UPS供电系统方案说明.doc
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机房建设方案-UPS、配电、机柜部分
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UPS供电系统方案
一．概述
1.1项目概况
为保证机房内各类系统的正常运行，必须为其提供安全、稳定、可靠的工作环境。
因此，安全、实用、先进和美观是机房设计的总体要求。
新建机房最好能满足未来5至10年的发展需要。
二、机房建设总体方案
2.1系统建设目的
在机房建设中，要把安全性、可靠性、合理性和规范化放在首要位置，同时兼顾美观、舒适和人性化的特点。
机房建设工程在充分考虑计算机、网络通讯、空调、UPS等设备的安全性、可靠性、易安装维护。
三、机房建设方案选择
模块化、热插拔结构的UPS完全按照IT设备的思路和结构设计，功率模块冗余并联输出，控制部分采用冗余的两套热插拔控制模块、两套逻辑低压电源模块冗余设计，可用性高。
另外由于模块化热插拔结构可以非常方便的在线增减各种模块，提高输出功率或维修，因此在可用性、可维护性、扩容性方面具有传统1+1并联不可比拟的优点。
3.1UPS、配电的选择
根据设备测算以及未来发展的要求，我们选用APC公司2006年推出的新型SymmetraPX10KVA系列电源，每个功率模块的功率为16KVA/16KW。
根据要求，功率定为10KW。
由于用户的真实负载Symmetra可能为10KW，
四、方案特点：
UPS主机为模块化、热插拔结构、模块冗余输出。
用性高。
控制模块、控制低压电源模块均为两块冗余配备，功率模块冗余输出，实际形成1+1冗余。
可维护性高。
全模块化热插拔设计，包括功率模块、控制模块、控制低压电源模块、通讯模块、显示模块、静态旁路模块、电池监控模块、外部维修旁路设计，均使得该系统维修时间缩短，维修难度降低。
适应性好。
该产品输入参数为功率因数0.99，输入谐波<5%，输出功率32KVA/32KWN+1，实际功率大，满足新型IT负载和发电机的要求。
其他产品只能输出32KVA/26KW
可扩容性好。
如果今后负载增加，可以再插入功率模块，形成144KWN+1冗余。
可管理性好。
该产品标配多种通讯和管理卡，232，IP45，继电器接口，EPO，功能强大。
柜体为黑色，19英寸机架式外观。
与服务器机柜外观一致，可直接放在机房里面，和负载机柜并排安放。
减少中间环节，提高系统可用性。
降低其他配套系统的投资,缩短安装施工时间。
采用外部维修旁路开关，提供真正意义上的不间断供电。
占地面积小。
只有2个服务器机柜柜体，
只操作一套系统，操作简单，降低误操作的可能性，提高可用性。
五、SYPX10系列模块化UPS
5.1SYPX10UPS
图1为10KVAN+1模块化UPS主机与模块化电池柜，均为19英寸机柜式外观，黑色。
SYPX10UPS主机采用2套冗余控制系统，CANBUS总线数据通讯模式，数据传送高速可靠，控制精度高，系统可用性高。
该UPS机柜最多可安装10个16KVA/KW功率模块，形成10KVA或144KVAN+1冗余输出。
内置公用的10KVA静态旁路模块，可热插拔更换。
为全模块化设计结构。
热升级模块化电源分配
无需停机就可安全扩展或维护&无需雇用昂贵的电气承包商
扩展开关（Subfeed）
两个10A扩展开关（subfeed）可将附加的配电集成到您的数据中心
集成化的电源分配&电池柜
（前面为电源分配/后面为电池）
留出更多的空间放置IT柜&有助于将数据中心的必要空间降到最小
热更换内置静态旁路开关
在严重过载或出错的情况下，无需中断，将负载从UPS转到市电上
冗余的智能模块
通过备份主智能模块来提高可用性
16kW功率模块
灵活升级能力，支持N+0或N+1配置，全额定逆变器提供更多的有效功率
回转系统旁路
当维护时将关键负载与UPS隔离
图1
5.2SYPX10系列模块化UPS内部控制连接图（图2）
ControllerAreaNetwork
CANBUS
控制器局域网总线控制系统
电池模块
功率模块
静态旁路模块
电池监控模块
控制模块
控制模块
液晶显示模块
RS232通讯模块
3个通讯插槽模块
图2
可以发现，每个模块均会受两个控制模块的控制，可用性非常高。
5.3SYPX10系列模块化UPS系统图（图3）
工作原理图
内部电池
外部电池
电池开关
静态旁路
输入部分
输出部分
功率模块
六、SymmetraPX10KVAUPS系统简介
SymmetraPX10KVA采用单机N+1冗余模块化热插拔技术，为机柜式外观结构。
通过了机房的电磁兼容和电磁抑制测试，可直接安装在机房里面。
与服务器机柜并排摆放。
模块化结构在IT设备上已被广泛使用（如：
PC机，服务器，小型机等）。
模块化结构可以使得系统结构更加清晰，降低系统的复杂度，提高系统的可靠性；
热插拔技术可以使得系统的配置随需要任意调整。
模块化结构大大降低了设备维修时间，方便及时排除故障，保障系统的连续运行；
模块化结构可以实现单机冗余，且冗余度可以随负载量的变化自动调整，其可用性要高于两台普通UPS并联；
模块化结构减少了备件的数量，避免购买大量备品备件，浪费资金；
模块化结构还使得电池配置很简单，降低成本。
不用考虑单机30分钟，还是并机30分钟。
6.1SymmetraPX10KVA结构介绍
6.1.1Symmetra3-Phase10KVA/KWUPS机柜
Symmetra™PX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144KVA/KWN+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（图4）
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）。
图4
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（图5）
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。
UPS输出分配+系统旁路：
一个36孔配电盘
每个带系统旁路的PDU都装配有一个36孔配电盘；36孔”就是指每个板上有36个孔，在PDU上总共有36个孔可以用来安装断路器（可选16A或32A单相或三相）。
每个孔都可以提供230伏的单相电源；每个孔可提供的安培数则取决于每个所用断路器的规格。
位于配电盘上的零线排是额定规格的200%；
配电柜带2个三相10A输出开关。
3个维护旁路面板
当与Symmetra_PXUPS系统结合使用时，带系统旁路的PDU会装配有一个维护旁路面板。
维护旁路采用一种三断路器机制，能够使SYPX与公共市电隔离。
维护旁路系统采用了与Silcon类似的形式。
输入旁路断路器标记为Q1，输出旁路断路器标记为Q2，而旁路断路器被列为Q3。
在前面板上有一个示意图，用于说明电气途径。
一旦维护旁路系统需要进行维修或更换，则必须关闭PDU的电源，并同时断开变压器的主输入断路器。
维护断路器采用的是自螺纹孔的固定方式。
因此，当需要维修或更换断路器时，只需要打开前面板即可。
6.2SymmetraPX10KVA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SymmetraPX10KVA完全能作到这一点。
B.加快装配速度
由于SymmetraPX10KVA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
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