UPS電源后備延時時間計算方法：
(電池容量X電池工作電壓)/設備功率=可延長時間(小時)。
例如:1000VA 的UPS電源內置12V電池7AH二只,帶400W的設備。
計算方法：電池容量7AHX電池工作電壓24V/設備功率400W=0.42小時，換算成分鐘約為：0.42X60=25分鐘左右。
UPS備用時間的長短是由UPS的儲能裝置決定的，現(xiàn)在的UPS一般都用全密封的免維護鉛酸蓄電池作為儲能裝置，電池容量的大小由“安時數（AH）”這個指標反映，其含義是按規(guī)定的電流進行放電的時間。相同電壓的電池，安時數大的容量大；相同安時數的電池，電壓高的容量大，通常以電壓和安時數共同表示電池的容量，如12V/7AH、12V/24AH、12V/65AH、12V/100AH。
后備式UPS一般內置4AH或7AH的電池，其備用時間是固定的；在線式與在線互動式UPS有內置7AH電池的標準機型，也有外配大容量電池的長效機型，用戶可以根據需要實現(xiàn)的備用時間而確定配備多大容量的電池。
蓄電池是UPS的重要組成部分，占有很大的價值比重，并且其質量的好壞直接關系到UPS的正常使用，所以應慎重選擇有質量保證的正牌蓄電池。
隨著互聯(lián)網、物聯(lián)網、云計算和大數據產業(yè)的加速發(fā)展,我國數據中心產業(yè)也進入了大規(guī)模的規(guī)劃建設階段。2010年我國數據中心總量已超過50萬個,市場總規(guī)模達到92億美元,該市場在2010年至2015年仍保持兩位數的增長率,2015年該市場規(guī)模達到約157億美元(見圖1)。
目前大多數數據中心存在能耗較高,年耗電量超過全社會用電量的1.5%,電能使用效率(PUE)仍大于2.2,與國際先進水平相比有較大差距,節(jié)能潛力巨大。同時數據中心產生大量的溫室氣體排放,消耗大量的水資源,其設備廢棄后造成較大污染,給資源和環(huán)境帶來巨大挑戰(zhàn)。
2 傳統(tǒng)通信機房“光進銅退”現(xiàn)狀
隨著傳統(tǒng)語音短信業(yè)務受到OTT(OverTheTop)的沖擊以及數據業(yè)務的快速崛起,運營商也將錨點拋向IDC業(yè)務。互聯(lián)網行業(yè)爆發(fā)式增長、政府服務外包以及智慧城市等建設將給IDC服務行業(yè)未來幾年的發(fā)展帶來更廣闊的前景。預計到2016年,國內IDC市場規(guī)模將達548億元,年均增速超過30%。近年來,通信網絡技術的發(fā)展對“寬帶中國”戰(zhàn)略的實施奠定了基礎,國內電信運營商已全面啟動全光網絡建設,傳統(tǒng)的PSTN交換設備逐步被NGN軟交換和IMS替代,新設備的交換能力大幅提升,需要占據的空間減少,整改過后騰出的大量的通信機房數量較多、分布全國各地,為運營商IDC的建設提供了場地優(yōu)勢。加之利用自身網絡帶寬優(yōu)勢,運營商依然會在IDC市場上占據主導地位。
目前大部分IDC機房主要采用傳統(tǒng)UPS進行集中供電,數據中心需要獨立的電力電池室,集中給機房內的設備供電。隨著數值中心規(guī)模擴大,供電負荷不斷上升,需要安裝多套大容量的不間斷電源系統(tǒng),從而導致電力電池室的占地面積越來越大,機房的有效使用面積越來越小。重資產的投入以及廉價租金也為IDC建設帶來了很大阻礙,運營商如何減少初始投資、快速部署實現(xiàn)盈利和降低運營成本等問題面臨諸多挑戰(zhàn)。
3 分布式電源的供電原理及優(yōu)勢
(1)供電原理
針對傳統(tǒng)數據中心的UPS在IDC建設、應用及維護過程中遇到的問題,提出對應設計一款分布式機房電源——一種以磷酸鐵鋰電池為后備電源的分布式電源設備。該電源設備可以很方便地直接安裝在標準19英寸服務器機柜內,柜底部不超過2U空間位置,支持雙路市電輸入,后備時間1h左右。 特點是分布式供電,無需為該供電系統(tǒng)建設獨立的電力電池室,而且安裝維護方便,很適合運營商的IDC機房改造和中小型數據中心機房使用。如圖2所示。
分布式電源針對每一個機柜單獨提供后備電源,在市電正常情況下,分布式電源向服務器輸出交流電;當市電不正?；蛑袛鄷r,分布式電源切換到電池供電狀態(tài),通過磷酸鐵鋰電池箱輸出220Vac電源,切換時間小于10ms,不會導致服務器閃斷,從而保證設備的不間斷供電,如圖3所示。
(2)性能特點
①輸入功率因數達0.99以上無需外加任何濾波器,在各種線性或非線性、平衡與非平衡負載情況下,輸入功率因數達0.99以上。大大降低了輸入無功損耗,節(jié)約了運行費用。
②用DSP技術的高性能機器
采用先進的DSP芯片,高速實時檢測控制整流模塊和逆變模塊的工作狀況,同微型計算機控制系統(tǒng)一起共同實現(xiàn)全數字控制技術。在生產調測時,將設備的各種元器件內置電氣參數預置在ROM中,消除了可調器件因運輸震動和老化產生漂移的隱患。
③操作簡單,“一鍵開機”
操作顯示面板內容簡潔,按鍵功能標示明確,真正做到“傻瓜”式操作面板,同時逆變開機也可以直接通過“ON”鍵即可完成。
④標準機器與長效機器電池箱一體化設計
標準19英寸機架式設計,可十分方便地安裝在標準機柜內使用。
⑤ECO模式提供節(jié)能效果
在經濟運行模式下,當輸入市電在固定范圍內,直接由輸入市電向負載提供能量,逆變處于等待狀態(tài);當輸入市電異常時,立即轉為逆變供電。
ECO運行模式可高效節(jié)能,效率不低于98%,降低用戶使用成本。
⑥快速安裝、維護體積小,重量輕,調試維護簡單,配置靈活,可直接整機嵌入式安裝。
(3)優(yōu)勢
相對于傳統(tǒng)UPS供電系統(tǒng),分布式電源可靠性更高,故障發(fā)生時能夠降低故障范圍,同時供電距離縮短,回路阻抗降低,磷酸鐵鋰電池放電性能可以得到充分發(fā)揮,電纜的線徑將成倍減小,成本大大降低,可根據用電設備的不同要求及后備時間,合理配置電源。另外,采用分布式電源還可以提高資金利用率,具有快速部署、靈活配置的特點,用多少建多少,無需一次投入,可以避免浪費,避免電池控制的壽命損耗及電源系統(tǒng)空置的折舊損耗。
另外傳統(tǒng)不間斷電源到貨周期長,安裝調試復雜;分布式電源可以實現(xiàn)快速部署,安裝和配套方式靈活,適用于一些工期緊迫項目作為應急部署。對于老機房或者非IDC建筑機房,分布式電源改造要求低,承重要求少,機房可靈活選址。
4 分布電源和傳統(tǒng)不間斷電源解決方案對比(見表1)
5 結束語
數據中心的快速發(fā)展對用電設備的供電質量及建設提出更高的要求,分布式電源的出現(xiàn)，是對傳統(tǒng)UPS供電技術的探索和創(chuàng)新，能夠徹底解決傳統(tǒng)模式建筑中電源容量不足、電源利用率低，改造困難等問題，最大程度降低數據中心的建設成本和運營成本。目前，國內分布式電源技術越來越成熟，相關產品性能及穩(wěn)定性經過市場的驗證，相信有越來越多電源廠家對數據中心電源提出創(chuàng)新電源解決方案，產品標準和建設規(guī)范隨之完善，將在數據中心、運營商和醫(yī)療等行業(yè)獲得越來越廣泛地應用。
1 UPS的選型
對于普通用戶，在選購UPS時必須考慮技術性能、服務保證和產品價格，三大因素需綜合平衡、統(tǒng)籌兼顧。目前，可供信息網絡應用的UPS品種很多，我們一般所指的UPS大都為靜止變換式，它可分為后備式、在線式、在線互動式三大類。現(xiàn)在在國內UPS市場繁榮的背后，泥砂俱下，所以在選購時要注意以下問題：
(1)不要過分追求對UPS常規(guī)電性能指標的要求，諸如轉換時間、電壓和頻率穩(wěn)定度、波形失真度等。應該重視對UPS輸出能力和可靠性的考察。
(2)根據計算機設備的型號、規(guī)格及具體要求選擇UPS，注意兩者的匹配性能和兼容能力。
(3)依照需保護的項目和內容來選擇UPS，科學計算UPS的功率，保證功率值準確。
(4)選擇能夠提供優(yōu)質售后服務的供應商，注意產品的品牌。
(5)全面考慮負載設備所處理信息的重要程度，各種用電設施對電源質量的要求，電源安裝與空間要求及投資規(guī)模等。
(6)為聯(lián)網設備選擇UPS時，應重點考慮電源管理軟件的網絡管理能力和跨平臺管理能力。
(7)為電信設備選購UPS時，應重點考慮UPS帶非線性負載的能力，對噪聲的抑制能力及高可靠性。
不同的用戶對UPS類型的需求也是不同的，個人及家庭用戶可以考慮后備式UPS，它價格低廉，外形輕巧，是個人電腦的理想伙伴。而企業(yè)、事業(yè)用戶可以選購后備式UPS，也可考慮在線式UPS或在線互動式UPS。在選購UPS時應針對機房使用計算機的臺數，向商家詢問適合本系統(tǒng)的UPS容量。目前國內常見的LIPS品牌有APC、山特、梅蘭日蘭、實達、華為等。
2 UPS應用中的注意事項
UPS在使用時必須遵守其操作規(guī)程，并應注意以下事項：
(1)UPS要防止陽光直射，要留足夠的通風空間。
(2)使用UPS時，務必遵守產品說明書中的有關規(guī)定，保證所接的火線、零線、地線的要求，用戶不
得隨意改變其相互的順序。
(3)嚴格按照正確的開機、關機順序進行操作。避免因突然加載或減載時，UPS的電壓輸出波動過大，而無法正常工作。
(4)嚴禁頻繁地關閉和開啟UPS。一般要求在關閉UPS后，至少等待6秒鐘才能重新開啟，否則，UPS可能進入“啟動失敗”的狀態(tài)，即UPS進入既無市電輸出，又無逆變輸出的狀態(tài)。
(5)禁止超負載使用。UPS大啟動負載 控制在80%之內，如果超載使用，在逆變狀態(tài)下，時常會燒壞管子 。實踐證明：對于絕大多數UPS而言，將其負載控制在30%-60%額定的輸出功率范圍內是 佳工作方式。
(6)定期對UPS進行維護工作。清除機內的積塵，測量蓄電池組的電壓，更換不合格的電池，檢查風扇運轉情況及檢測調節(jié)UPS的系統(tǒng)參數等。
3 蓄電池組的維護
通常，UPS廣泛使用的是一種所謂無需維護的密封式鉛酸蓄電池，它的價格比較貴，一般大約占UPS總生產成本的1/3—1/2左右，因此正確對蓄電池組進行維護保養(yǎng)，是延長UPS使用壽命的關鍵。為此大家應努力做到：
(1)嚴禁對UPS的蓄電池組過電流充電。因為過電流充電容易造成電池內部的正、負電池板彎曲，電池板表面的活性物質脫落，造成蓄電池可供使用容量下降，以致?lián)p壞蓄電池。
(2)嚴禁對UPS的蓄電池組過電壓充電。因為過電壓充電會造成蓄電池中的電解液所含的水被電解成氫和氧而逸出，從而縮短蓄電池的使用壽命。
(3)嚴禁對UPS的蓄電池組過度放電。因為過度放電容易使電池的內部電池板表面 酸鹽化，其結果是導致蓄電池的內阻增大， 造成電池的永久性損壞。
(4)對于長期閑置不用的UPS，為保證蓄電池具有良好的充放電特性，在重新開機使用之前，先不要加負載，讓UPS利用機內的充電回路對蓄電池浮充電10—15小時以后再用;對于長期工作在后備狀態(tài)的UPS，通常每隔一個月，讓其處于逆變器狀態(tài)工作至少2～5分鐘，以激化UPS的蓄電池。
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