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2024年12月31日  星期二

解決方案 / Solutions

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模塊化UPS解決方案

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·應(yīng)用領(lǐng)域:

通信系統(tǒng);

金融系統(tǒng);

工業(yè)自動(dòng)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(fù)載系統(tǒng)。

·方案特點(diǎn):

■外觀設(shè)計(jì):標(biāo)準(zhǔn)19寸黑色機(jī)柜;

可維護(hù)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(kuò)展性:實(shí)現(xiàn)在線擴(kuò)容在線升級(jí),在線維護(hù);

高性價(jià)比:降低用戶初期購置及后期擴(kuò)容維護(hù)運(yùn)營成本;

高可靠性:采用冗余技術(shù),消除單點(diǎn)故障瓶頸,為關(guān)鍵負(fù)載提供可靠電源保護(hù);

高可用性:用戶可隨時(shí)對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù),無須等到停電時(shí)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(biāo)準(zhǔn)的19英寸機(jī)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),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(fù)載。如遇故障自動(dòng)退出系統(tǒng),由其它功率模塊來承擔(dān)負(fù)載,既能水平擴(kuò)展,又能垂直擴(kuò)展。全新的冗余并機(jī)技術(shù)使設(shè)備無單點(diǎn)故障,以確保電源的高可用性。所有的模塊可以實(shí)現(xiàn)熱插拔,可以實(shí)現(xiàn)在線更換、維修,是高可靠的電源保護(hù)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(shí)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(jìn)的大功率晶閘管,可以實(shí)現(xiàn)零切換,同時(shí)具有較強(qiáng)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(hù)功能、瞬間掉電保護(hù)功能、輸出過載、短路保護(hù)功能。具備RS485接口,集成了MODBUS通訊協(xié)議,同時(shí)標(biāo)配輸入輸出干結(jié)點(diǎn)卡。整個(gè)靜態(tài)開關(guān)旁路支持在線熱插拔,可實(shí)現(xiàn)在線更換不影響對負(fù)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(jìn)行通信,隨時(shí)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(hào)處理器完成。顯示器采用320X240的帶觸摸LCD,可以同時(shí)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(biāo)配多路輸入輸出干結(jié)點(diǎn)卡??蛇x配TCP/IP擴(kuò)展卡和GSM短信報(bào)警器進(jìn)行遠(yuǎn)程網(wǎng)路監(jiān)控。系統(tǒng)監(jiān)控分為三個(gè)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(xì)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(gè)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(shí)現(xiàn)圖形界面,簡單明了,用戶操作按鍵時(shí),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(yàn)。

(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(jí)逆變電路供電的同時(shí)又通過獨(dú)立的數(shù)字充電器對電池組進(jìn)行充電和智能化管理,后級(jí)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?fù)載提供穩(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(jī)自檢功能、交流輸入過/欠壓保護(hù)、交流輸出過/欠壓保護(hù)、輸出過載保護(hù)、短路保護(hù)、過溫保護(hù)、輸出異常自動(dòng)脫離保護(hù)、電池過放電保護(hù)等。

模塊具備完善的保護(hù)功能及智能通信接口,可與系統(tǒng)監(jiān)控器進(jìn)行通信,隨時(shí)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(hào)或其他控制手段,模塊即可正常工作,減少了系統(tǒng)運(yùn)行瓶頸,提高了可靠性。

有效的模塊防塵設(shè)計(jì):IP防護(hù)等級(jí)為(IP30),正面防護(hù)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(biāo)配SNMP卡,采用HTTP協(xié)議、SNMP協(xié)議、TELNET協(xié)議等。可對UPS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(jī)狀態(tài)和輸入電壓、輸出電壓、負(fù)載百分比、輸入頻率、電池電壓、電池容量、電池放電時(shí)間、UPS機(jī)內(nèi)溫度、周邊環(huán)境溫度等等UPS電源的運(yùn)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(tái)。

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(shí)現(xiàn)對機(jī)房環(huán)境的溫濕度監(jiān)控和報(bào)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(jī)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(diǎn),內(nèi)含電流傳感系統(tǒng),并與UPS主機(jī)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(gè)配電模塊配置了18個(gè)輸出分路,每個(gè)分路的電流從6A-32A隨需設(shè)定,并根據(jù)現(xiàn)場負(fù)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(gè)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(jī)同尺寸外觀,同顏色。標(biāo)準(zhǔn)配置為:液晶顯示器、UPS維護(hù)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(diǎn)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(hào)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(jì)錄以及報(bào)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(bào)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(hù)全封閉蓄電池,電池容量和品牌可根據(jù)需要進(jìn)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(shí)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(jī)同品牌同外觀同顏色的電池柜內(nèi)。

·模塊化單機(jī)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UPSMTBF,還要考量UPSMTTR及市電的MTBF。當(dāng)UPS發(fā)生故障的同時(shí)市電也發(fā)生故障時(shí),負(fù)載將會(huì)失去電力,也就是說UPS關(guān)鍵職責(zé)的失效。負(fù)載暴露在沒有保護(hù)的市電之下的時(shí)間長短取決于維修時(shí)間的長短。如果維修一臺(tái)UPS需一周時(shí)間,而市電的平均無故璋時(shí)間也是一周,那么,UPS發(fā)生故障時(shí),負(fù)載將很可能失去電力。如果UPSMTTR1小時(shí),那么市電的MTBF將不會(huì)對關(guān)鍵負(fù)載的失效概率產(chǎn)生很大影響。很顯然,降低UPS MTTR將會(huì)降低對關(guān)鍵負(fù)載的失效概率。降低UPSMTTR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(jī)UPS因?yàn)榫哂性诰€熱插拔的功能,自然是較好的選擇。

從設(shè)計(jì)原則上講,承擔(dān)供電任務(wù)的整個(gè)電源系統(tǒng)都必須采用具有高度容錯(cuò)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(shí)或是在任何模塊(包括系統(tǒng)控制模塊)發(fā)生故障時(shí),還是在進(jìn)行日常維護(hù)/檢修操作時(shí)或因故致使保險(xiǎn)絲燒毀/斷路器開關(guān)跳閘時(shí),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(jìn)入由普通的市電電源/應(yīng)急備用發(fā)電機(jī)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(jī)UPS具有較長的履行職責(zé)平均無故障時(shí)間(MTBF),較小的平均維修時(shí)間 (MTTR)及較強(qiáng)的抗市電干擾風(fēng)險(xiǎn)能力及高度容錯(cuò)功能,是高可靠的電力保障方案。

·模塊化單機(jī)UPS方案圖:

運(yùn)行示意圖:

供電原理圖

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