ups電源使用注意事項(xiàng)

數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)傳統(tǒng)不間斷供電系統(tǒng)存在的缺陷，提出并論證分布式電源方案應(yīng)用的可行性， 對分布式電源解決方案應(yīng)用推廣前景進(jìn)行展望。

1 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的加速發(fā)展,我國數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)也進(jìn)入了大規(guī)模的規(guī)劃建設(shè)階段。2010年我國數(shù)據(jù)中心總量已超過50萬個(gè),市場總規(guī)模達(dá)到92億美元,該市場在2010年至2015年仍保持兩位數(shù)的增長率,2015年該市場規(guī)模達(dá)到約157億美元(見圖1)。

目前大多數(shù)數(shù)據(jù)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(jìn)水平相比有較大差距,節(jié)能潛力巨大。同時(shí)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生大量的溫室氣體排放,消耗大量的水資源,其設(shè)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(jī)房“光進(jìn)銅退”現(xiàn)狀

隨著傳統(tǒng)語音短信業(yè)務(wù)受到OTT(OverTheTop)的沖擊以及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的快速崛起,運(yùn)營商也將錨點(diǎn)拋向IDC業(yè)務(wù)?；ヂ?lián)網(wǎng)行業(yè)爆發(fā)式增長、政府服務(wù)外包以及智慧城市等建設(shè)將給IDC服務(wù)行業(yè)未來幾年的發(fā)展帶來更廣闊的前景。預(yù)計(jì)到2016年,國內(nèi)IDC市場規(guī)模將達(dá)548億元,年均增速超過30%。近年來,通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展對“寬帶中國”戰(zhàn)略的實(shí)施奠定了基礎(chǔ),國內(nèi)電信運(yùn)營商已全面啟動全光網(wǎng)絡(luò)建設(shè),傳統(tǒng)的PSTN交換設(shè)備逐步被NGN軟交換和IMS替代,新設(shè)備的交換能力大幅提升,需要占據(jù)的空間減少,整改過后騰出的大量的通信機(jī)房數(shù)量較多、分布全國各地,為運(yùn)營商IDC的建設(shè)提供了場地優(yōu)勢。加之利用自身網(wǎng)絡(luò)帶寬優(yōu)勢,運(yùn)營商依然會在IDC市場上占據(jù)主導(dǎo)地位。

目前大部分IDC機(jī)房主要采用傳統(tǒng)UPS進(jìn)行集中供電,數(shù)據(jù)中心需要獨(dú)立的電力電池室,集中給機(jī)房內(nèi)的設(shè)備供電。隨著數(shù)值中心規(guī)模擴(kuò)大,供電負(fù)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(dǎo)致電力電池室的占地面積越來越大,機(jī)房的有效使用面積越來越小。重資產(chǎn)的投入以及廉價(jià)租金也為IDC建設(shè)帶來了很大阻礙,運(yùn)營商如何減少初始投資、快速部署實(shí)現(xiàn)盈利和降低運(yùn)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(shù)據(jù)中心的UPS在IDC建設(shè)、應(yīng)用及維護(hù)過程中遇到的問題,提出對應(yīng)設(shè)計(jì)一款分布式機(jī)房電源——一種以磷酸鐵鋰電池為后備電源的分布式電源設(shè)備。該電源設(shè)備可以很方便地直接安裝在標(biāo)準(zhǔn)19英寸服務(wù)器機(jī)柜內(nèi),柜底部不超過2U空間位置,支持雙路市電輸入,后備時(shí)間1h左右。最大特點(diǎn)是分布式供電,無需為該供電系統(tǒng)建設(shè)獨(dú)立的電力電池室,而且安裝維護(hù)方便,很適合運(yùn)營商的IDC機(jī)房改造和中小型數(shù)據(jù)中心機(jī)房使用。如圖2所示。

分布式電源針對每一個(gè)機(jī)柜單獨(dú)提供后備電源,在市電正常情況下,分布式電源向服務(wù)器輸出交流電;當(dāng)市電不正?；蛑袛鄷r(shí),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(shí)間小于10ms,不會導(dǎo)致服務(wù)器閃斷,從而保證設(shè)備的不間斷供電,如圖3所示。

(2)性能特點(diǎn)

①輸入功率因數(shù)達(dá)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(fù)載情況下,輸入功率因數(shù)達(dá)0.99以上。大大降低了輸入無功損耗,節(jié)約了運(yùn)行費(fèi)用。

②用DSP技術(shù)的高性能機(jī)器

采用先進(jìn)的DSP芯片,高速實(shí)時(shí)檢測控制整流模塊和逆變模塊的工作狀況,同微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)一起共同實(shí)現(xiàn)全數(shù)字控制技術(shù)。在生產(chǎn)調(diào)測時(shí),將設(shè)備的各種元器件內(nèi)置電氣參數(shù)預(yù)置在ROM中,消除了可調(diào)器件因運(yùn)輸震動和老化產(chǎn)生漂移的隱患。

③操作簡單,“一鍵開機(jī)”

操作顯示面板內(nèi)容簡潔,按鍵功能標(biāo)示明確,真正做到“傻瓜”式操作面板,同時(shí)逆變開機(jī)也可以直接通過“ON”鍵即可完成。

④標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器與長效機(jī)器電池箱一體化設(shè)計(jì)

標(biāo)準(zhǔn)19英寸機(jī)架式設(shè)計(jì),可十分方便地安裝在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜內(nèi)使用。

⑤ECO模式提供節(jié)能效果

在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式下,當(dāng)輸入市電在固定范圍內(nèi),直接由輸入市電向負(fù)載提供能量,逆變處于等待狀態(tài);當(dāng)輸入市電異常時(shí),立即轉(zhuǎn)為逆變供電。

ECO運(yùn)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(hù)體積小,重量輕,調(diào)試維護(hù)簡單,配置靈活,可直接整機(jī)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(shí)能夠降低故障范圍,同時(shí)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(jù)用電設(shè)備的不同要求及后備時(shí)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(diǎn),用多少建多少,無需一次投入,可以避免浪費(fèi),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(diào)試復(fù)雜;分布式電源可以實(shí)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(xiàng)目作為應(yīng)急部署。對于老機(jī)房或者非IDC建筑機(jī)房,分布式電源改造要求低,承重要求少,機(jī)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(jié)束語

數(shù)據(jù)中心的快速發(fā)展對用電設(shè)備的供電質(zhì)量及建設(shè)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(shù)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， 大程度降低數(shù)據(jù)中心的建設(shè)成本和運(yùn)營成本。目前，國內(nèi)分布式電源技術(shù)越來越成熟，相關(guān)產(chǎn)品性能及穩(wěn)定性經(jīng)過市場的驗(yàn)證，相信有越來越多電源廠家對數(shù)據(jù)中心電源提出創(chuàng)新電源解決方案，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和建設(shè)規(guī)范隨之完善，將在數(shù)據(jù)中心、運(yùn)營商和醫(yī)療等行業(yè)獲得越來越廣泛地應(yīng)用。

一個(gè)全面的機(jī)房工程一般包括：綜合布線、抗靜電地板鋪設(shè)、棚頂墻體裝修、隔斷裝修、ups電源、專用恒溫恒濕空調(diào)、機(jī)房環(huán)境及動力設(shè)備控制系統(tǒng)、新風(fēng)系統(tǒng)、漏水檢測、地線系統(tǒng)、防雷系統(tǒng)、門禁、監(jiān)控、消防、警示、屏蔽工程等。

一、概述

所謂智能建筑是綜合計(jì)算機(jī)、信息通信等方面先進(jìn)的技術(shù)，使建筑物內(nèi)的電力、空調(diào)、照明、防災(zāi)、防盜等，實(shí)現(xiàn)建筑物綜合管理自動化、遠(yuǎn)程通信和辦公自動化的有效運(yùn)作，并使這三種功能結(jié)合起來的建筑。由于智能建筑具有高效、節(jié)能、舒適等突出優(yōu)點(diǎn)，在各地迅速發(fā)展，引起普遍重視。中心機(jī)房由于其神經(jīng)中樞的地位和作用，被納入到智能建筑的核心工程之列。一個(gè)全面的機(jī)房工程一般包括：綜合布線、抗靜電地板鋪設(shè)、棚頂墻體裝修、隔斷裝修、ups電源、專用恒溫恒濕空調(diào)、機(jī)房環(huán)境及動力設(shè)備控制系統(tǒng)、新風(fēng)系統(tǒng)、漏水檢測、地線系統(tǒng)、防雷系統(tǒng)、門禁、監(jiān)控、消防、警示、屏蔽工程等。

二、下面就一些主要方面作一簡單地闡述。

1.防靜電地板鋪設(shè)

機(jī)房工程施工中，地面工程是一個(gè)很重要的組成部分，機(jī)房地板一般采用抗靜電活動地板?；顒拥匕逯饕蓛刹糠纸M成。a）抗靜電活動地板板面；b）地板支承系統(tǒng)，主要為橫梁支角（支角分成上、下托，螺桿可以調(diào)節(jié)，以調(diào)整地板面水平）。規(guī)格主要為600*600mm。鋪設(shè)高度：350±20mm，一般電阻值1×107—1×1010ω之間，分布載荷：大于1500kg/m2。

活動地板具有可拆卸的特點(diǎn)，因此，所有設(shè)備的導(dǎo)線電纜的連接、管道的連接及檢修更換都很方便?；顒拥匕逑驴臻g可作為靜壓送風(fēng)風(fēng)庫，通過帶氣流分布風(fēng)口的活動地板將機(jī)房 空調(diào)送出的冷風(fēng)送入室內(nèi)及發(fā)熱設(shè)備的機(jī)柜內(nèi)，由于氣流風(fēng)口地板與一般活動地板可互換性，因此可自由的調(diào)節(jié)機(jī)房內(nèi)氣流的分布?；顒拥匕逑碌牡乇砻嬉话阈柽M(jìn)行防潮處理（如涮防潮漆等），抗靜電地板安裝時(shí)，同時(shí)要求安裝靜電泄漏系統(tǒng)。鋪設(shè)靜電泄漏地網(wǎng)，通過靜電泄漏干線和機(jī)房安全保護(hù)地的接地端子封在一起，將靜電泄漏掉。

2.接地系統(tǒng)

機(jī)房應(yīng)安裝一個(gè)良好的接地系統(tǒng)，使電源中有一個(gè)穩(wěn)定的零電位，作為供電系統(tǒng)電壓的參考電壓，有一個(gè)良好接地線，計(jì)算機(jī)傳輸中的電源電壓及信號遇到或產(chǎn)生各種干擾時(shí)，就可以通過高、低頻濾波電容將其濾掉。此外，當(dāng)遇到雷電、機(jī)柜附近的強(qiáng)功率源以及電火花干擾時(shí)，良好的機(jī)房接地系統(tǒng)應(yīng)可以起到保護(hù)計(jì)算機(jī)的作用。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)良好的機(jī)房接地系統(tǒng)是相當(dāng)重要的，機(jī)房接地系統(tǒng)一般分為下述3種：直流地：這種接地系統(tǒng)是將電源輸出端通過地網(wǎng)接地一起，使其成為穩(wěn)定的零電位，這個(gè)電源地線與大地直接連通，并有很小的接地電阻；交流地：這種接地系統(tǒng)把交流電源的地線與電動機(jī)、發(fā)電機(jī)等交流電動設(shè)備的接地點(diǎn)連接在一起，之后再與大地連接；安全地：為了屏蔽外界干擾、漏電及電火花，所有計(jì)算機(jī)的機(jī)柜、機(jī)箱、機(jī)殼、面板及馬達(dá)外殼都需要接地屏蔽，該系統(tǒng)即可為安全地。一般要求：直流地電阻小于1歐姆，交流地接地電阻小于4歐姆，安全地接地電阻小于4歐姆。交流工作接地、安全保護(hù)接地、直流工作接地、防雷接地等四種接地宜共用一組接地裝置，其接地電阻小于1歐姆；接地系統(tǒng)的連接方式可采有輻射式，環(huán)形或方格矩陣式等多種形式，可以根據(jù)地理特征選擇不同的連接方式。

3.配電系統(tǒng)

1）ups不間斷電源

計(jì)算機(jī)機(jī)房負(fù)載分為主設(shè)備負(fù)載和輔助設(shè)備負(fù)載。主設(shè)備負(fù)載指計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)外部設(shè)備及機(jī)房控制系 統(tǒng)，這部分供配電系統(tǒng)稱為”設(shè)備供配電系統(tǒng)”，其供電質(zhì)量要求非常高，應(yīng)采用ups不間斷電源供電來保證供電的穩(wěn)定性和可靠性;輔助設(shè)備負(fù)載指空調(diào)設(shè)備、動力設(shè)備、照明設(shè)備、測試設(shè)備等，其供配電系統(tǒng)稱為”輔助供配電系統(tǒng)”，供電由市電直接供電。在要求較高的機(jī)房項(xiàng)目中，ups不間斷電源可采用直接并機(jī)技術(shù)其供配電系統(tǒng)稱為n+1冗余并機(jī)技術(shù)。它可以確保在有一臺ups出現(xiàn)故障時(shí)，仍然能夠?yàn)樗胸?fù)載提供不間斷高可靠的供電，并且在需要擴(kuò)容時(shí)，只需對現(xiàn)有的并機(jī)系統(tǒng)直接并聯(lián)，無須增加新的ups供電系統(tǒng)，可以有效地節(jié)約成本。機(jī)房內(nèi)的電氣施工應(yīng)選擇優(yōu)質(zhì)電纜、線槽和插座。插座應(yīng)分為市電、ups及主要設(shè)備專用的防水插座。

2）配電柜

機(jī)房往往采用機(jī)房專用配電柜來規(guī)范機(jī)房供配電系統(tǒng)，保證機(jī)房供配電系統(tǒng)的安全、合理。配電箱、柜應(yīng)有短路、過流保護(hù)，其緊急斷電按鈕與事故警示聯(lián)鎖。安裝完畢后，進(jìn)行編號，并標(biāo)明箱、柜內(nèi)各開關(guān)的用途以便于操作和檢修。配電箱、柜內(nèi)留有備用電路，作機(jī)房設(shè)備擴(kuò)充時(shí)用電。

4.精密空調(diào)系統(tǒng)

機(jī)房精密空調(diào)系統(tǒng)的任務(wù)是為保證機(jī)房設(shè)備能夠連續(xù)、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，需要排出機(jī)房內(nèi)設(shè)備及其它熱源所散發(fā)的熱量，維持機(jī)房內(nèi)恒溫恒濕狀態(tài)，并控制機(jī)房的空氣含塵量。為此要求機(jī)房精密空調(diào)系統(tǒng)具有送風(fēng)、回風(fēng)、加熱、加濕、冷卻、減濕和空氣凈化的能力。機(jī)房精密空調(diào)系統(tǒng)是保證良好機(jī)房環(huán)境的最重要設(shè)備，應(yīng)采用恒溫恒濕精密空調(diào)系統(tǒng)。

5.控制與門禁系統(tǒng)

控制布點(diǎn)機(jī)房中有大量的服務(wù)器及機(jī)柜、機(jī)架。由于這些機(jī)柜及機(jī)架一般比較高，所以監(jiān)控的死角比較多，因此在電視監(jiān)控布點(diǎn)時(shí)主要考慮各個(gè)出入口，每一排機(jī)柜之間安裝攝象機(jī)。如果在各出入口的空間比較大，可考慮采用帶變焦的攝象機(jī)，在每一排的機(jī)柜之間，根據(jù)監(jiān)視距離，配定焦攝象機(jī)即可。如果機(jī)房有多個(gè)房間的話，可考慮在ups房和控制機(jī)房內(nèi)安裝攝象機(jī)。

機(jī)房門禁系統(tǒng)多采用非接觸式智能ic卡綜合管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可靈活、方便地規(guī)定進(jìn)入機(jī)房的人員、時(shí)間、權(quán)限，防止人為因素造成的破壞，保證機(jī)房的安全。

6.消防系統(tǒng)

機(jī)房應(yīng)設(shè)氣體滅系統(tǒng)，氣瓶間宜設(shè)在機(jī)房外，為管網(wǎng)式結(jié)構(gòu)，在天花頂上設(shè)置噴嘴，事故警示系統(tǒng)由消防控制箱、煙感、溫感聯(lián)網(wǎng)組成。機(jī)房消防系統(tǒng)應(yīng)采用氣體消防系統(tǒng)，常用氣體為七氟丙烷和sde兩種氣體

7.屏蔽系統(tǒng)

電磁干擾對計(jì)算機(jī)設(shè)備的影響很大，輕則會引起誤操作、數(shù)據(jù)丟失，重則會使計(jì)算機(jī)無法工作。機(jī)房屏蔽主要防止各種電磁干擾對機(jī)房設(shè)備和信號的損傷，常見的有兩種類型：金屬網(wǎng)狀屏蔽和金屬板式屏蔽。我國對計(jì)算機(jī)機(jī)房內(nèi)電磁干擾的要求規(guī)定是：機(jī)房內(nèi)無線電干擾場強(qiáng)在頻率范圍為0.15～1000mhz時(shí)不大于120db，機(jī)房內(nèi)磁場干擾場強(qiáng)不大于800a/m(相當(dāng)于是10oe)。依據(jù)機(jī)房對屏蔽效果的要求大小不同，屏蔽的頻率頻段的高低不同，對屏蔽系統(tǒng)的材質(zhì)和施工方法進(jìn)行選擇，各項(xiàng)指標(biāo)要求應(yīng)嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

三、結(jié)論

以上只是從配電設(shè)施、弱電控制和設(shè)備保護(hù)等幾個(gè)方面對機(jī)房建設(shè)需注意的問題進(jìn)行了一個(gè)簡單地描述，實(shí)際上機(jī)房建設(shè)工程是一項(xiàng)集計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、建筑裝飾、弱電控制、空調(diào)、電工、電子、自動檢測及控制、環(huán)境保護(hù)、安全防范、抗干擾等多學(xué)科多領(lǐng)域的綜合系統(tǒng)工程。一個(gè)具備先進(jìn)性、合理性、實(shí)用性、可擴(kuò)展性、可展示性、設(shè)計(jì)獨(dú)特、用材新穎、施工考究的中心機(jī)房，必然具有一定的歷史生命力。