通信行業UPS電源系統應用方案

    網絡使用UPS供電越來越普遍,其供電對象已經由單臺計算機設備發展到業務終端、網絡服務器、網絡設備、數據存儲設備、業務支撐平臺乃至整個通信網絡。供電對象的范圍主要涉及到計算機終端、服務器、路由器、交換器、顯示器、磁盤存儲陣列、小型機等。供電的方式也由小型UPS分散供電演變到大型UPS系統的集中供電。為保證供電可靠性,甚至采用n+1并聯熱備份系統乃至雙總線UPS系統供電方式。

    為確保通信樞紐機房的電力供應,“市電供電+柴油發電機組備用”的供電系統成為通信行業動力機房的標準配置方案;數據中心是高速互聯網調控中心,用戶對信息資源的遠程處理、存儲和轉送的時效性要求極高,僅是幾秒鐘的停機也會給整個互聯網的安全運行和用戶的生產經營帶來無法估量的損失,因此,需要提供穩定可靠的動力電源解決方案。

    1 供電需求描述

    (1)兩路市電輸入(一路市電,一路油機),需具有防雷保護裝置;

    (2)直流配電需具有-48V配電,-24V配電,具有聲光告警、動態數據顯示功能;

    (3)交流負載部分需配UPS,帶載容量為30kVA,后備待機時間要求達到8小時,要求可靠性非常高;UPS應具有動態數據遠程監控功能;

    (4)對地震、火災等緊急事故,能提供遠端或近端的遙控快速關機功能,以避免在緊急事故中發生更嚴重的損失;

    (5)UPS后備電池必須具有漏液偵測功能;能作電池巡檢日期或更換日期的自動提醒;

    (6)后備電池要盡可能的減少投資,盡最大可能降低投資成本;

    (7)由于安裝UPS及電池的空間有限,要求UPS供貨商提高設備安放的空間利用率,充分利用有限的空間資源;

    (8)兼顧房屋的承重能力,避免發生樓層結構的破壞;

    (9)供應商必須提供完善的售前、售后服務方案。

    2 項目方案

    (1)針對上述第(1)項要求,選擇ATS切換,通常要考慮備用柴油發電機組與市電的自動切換問題。為滿足用戶高可靠性的需求,設計兩路市電輸入:主路市電,備路油機;采用ATS切換;

    (2)為滿足上述第(2)項配電要求,采用兩級低壓交流配電柜分級配電,提供用戶直流-48V、-24V開關電源,機房空調等負載設備;

    (3)為滿足上述第(3)項動力機房交流負載不間斷供電的特殊要求,交流電源系統采用并聯冗余供電方案。為了使整個系統負載供電方便,提供輸出配電柜,方便更多的分路及遠距離連接。且在整個系統中增加UPS的監控部分,使整個系統更加智能化,可以非常方便的了解UPS運行的各項參數。整個系統配置采用兩臺臺達NT系列UPS并機,實現并聯(1+1)冗余功能(見圖1),整體方案具有先進的管理性,極高的可靠度及實用性;

    (4)針對上述第(4)項要求,臺達NT系列UPS提供了EPO緊急關機功能鍵,在NT系列UPS的正面版上有紅色按鍵,可提供近端的快速關機,并同時提供網絡遠端緊急關機功能;

    (5)針對上述第(5)項要求,臺達NT系列UPS具有對電池漏液進行動態偵測的功能;解決了客戶對電池漏液的潛在隱患;

    (6)針對上述第(6)項、第(7)項、第(8)項客戶對蓄電池的購置成本的嚴格控制,以及安放電池柜的空間有限性的嚴格要求,樓層的有限承重等問題,根據客觀存在的種種實際情況,采用兩臺UPS共用電池組的解決方案,有效的節約了客戶的投資成本,共用電池組滿足了客戶的要求,無論是從成本還是從效率方面來說,都帶給客戶最大的益處;

    (7)針對上述第(9)項要求，中達電通作為中外合資企業,擁有一支完整的專業服務團隊。

    3 動力機房系統配置

    在嚴格考察客戶動力負載情況后,經過與用戶的多次技術論證交流后,特制定如下通信動力機房電源系統配置方案(見圖2)。

    4 UPS配電方案

    (1)UPS(1+1)冗余并機共用電池組供電系統(見圖2);

    (2)UPS設備配置(以50kVA/8小時為例),如表1所示;

    (3)并機工作原理

    ①UPS處于并聯(N+1)模式時(容量、電壓及頻率必須相同),輸出負載由并聯中的UPS平均分配。UPS并聯中若有一臺UPS發生故障,若該UPS負載容量小于其它并聯UPS的總容量,則此故障的UPS輸出會關閉,且負載由其它并聯UPS平均分配。若撤出的UPS負載容量大于其它并聯UPS的總容量,則所有UPS的逆變器關閉,負載轉由備用電源供電;

    ②當逆變器遇到異常情況,如溫度過高、超載時間過長、輸出短路、輸出電壓異常或電池放電終止時,逆變器會自動保護鎖機,如此時備用電源供應正常,則所有負載會自動轉由備用電源供電,使負載供電不會中斷。當逆變器異常狀況排除后,則會自動由備用電源供電模式轉回由UPS正常供電模式;

    (4)臺達NT系列UPS冗余并機系統的主要特點有:

    ①根據用戶需要,可最多可進行8臺并機,滿足設備后期容量的擴容要求;

    ②運行于并機系統中的UPS與運行在單機模式下的UPS,其軟、硬件系統完全相同,運行模式的更改只需通過軟件設置即可完成;

    ③采用高精度的實時數字控制技術，在保證各臺UPS輸出電壓嚴格同步的基礎上,直接控制各臺UPS的輸出電流及并機系統平均電流的瞬時誤差。這種快速響應、精準穩定的均流調節,能將各臺UPS的環流控制在3%以內,從而保證了并機系統的帶載能力和可靠性;

    ④在每臺UPS的面板上均能查看到整個并機系統的負載情況。同時,并機系統的后臺監控可將整個并機系統的行為綜合為一臺“單機”,并實施相應的監控處理;

    ⑤采用簡潔可靠、自動冗余的環形并機信號總線和修正的分布式邏輯控制。對于并機系統中的各臺UPS,均都處于完全“平等”的調控狀態之中。并采用獨特的同步相位調制法。每臺UPS能“智能”地將位于并機系統中的各臺UPS的同步跟蹤調到最佳狀態(各臺之間的相位差幾乎為零)和實時動態地調節所帶的負載百分比,實現高精度的負載均分。在保證系統可靠性的基礎上,使在某臺UPS發生故障退出運行以后,由余下UPS組成的子系統仍能穩定運行。<