,不僅要考量UPS的MTBF,還要考量UPS的MTTR及市電的MTBF。當(dāng)UPS發(fā)生故障的同時市電也發(fā)生故障時,負載將會失去電力,也就是說UPS關(guān)鍵職責(zé)的失效。負載暴露在沒有保護的市電之下的時間長短取決于維修時間的長短。如果維修一臺UPS需一周時間,而市電的平均無故璋時間也是一周,那么,UPS發(fā)生故障時,負載將很可能失去電力。如果UPS的MTTR是1小時,那么市電的MTBF將不會對關(guān)鍵負載的失效概率產(chǎn)生很大影響。很顯然,降低UPS的 MTTR將會降低對關(guān)鍵負載的失效概率。降低UPS的MTTR最好的方法就是盡量減少可能影響UPS維修的因素 。模塊化單機UPS因為具有在線熱插拔的功能,自然是較好的選擇。
從設(shè)計原則上講,承擔(dān)供電任務(wù)的整個電源系統(tǒng)都必須采用具有高度“容錯”功能的冗余式的供電方案,以確保無論是在市電電網(wǎng)出故障時或是在任何模塊(包括系統(tǒng)控制模塊)發(fā)生故障時,還是在進行日常維護/檢修操作時或因故致使保險絲燒毀/斷路器開關(guān)“跳閘”時,互聯(lián)設(shè)備均應(yīng)由“在線式UPS”的逆變器電源來供電,而不應(yīng)進入由普通的市電電源/應(yīng)急備用發(fā)電機組經(jīng)UPS的交流旁路來供電的狀態(tài)。
綜上所述,模塊化單機UPS具有較長的履行職責(zé)平均無故障時間(MTBF),較小的平均維修時間 (MTTR)及較強的抗市電干擾風(fēng)險能力及高度“容錯”功能,是高可靠的電力保障方案。
·模塊化單機UPS方案圖:
運行示意圖:
供電原理圖: