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IDC数据中心UPS供电系统方案

   早期应用于数据中心的UPS供电方案多为单机方案或UPS串联方案，均存在输出单点故障瓶颈问题，现如今有没有办法彻底解决呢？

   IDC等数据中心随着业务的飞速发展，对业务的重要性和可用性要求逐渐提高，过去对供电系统的可用性要求为99.9%～99.999%，采用的方案为单机UPS工作，或串联UPS工作，或N+1并联工作。99.9%～99.999%的可用性，年平均的不可用时间为8.76小时～5.3分钟，显然这种故障时间不能达到当前IDC等数据中心的要求。为了提高数据中心的可用性，必须提升UPS供电的可靠性，彻底提高UPS供电系统的可用性。在UPS单机供电方案，或UPS串联方案，或UPS并机方案中，均存在输出单点故障瓶颈问题。

美国IDC的研究表明，在UPS供电中，影响供电可靠性的最大因数在于输出的配电系统，包括开关跳闸、保险烧毁、电路短路等供电回路故障：79%来源于UPS输出与负载之间的供电线路上的故障（保险“烧毁”，断路器“跳闸”，负载“短路”，由施工/老鼠咬所造成的“开路”故障等）；11%来源于UPS和电池组；其他故障占10%。

现如今，为了解决配电回路的故障，就要将服务器等设备的电源配置成N+X冗余电源系统，如采用1+1电源模块。服务器的电源冗余一般配备双份或多份支持热插拔的电源。正常工作时，每个电源平均输出一部分功率，从而使每台电源都处于轻松的负荷状态，这样有利于电源稳定工作。若其中一台发生故障，则另外几台就会在没有任何影响的情况下接替服务器的工作，并通过灯光或声音告警。此时，可以在不关闭系统的前提下更换损坏的电源，所以采用热插拔冗余电源可以避免系统因电源损坏而产生的停机现象。

为配合服务器电源的配置，最佳的IDC数据中心的供电方案应该采用双路UPS组成的双母线供电系统，彻底解决供电回路单点故障瓶颈。

显然，这种双路UPS组成的双母线供电系统，与服务器等设备的双路冗余电源实现的最佳配合，同时彻底解决了供电的79%的故障概率问题。此外，双路UPS组成的双母线UPS供电系统，实现了系统可以在线扩容、在线维护等要求。

对于网络交换机等单电源设备，采用静态切换开关STS供电，当一路UPS或回路故障时，STS无缝切换到另外一路UPS供电回路上，同样为单电源设备提供了双路的电源供应。

在大型数据中心中，为确保可用性要求达到99.99999%，采用从市电输入到负载输入之间所有回路/设备的完全冗余工作。

江南农村商业银行机房

艾默生金融行业UPS解决方案

在金融行业中，艾默生UPS多用于核心业务系统的电力保障，因而对容量和可靠性都有特殊需求。

银行的总行或省级分行的业务主要是业务管理，包含数据中心、信息中心、清算中心、监管中心等业务范围，使用的硬件设备、服务器等为心脏重地，且多为大型设备，重要性非常高。本方案针对某银行的总行或省级分行的客户应用需求设计，并从系统实施效果、特点、成本等不同角度进行分析。

需求说明

经与用户的人员反复沟通，用户对UPS有如下的要求。

1. UPS最初负载不超过200KVA，但后期运行有可能会扩展到300KVA～400KVA之间，但总容量不超过400KVA。方案必须有冗余设计，并且扩容时不允许负载断电。

2. 能配合原有发电机，作为供电或配电的故障冗错配置，保障供电顺畅。

3. 某台UPS发生故障时，该故障UPS的电池能转接给其余正常工作的UPS使用，以保障所投资电池的使用率及享有充足的放电时间。

4. 对所有UPS所使用的电池，有防漏液侦测的告警功能，以免引起火灾事故。

5. 对地震、火灾等紧急事故能提供远端或近端的遥控快速关机功能，以避免在紧急事故中发生更严重的损失。

6. 机房空间有限，设备能以最省空间的方式部署，以利节省空间，并且对承重的考量能兼顾，避免发生楼层结构的破坏。

7. 遇有UPS故障，UPS在不带电维修时，仍可继续向负载供电，并保障供电可靠。

8. 需提供监控软件，以通过以太网络进行远程的网络监控，并能同时监控多台UPS，以便集中监控。

9. 对电池提供温度补偿的充电功能，并进行定期自动充放电，放电的时间或电池电压的放电深度能由用户的维护人员进行远程的设定与控制。

10. 需确保售后服务，供应商必须提供完善的售前、售后服务方案。

方案设计重点

依据上述用户的10大应用需求，本公司提出了一个可动态扩展的电源解决方案。下面依据每条应用需求进行说明。

1. 针对第1项需求，设计采用3台200KVA并联冗余的解决方案。因为初期负载不足200KVA，先配置2台200KVA UPS并联作为1+1冗余的应用方案。在未来扩增1台再并联时，可在线直接并联第3台200KVA，使系统变成3台200KVA并联，作为2+1冗余的应用。

2. 为配合第2点需求，并结合发电机的使用，UPS规划以自动切换开关作为原有发电机与市电的切换设计。

3. 为满足用户的第3点需求，设计3台UPS共享3组电池（每组电池即为原配给每台UPS各1小时放电时间的电池），此3组电池直接并联，并在并联后直接并入3台UPS的电池输入端。

4. 为满足用户的第4点需求，UPS提供了电池的防漏液侦测功能，若电池有漏液，可以侦测到该漏液并告警。

5. 针对第5点的需求，UPS提供了EPO紧急关机功能键。

6. 对于用户节省空间和考虑承重上的要求，前面规划的共享电池组的功能可以发挥作用。

7. 对于第7条，由于采NT200KVA 2+1冗余配置，当有1台UPS故障时，UPS会将该故障的UPS自动切离系统，以保障负载的冗余可靠供电。

8. 针对用户的第8项需求，UPS有标配以太网卡接口，并有以太网监控卡可提供选购，可方便地提供网络远端监控。

9. 针对第9项需求，UPS有提供电池温度补偿的选购件，以满足客户需求，并由监控软件控制做定期自动充电及放电，且放电的深度能由维护人员作控制及设定。

10．有关第10项需求，请参考专业服务一节，UPS有提供专业的完善服务。

整个方案有如下特点:

1. 节省了一次性投资3台200KVA UPS的大量资金，改由先投入2台200KVA并联运行，待负载扩增到超过200KVA后再投入第3台200KVA UPS。

2. 可靠性方面，系统在初期及后期包含扩建的过程中，均有发电机及市电共2路电源可供利用，而且UPS的配置均有N+1冗余设计方案伴随系统的成长。

3. 在可用性上，由于搭配发电机及N+1的冗余设计供电方案，大大提高了市电断电及UPS故障冗错的能力。

4. 可维护性方面，依照上述的系统配置方案，可使UPS在不带维修时，使系统仍可继续向负载供电。

艾默生交通行业UPS解决方案

艾默生 UPS在民航机场领域的应用  

一、当前民航系统UPS的使用状况

1. 当前UPS的使用现状
    民航是一个特殊的用电系统，有两大重点IT用电系统应是万无一失的：机场管理和空中管制。机场中跑道的管理、以高速运行的飞机的全天候起飞和降落等，都需要精确的调度和安排；飞机是在空中高速运动的载体，空中管制稍有不慎就会机毁人亡。所以这些指挥和调度设备的用电就不允许有丝毫的差错，因而就对正常用电的可用性提出了很高的要求。
在民航系统，UPS是保证可靠供电的必选设备，然而任何UPS单机都不能保证有100%的供电可用性。因此，冗余配置成了首选方案。目前不论是航管楼、雷达站还是信标站，几乎都采用了UPS冗余配置方案，使可用性有了很大程度的提高。

2. UPS使用中存在的问题
    民航既是一个要求供电非常苛刻的系统，也是一个用电量庞大和花费巨大的系统。单就全国几百个机场使用的各种容量的UPS而言，就是一个庞大的数字。换言之，每个机场稍稍节约一点就也是一个庞大的数字。目前这些地方的UPS容量配置就有不少是不尽人意的。比如不少地方比如有些信标站等用电设备的用电量还不足UPS单机容量的30%，而且冗余方式还是串联热备份结构，即使有的地方能充分利用容量，但由于系统的过载能力差，也使整个系统的可靠性不会提得太高。这许是由于当时的条件所限，可在新机场建设中设法修改。
又比如，在某些供应商以‘双总线+STS冗余连接可靠性最高’的所谓“新产品”“新概念”的极力“推荐”下，某些新机场就采用了两台UPS单机加STS冗余方案。明显看出这是双单机冗余方案中可靠性最差的一种。在假设组成系统各单元可靠性都为0.99的情况下，根据可靠性计算得出：(a)系统可靠性最高（0.9999）；(b) 系统可靠性次之（0.9998），不可靠性为(a)系统的2倍；(c) 系统最差（0.9996），不可靠性为(a)系统的4倍，多花钱还买了个占地面积更大的低可靠性系统。甚至有的地方在单机并联系统中又投资进一步增加了所谓“同步器”的新产品，使不可靠性超过了  (a)系统的百倍以上。

二、Reros UPS在民航机场领域的应用
1. Reros  UPS的结构特点
   作为老牌的国内UPS公司，它的产品种类很多，可靠性指标及其他质量多年来一直是名列前茅。在技术和工艺已经成熟的今天，很多国外公司都已经以国产品为OEM，即可说明国产品已和国外齐眉，更何况早已出口多个国家。在此单就雷诺士UPS产品作一简单介绍，因为这类产品在民航系统使用有其很大的优越性。雷诺士UPS是目前最流行的N+X模块冗余式产品之一。N+X模块冗余式UPS产品有两类：.“控制电路与功率模块分离式结构”，如美国的Symmetry、“英飞”、9170等；“功能集中式N+X冗余并联结构”，如瑞士的Newave，以色列的伽玛创立和山特的ARRAY。这两类结构都可以灵活增容、容易管理和减少冗余投资。但在可靠性和可用性方面，“功能集中式N+X冗余并联结构”明显优于“控制电路与功率模块分离式结构”。比如假设所有模块的平均无故障时间都为500000h，在都为4+1模块冗余的情况下：
    “控制电路与功率模块分离式结构”系统的可靠性为0.9877（可靠性为1个“9”）
可用性为0.9999976
   “功能集中式N+X冗余并联结构” 系统的可靠性为0.9903（可靠性为2个“9”）
可用性为0.9999985（比前者提高了10%）
    由此可以看出，后者的性能要比前者优越得多。当然，初看起来相差无几，而实际上就是这一点点差异在可靠性和可用性上就会显示出截然不同的结果。而且，前者有瓶颈效应，而后者没有；前者任何一个模块都不能独立胜任UPS工作，而后者每一个模块就是一个独立的UPS电源；尤其是在作为备用期间，前者只能压仓库，而后者可以作为电源临时应用，实现了物资充分利用的功能，等等。

2. 高可靠供电系统的解决方案
   从上面的讨论可以看出，用雷诺士UPS  N+X模块冗余式UPS可以方便地将原来单机冗余配置方案改为单机柜配置。这样一来，不但缩小了占地面积，而且也将一些原来的热备份串联连接变成了直接冗余并联，减小了体积，节约了投资，提高了可靠性与可用性。优化了性价比。
当容量较大但小于120kVA时，可用双机3A3通过静态开关STS进行冗余备份。如果此时每一个雷诺士机柜中都是5+1并联，仍根据前面的数据，其系统的可靠性就很高，可用性就更高。比如开始先由雷诺士UPS2供电，即使这个机柜中的一个模块故障，由于供电仍正常进行，不需要STS切换，只有两个模块同时故障时才需要切换。在切换后的3A3UPS2维修期间，如果雷诺士UPS1中的一个模块故障，由于供电仍正常进行，对负载照常供电。因此，由于这层层的供电保险冗余，就显著地提高了可用性，而双单机冗余方案只允许一个单机故障，而不允许第二个再出现故障。同样是两个机柜，但发挥的作用相差很大，这就是它们的不同之处。当容量超过120 kVA时，可采用图3的方案，此方案可达600 kVA，若要求更高的可靠性和可用性，就可用静态开关STS将两组互投，至于可否采用同步器LBS，需要进一步慎重考虑，不可轻易加入。

艾默生教育系统专用UPS隆重问世

   改革开放20几年来，我国教育事业得到了长促进步的发展，取得了令世人瞩目的成绩。但我国是世界第一人口大国，在我国广大西部及农村地区还有好多稚嫩的孩子读不起书，上不起学，教育教学资源匮乏、师资短缺、教育质量不高的矛盾依然突出，问题依旧存在。农村教育事业的发展与农村经济建设和社会发展的实际需要还有一定的差距，农村教育还存在许多的困难和问题。为此2003年党中央国务院提出了《国务院关于进一步加强农村教育工作的决定》（国发〔２００３〕１９号），为全面贯彻落实农村中小学现代远程教育的号召，教育部认真响应当的号召，全面启动农村中小学现代远程教育工程，这项工程的内容包括：将使所有农村初中都具备计算机教室（模式三）、所有的农村小学都具备卫星教学收视点（模式二）、所有农村小学教学点都具备教学光盘播放设备和成套教学光盘（模式一）。 “普及信息技术教育，努力提高农村教育信息化水平，以信息化带动现代化，实现农村教育的跨越式发展。”很多省份（包括一些发达省份的部分地区）和地区以及我国经济欠发达西部（同时又是我国少数民族聚居区，地区教育发展不平衡），发展这些地区的教育，不仅有利于缩小东西部地区的差异、也有助于缩小城乡差距，更有利于促进民族平等、民族团结和各民族共同繁荣。

   各级地方政府积极响应教育部下发的通知，投入大量的人力、物力，多渠道筹集经费采购设备，无论如何都要创造条件，建设满足中小学多媒体信息交互、资源共享、与中国教育科研网高速互联需要的教育区域宽带网（校园网）。但我国电力事业同教育事业一样，面临着同样的问题，就是电力建设发展不平衡问题，国家90年代末实施的一项伟大的光明工程---村村通电工程，直到今天，已经取得辉煌的成就。但是许多地区电力资源短缺的矛盾依旧存在，电网不稳定、昼夜变化范围大等等，这些现状对实施教育信息现代化造成了很大隐患和麻烦。为了确保这项“工程”的顺利进行，必须首先解决供电可靠性的问题。改善大环境的供电不是一个短期能见效的问题，但小范围改善比如就“工程”本身而言是切实可行的，这就是采用不间断供电系统，即UPS。

   为此艾默生网络能源，投入大量的精力和才力，于2004年精心研发出的高效节能型W系列（采用中央微处理器CPU控制技术）、长效稳定型B和3B系列（采用最新第三代PWM控制技术）的电源（UPS）。高效节能型W系列：宽广的电压输入范围（120V~300V），可适应恶劣的电力环境，减少电池放电次数，延长电池的使用寿命。以创新的软件程序控制防止，将复杂的硬件线路、烧录于功能强劲的微处理器中，不仅体积缩小，更能降低UPS的故障率。输入功因可以达到0.98以上，不仅能完全消除电网的污染,而且不会对电网形成反干扰。超过92%整机效率，节约电网能源，是一种名副其实的高效节能型电源；长效稳定型B系列：对于单相输入的B系列 UPS系统，在输入主回路增加自动电压调节器（选件），大大拓宽了输入交流电压的范围（120V~300V），可适应恶劣的电力环境，使UPS不易转入电池工作状态，确保电池有充足的备用容量，延长电池寿命，特别适合于电压变化大的地区。特别的风道设计，确保功率器件产生的热量不会流过控制电路板，一方面防止系统运行过程中灰尘积聚在电路板上；另一方面控制板工作于自然环境温度，大大降低了故障机率。B系列UPS的MTBF（平均无故障运行时间）均超过10万小时，是一种真正的长效稳定型系列UPS。UPS输出电流一旦超过额定值的150%，会进入额定功率输出状态，仍然保持输出电压的连续性，亦不会造成欠压。在1.3—2倍的额定电流范围内，维持20s以上才跳入旁路工作状态。具有交流输入输出过、欠压保护功能；输出过载、短路保护、逆变器过稳保护、电池欠压预警、保护功能、电池过充保护等多种保护功能于一体。保证了系统运行的稳定性和安全性。UPS整机采用了先进的抗电磁干扰技术，符合国际标准，具有很好的电磁兼容性，不回对负载设备造成电磁干扰，并通过了中国长城电工、中国质量认证中心、欧洲CECE人证。

雷诺士UPS每一项技术的创新都以国家教育方针为本，根据当前远程教育不同的区域的电力状况，研发生产出能适应不同的恶劣电力环境的教育专用UPS，从原材料的采购、器件的质量、产品的技术创新、整体的使用寿命、高效节能等方面，严格按照国家的最高标准进行，公司同时下大力气构建了一个规模庞大的营销服务网络，先后在上海、南京、杭州、合

肥、深圳、武汉、沈阳、济南、重庆、成都、北京、广州、福州、西安、南昌、郑州、哈尔滨、贵阳、昆明、南宁、乌鲁木齐等二十几个大中省会城市设立了分公司、办事处，可及时为每个用户和维护工程师提供远程支持，解除用户之忧。

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