64KW模块化UPS技术方案施耐德.docx

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64KW模块化UPS技术方案施耐德

机房UPS供电解决方案

一、项目需求

机房的需求约为60KW左右，按照需求需要配置1台60KW以上的UPS，以满足机房信息量的增长与供电的需求变化，UPS必须具有可靠的稳定性，安全性，并具有满足机房未来续期的在线扩容能力，保证机房未来的应用需求。

二、UPS选型

根据计算出UPS容量，整个机房的目前最大IT负荷约为50KW，本次项目推荐采用施耐德旗下的APC模块化UPSSymmetra®PX160kW主机1台，Symmetra®PX160kW主机柜可最大安装10个功率模块。

每个模块功率16KVA/KW,可形成或N+N冗余，例如:

4＋1（64KW+16KW）冗余，或4＋2（64KW+32KW）冗余，本次方案每套主机配置：

4个模块功率16KVA/KW，采用：

3＋1（48KW+16KW）冗余的运行方式。

为什么选择模块化UPS？

1.模块化UPS采用具有高频特性的IGBT功率器件作为整流器，加上输入功率因数校正装置，可以使输入功率因数做到大于0.999，输入端谐波电流THDI小于3%，对电网来说相当于纯线性负载，与发电机组完全兼容，与发电机配比可以做到1:

1；

2.模块化UPS的整机效率高达96%，比普通UPS节能3%-5%，且噪音低，放在机房十分安静；

3.模块化UPS考虑到IT负载要不断的适应公司业务的发展，其智能模块、功率模块、电池模块和旁路均采用真正模块化热拔插技术，可以在不停机的情况下实现UPS容量的在线扩容；UPS具有1+1冗余的智能控制模块，并且其功率模块可以在UPS中设置成N+1冗余运行模式，大大提高了系统的可用性。

4.每套UPS主机系统含160KVA输入及输出配电，未来扩容只需增加模块，配电系统不需要进行改造。

从而大大减少了扩容时的工程量以及一般UPS扩容需要下电等风险

5.模块化UPS的好处是完全可以按照实际的负载来配置功率模块，使得UPS的输出能力和负载之间的配比处于合理的百分比（即UPS系统的效率高），而不用一次购买庞大的固定功率的传统UPS系统，使得初期UPS的负载量很低导致UPS系统的效率低，运行成本高。

电池配置

本次按照机房初期实际部署的IT负载需求，配置2组共64节12V、100Ah的电池，可满足48KW满载1小时后备时间。

三、模块化UPS产品介绍

施耐德电气旗下APCbySchneiderElectric公司是全球最先研发、设计、制造、推广销售模块化UPS电源的公司，自从1997年推出模块化产品以来，已有500万台以上模块化产品运行在全球各地，拥有模块化UPS的多种专利（如：

CANBUS总线式通讯等）。

目前APCbySchneiderElectric有七大系列模块化产品，产品功率从2KVA-6400KVA，模块功率从2KVA-200KVA。

产品线十分齐全，可以满足不同系统应用要求。

SymmetraPX160KVAUPS系统简介

Symmetra™PX160KW安装在42U机柜中；Symmetra™PX机柜最多能够支持10个电源模块，向系统提供总共160KVAN+1的容量；可以从机柜的前面对电源模块、静态开关、MIM和RIM智能控制模块、内部低压电源卡进行热插拔操作。

电源模块

电源模块实质上是一个不带电池的独立UPS。

每一个电源模块最大可支持16KVA/16KW的功率。

用户每添加一个电源模块，就可使Symmetra™PXUPS增加16KVA/16KW容量（或使UPS的冗余度得到提高）。

Symmetra™PX电源模块在输入端使用了IGBT驱动的高频率整流器。

这将提供小于2%的输入电流谐波THD，在满负载时小于5%（非线性负载），因此不需要额外安装谐波滤波器；此外，使得系统与柴油发电机连接时，能够更好的匹配。

每个电源模块都含有一个输入和输出开关以及一个数字信号处理（DSP）监控器；如果某个电源模块出现了问题，它可以自动从总线（以及其它电源模块）中隔离出来并进行自我诊断。

每个电源模块都有三个大型的散热风扇将气流排出；风扇是按N+1的配置进行排列的，因此可以使可用性达到最优。

这就使得Symmetra™PX利用了目前典型机架安装式IT设备上常见的散热技术。

电源模块的主要部分包括：

•带输入功率因数校正的PFC电路

•带有交流断路开关的输出逆变器

•电池充电器

•微处理器控制的容错逻辑电路

主智能模块

主智能模块（MIM）就是系统的“大脑”，它监视输入功率，使不同模块的输出同步，与外界进行交互并执行故障检测和管理。

MIM是SYPXUPS系统的协调器；它负责收集和报告状态信息、配置系统、进行系统诊断、电源和电池管理、系统状态控制和输出电压调节/均流等；MIM通过串行数据线与外界进行接口，该线路通过通信卡分配到最多2个SmartSlot端口、其中一个是计算机端口，和最多2个PowerView显示器。

通过使用RIM，MIM可以进行热插拔操作而不会给负载带来任何风险；还可以通过将系统切换到维护旁路（如果没有使用RIM）来取下这个模块。

冗余智能模块

这是一个确保智能冗余的“备用大脑”，冗余智能模块和主冗余模块一模一样（使用相同的部件号：

SYMIM4）；当MIM出现故障或被取下时，就由它来负责系统的运转；通过使用MIM，该模块可以进行热插拔而不会对负载构成任何威胁；也可以通过将系统置于维护旁路再取下该模块（如果没有使用MIM）

静态转换开关

一旦在SY3P系统内出现灾难性的故障（即：

多个电源模块同时出现故障），该开关可以为客户提供一个“安全网”。

静态转换开关重新设置电源输入回路，并在激活时直接向负载提供保护。

逆变器故障时静态开关的转换时间是4ms，可在125%额定功率时持续工作。

这就意味着无需任何机械接触器就可持续运转，从而防止熔断组件的保险丝。

静态转换开关只能由经过训练的人员进行热插拔。

系统电源卡

SYPXUPS包括两个系统电源卡，并以N+1的方式配置向主智能模块和冗余智能模块供电。

与双电源服务器内的电源功能类似，电源卡以并联方式供电，一旦出现故障，每个电源卡都可支持满负载；当电源卡出现故障时，用户可通过软件和PowerView获得告警信息；系统电源卡也是可热插拔的组件。

PowerView显示器

PowerView显示器是一个LED显示模块，安装在每个SY3PUPS机柜前端的铭牌处；该模块带有一个4x20LCD，4个按钮以及基础状态灯和蜂鸣器；该模块可以通过RS232UPS链路与SY3PUPS进行通信。

SmartSlot通讯插槽

每个SYUPS都装有一个Web/SNMP卡和两个空的SmartSlot，用户可以利用APCSmartSlot附件进行配置。

这些SmartSlot位于机柜系统I/O单元前端的下部。

直流断路器

直流断路器控制SymmetraPX系统的直流总线上的直流电流；该断路器是为了保护系统不受直流总线故障影响的一个过流设备。

3.2.5SymmetraPX160KVA给用户带来的益处

A.优化投资

由于IDC机房的特殊性，负载的增加并不一定会完全按照用户的预计来增加，经常会发现，用户按照预计先购买了很大功率的UPS供电系统，运行几年后负载量才15-30%，造成资金的大量占用和浪费。

对于CEO来讲，如果能随意按照负载的增加而采购UPS电源，是他追求的目标。

而SymmetraPX160KVA完全能作到这一点。

B.加快装配速度

由于SymmetraPX160KVA系统是根据用户的实际情况，在APC的工厂内量身订制，且都采用模块化热插拔的结构。

产品运到现场以后，无需复杂的安装过程，只需要将模块插入相应的插槽内，从而可以大大加快在用户现场的装配速度，减少施工时间。

对于以后负载的扩容非常方便。

C.适应不断变化的需求

技术革新通常每隔1.5到3（行业平均值）年就发生一次。

随着业务的不断发展，机房环境会发生一些变化或调整，电力基础设施和物理基础设施都必需适应并满足这些要求。

更换机柜上的设备会导致诸多问题，如：

重量密度不同、安装要求不同（如：

Dell公司的服务器不适宜安装在Compaq机柜上）、单电源设备与双电源设备不匹配、交流设备与直流设备不匹配等等。

例如，双电源服务器不容易得到为单电源服务器设计的基础设施的支持，反之亦然。

SymmetraPX160KVA完全可以适应这些变化。

D.提供预测性故障分析

预测性故障分析过去一直是数据中心电源系统难于实现的。

客户一直依赖于劳动力密集的预防维护操作、红外线探测等作为他们检查核实潜在问题的方法。

SymmetraPX160KVA电源系统具备足够的智能，能够在故障实际发生前发现这些故障，并提供相应的告警信息，从而避免大故障的发生，提高了系统的可靠性。

E.降低平均故障恢复时间（MTTR）

使用传统UPS有任何问题时，必需等待技术人员到现场诊断故障、确定是否必需更换备件。

如果需要更换备件，那么必须确定备件的位置。

如果需要把备件装运到现场，技术人员可能还需返回公司。

在传统系统中，通常有3种等级的备件，客户要储备这些备件就需要极大的代价。

SymmetraPX160KVA采用模块化热插拔结构，结合其先进的智能容错技术，可以大大降低UPS的维修时间，提高系统的可用性。

F.集中监控与管理

采用EnterpriceManager管理软件，用户可以在一台计算机上管理所有UPS电源系统，察看参数与状态，给出电源管理决策建议。

自动报警等多种功能。

模块化UPS技术参数

型号

PX160kVA模块化UPS

380V

400V

415V

拓扑结构

在线式,双变换结构,无可闻PWM噪音，频率高于人耳可闻频率

输入

输入制式

3相5线制（双/单路输入）

额定输入电压

380V（默认）/400V/415VL-L

输入电压范围

340-477（满载）

200-477（半载）

Vin200-340=60+（load%）x2.8*

输入频率范围

40-70Hz,10Hz/sec跟随速率（可设置）

输入功率因数,PF

>0.99@load>50%,>0.95@load>15%,>0.90@load>10%

输入电流失真

<5%（满载）

额定输入电流

256

243

234

输入短路点流能力

30kA

保护

防倒灌接触器保护

旁路输入

输入制式

3相5线制

额定输入电压

380V（默认）/400V/415VL-L

输入电压范围

+/-10%

输入频率

50/60Hz

输入频率范围

+/-0.1Hz,+/-3Hz,+/-10Hz（客户设置）

额定输入电流

243

231

223

推荐断路器/熔丝电流

250AgL

输入短路点流能力

30kA

保护

防倒灌接触器保护

输出

系统容量

160kW

输出制式

3相5线制

输出电压

380V*/400V/415VL-L

电压精度

线性负载（0-100%）:

+/-1%静态,+/-5%2ms后

以及+/-1%50ms后.

非线性负载（0-100%）:

+/-3%静态

输出电流

243

231

223

频率精度

50/60Hz与旁路同步,50/60Hz+/-0.1%电池运行

同步速率

可设置0.25,0.5,1,2,4,6Hz/秒

过载能力

150%60秒,100%无限制,（125%10分钟）

过载能力（电池）

150%60秒

电压失真度