通信行业UPS电源系统应用方案

    网络使用UPS供电越来越普遍,其供电对象已经由单台计算机设备发展到业务终端、网络服务器、网络设备、数据存储设备、业务支撑平台乃至整个通信网络。供电对象的范围主要涉及到计算机终端、服务器、路由器、交换器、显示器、磁盘存储阵列、小型机等。供电的方式也由小型UPS分散供电演变到大型UPS系统的集中供电。为保证供电可靠性,甚至采用n+1并联热备份系统乃至双总线UPS系统供电方式。

    为确保通信枢纽机房的电力供应,“市电供电+柴油发电机组备用”的供电系统成为通信行业动力机房的标准配置方案;数据中心是高速互联网调控中心,用户对信息资源的远程处理、存储和转送的时效性要求极高,仅是几秒钟的停机也会给整个互联网的安全运行和用户的生产经营带来无法估量的损失,因此,需要提供稳定可靠的动力电源解决方案。

    1 供电需求描述

    (1)两路市电输入(一路市电,一路油机),需具有防雷保护装置;

    (2)直流配电需具有-48V配电,-24V配电,具有声光告警、动态数据显示功能;

    (3)交流负载部分需配UPS,带载容量为30kVA,后备待机时间要求达到8小时,要求可靠性非常高;UPS应具有动态数据远程监控功能;

    (4)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;

    (5)UPS后备电池必须具有漏液侦测功能;能作电池巡检日期或更换日期的自动提醒;

    (6)后备电池要尽可能的减少投资,尽最大可能降低投资成本;

    (7)由于安装UPS及电池的空间有限,要求UPS供货商提高设备安放的空间利用率,充分利用有限的空间资源;

    (8)兼顾房屋的承重能力,避免发生楼层结构的破坏;

    (9)供应商必须提供完善的售前、售后服务方案。

    2 项目方案

    (1)针对上述第(1)项要求,选择ATS切换,通常要考虑备用柴油发电机组与市电的自动切换问题。为满足用户高可靠性的需求,设计两路市电输入:主路市电,备路油机;采用ATS切换;

    (2)为满足上述第(2)项配电要求,采用两级低压交流配电柜分级配电,提供用户直流-48V、-24V开关电源,机房空调等负载设备;

    (3)为满足上述第(3)项动力机房交流负载不间断供电的特殊要求,交流电源系统采用并联冗余供电方案。为了使整个系统负载供电方便,提供输出配电柜,方便更多的分路及远距离连接。且在整个系统中增加UPS的监控部分,使整个系统更加智能化,可以非常方便的了解UPS运行的各项参数。整个系统配置采用两台台达NT系列UPS并机,实现并联(1+1)冗余功能(见图1),整体方案具有先进的管理性,极高的可靠度及实用性;

    (4)针对上述第(4)项要求,台达NT系列UPS提供了EPO紧急关机功能键,在NT系列UPS的正面版上有红色按键,可提供近端的快速关机,并同时提供网络远端紧急关机功能;

    (5)针对上述第(5)项要求,台达NT系列UPS具有对电池漏液进行动态侦测的功能;解决了客户对电池漏液的潜在隐患;

    (6)针对上述第(6)项、第(7)项、第(8)项客户对蓄电池的购置成本的严格控制,以及安放电池柜的空间有限性的严格要求,楼层的有限承重等问题,根据客观存在的种种实际情况,采用两台UPS共用电池组的解决方案,有效的节约了客户的投资成本,共用电池组满足了客户的要求,无论是从成本还是从效率方面来说,都带给客户最大的益处;

    (7)针对上述第(9)项要求，中达电通作为中外合资企业,拥有一支完整的专业服务团队。

    3 动力机房系统配置

    在严格考察客户动力负载情况后,经过与用户的多次技术论证交流后,特制定如下通信动力机房电源系统配置方案(见图2)。

    4 UPS配电方案

    (1)UPS(1+1)冗余并机共用电池组供电系统(见图2);

    (2)UPS设备配置(以50kVA/8小时为例),如表1所示;

    (3)并机工作原理

    ①UPS处于并联(N+1)模式时(容量、电压及频率必须相同),输出负载由并联中的UPS平均分配。UPS并联中若有一台UPS发生故障,若该UPS负载容量小于其它并联UPS的总容量,则此故障的UPS输出会关闭,且负载由其它并联UPS平均分配。若撤出的UPS负载容量大于其它并联UPS的总容量,则所有UPS的逆变器关闭,负载转由备用电源供电;

    ②当逆变器遇到异常情况,如温度过高、超载时间过长、输出短路、输出电压异常或电池放电终止时,逆变器会自动保护锁机,如此时备用电源供应正常,则所有负载会自动转由备用电源供电,使负载供电不会中断。当逆变器异常状况排除后,则会自动由备用电源供电模式转回由UPS正常供电模式;

    (4)台达NT系列UPS冗余并机系统的主要特点有:

    ①根据用户需要,可最多可进行8台并机,满足设备后期容量的扩容要求;

    ②运行于并机系统中的UPS与运行在单机模式下的UPS,其软、硬件系统完全相同,运行模式的更改只需通过软件设置即可完成;

    ③采用高精度的实时数字控制技术，在保证各台UPS输出电压严格同步的基础上,直接控制各台UPS的输出电流及并机系统平均电流的瞬时误差。这种快速响应、精准稳定的均流调节,能将各台UPS的环流控制在3%以内,从而保证了并机系统的带载能力和可靠性;

    ④在每台UPS的面板上均能查看到整个并机系统的负载情况。同时,并机系统的后台监控可将整个并机系统的行为综合为一台“单机”,并实施相应的监控处理;

    ⑤采用简洁可靠、自动冗余的环形并机信号总线和修正的分布式逻辑控制。对于并机系统中的各台UPS,均都处于完全“平等”的调控状态之中。并采用独特的同步相位调制法。每台UPS能“智能”地将位于并机系统中的各台UPS的同步跟踪调到最佳状态(各台之间的相位差几乎为零)和实时动态地调节所带的负载百分比,实现高精度的负载均分。在保证系统可靠性的基础上,使在某台UPS发生故障退出运行以后,由余下UPS组成的子系统仍能稳定运行。<