UPS在高校校園網(wǎng)中的應(yīng)用

王振巖

（河北建筑工程學(xué)院，河北張家口075024）

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，隨著數(shù)字技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)大多數(shù)學(xué)校都建立了校園網(wǎng)絡(luò)，并相互連成以教育網(wǎng)站為中心的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，而且校園局域網(wǎng)也向數(shù)字化、綜合化方向發(fā)展。與此同時(shí)，隨著校園網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的不斷升級(jí)和數(shù)據(jù)量的急增，校園網(wǎng)絡(luò)安全問題不斷發(fā)生，直接影響著學(xué)校正常的教育教學(xué)活動(dòng)。在發(fā)生的網(wǎng)絡(luò)安全問題中，有一類問題是校園網(wǎng)物理環(huán)境造成的，而其中很重要的就是系統(tǒng)供電所存在的問題。供電質(zhì)量直接影響著校園網(wǎng)的安全運(yùn)行，所以保證不間斷供電對(duì)于校園網(wǎng)來說是十分重要的。

校園網(wǎng)中，保存重要數(shù)據(jù)和負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)連接的服務(wù)器需要重點(diǎn)考慮電源保護(hù)，而目前提供電源保護(hù)的設(shè)備就是UPS電源，它可以較好地滿足校園環(huán)境下重要數(shù)據(jù)服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備的電源保護(hù)要求。

1 UPS電源的提出

我院機(jī)房的供電是和職工家屬院及周邊其它單位共用一條輸電線路，校內(nèi)鍋爐用電設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，電壓波動(dòng)很大，并且會(huì)有一些雜波嚴(yán)重干擾，如浪涌、尖峰等，經(jīng)常燒斷保險(xiǎn)絲造成斷電。當(dāng)市電突然發(fā)生中斷，且沒有其它后備電源維持供電時(shí)，計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備由于沒有電力供應(yīng)可能產(chǎn)生系統(tǒng)中斷運(yùn)行、數(shù)據(jù)丟失、系統(tǒng)崩潰甚至硬件損壞等后果。尤其是在每年一次的招錄新生的工作過程中，如果發(fā)生斷電情況，對(duì)于學(xué)院的招生工作會(huì)造成很大的影響，甚至?xí)?duì)整個(gè)學(xué)院的發(fā)展造成不可挽回的重大損失。

因此，校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中心，選用一臺(tái)適當(dāng)容量的集中式數(shù)字化UPS是保護(hù)服務(wù)器、交換機(jī)和通信設(shè)備的最經(jīng)濟(jì)方法，UPS可以給所有由它供電的設(shè)備提供充足的電池備用時(shí)間，并提供安全可靠的電源保護(hù)。采用集中式供電方式，所有負(fù)載設(shè)備全部由一套較大功率的UPS系統(tǒng)供電，不僅降低了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行成本，也更便于管理，方便以后增加新的負(fù)載設(shè)備，并能根據(jù)負(fù)載容量大小，調(diào)整電池?cái)?shù)量來增加相應(yīng)的備用時(shí)間。根據(jù)這些情況，為保證我院校園網(wǎng)的正常運(yùn)行，給廣大師生提供良好的學(xué)習(xí)和科研工作環(huán)境，我院在校園網(wǎng)建設(shè)初期就決定投入一定的經(jīng)費(fèi)，購(gòu)置UPS不間斷電源用于網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房，保證校園網(wǎng)穩(wěn)定、高效的運(yùn)行。

2 UPS的基本工作原理和工作方式

2.1 工作原理

當(dāng)正常交流供電中斷時(shí)，UPS將蓄電池輸出的直流變換成交流持續(xù)供電的電源設(shè)備。當(dāng)市電正常供電時(shí)，UPS可以將市電穩(wěn)壓后供給負(fù)載使用，同時(shí)對(duì)UPS內(nèi)部的蓄電池充電；當(dāng)市電中斷時(shí)，UPS立即將蓄電池內(nèi)的電能，轉(zhuǎn)換成220 V交流電，繼續(xù)為負(fù)載提供電力，保證負(fù)載能正常工作并不受損壞[1-3]。

2.2 UPS的工作方式

2.2.1 正常運(yùn)行方式

當(dāng)市電正常供應(yīng)時(shí)，UPS會(huì)將市電的交流電轉(zhuǎn)換為直流電儲(chǔ)存在蓄電池中，以備電力中斷時(shí)使用；當(dāng)電壓出現(xiàn)上下波動(dòng)或干擾時(shí)，UPS都會(huì)啟動(dòng)，為設(shè)備提供穩(wěn)定且無雜波干擾的電力。

2.2.2 電池工作方式

當(dāng)市電中斷時(shí)，將蓄電池中的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，繼續(xù)供給負(fù)載使用，達(dá)到不斷電的功能。

2.2.3 旁路運(yùn)行方式

當(dāng)在線式UPS超載、逆變器過熱或機(jī)器故障時(shí)，UPS會(huì)把逆變輸出方式轉(zhuǎn)為旁路輸出方式，即由市電直接為負(fù)載供電。如果負(fù)載過大時(shí)，必須人為減少負(fù)載，否則旁路短路器會(huì)自動(dòng)切斷輸出。

2.2.4 旁路維護(hù)方式

當(dāng)UPS進(jìn)行檢修時(shí)，通過手動(dòng)旁路命令，轉(zhuǎn)為旁路運(yùn)行方式，保證負(fù)載設(shè)備的正常供電，當(dāng)維修操作完成后，重新啟動(dòng)UPS，轉(zhuǎn)為正常運(yùn)行方式。

3 UPS電源容量選用和電池配置

我院在選用UPS電源時(shí)，基本的容量估算是對(duì)網(wǎng)管中心的服務(wù)器及少量其它設(shè)備進(jìn)行供電要求，再留有適當(dāng)?shù)陌踩萘?，?jīng)過容量、工作效率、安全可靠性等比較，選用了美國(guó)APC公司的SURT10000XLI不間斷電源，它的額定容量是10 kVA，UPS電源效率為93%，滿負(fù)載時(shí)的典型備用時(shí)間是4 min，半負(fù)載時(shí)的典型備用時(shí)間是13.2m in。

APC-SURT10000XLI的電池是密封鉛酸免維護(hù)蓄電池，具有體積小、質(zhì)量輕、密封好、無泄露、無污染、放電性能好、維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)。由于有時(shí)斷電時(shí)間較長(zhǎng)，為延長(zhǎng)系統(tǒng)的供電時(shí)間，我們配置了64節(jié)100 Ah的12 V后備電池，雖然這樣會(huì)造成電池組充電時(shí)間的相對(duì)增加，但這樣的配置，使得斷電時(shí)UPS可連續(xù)供電10 h以上，完全可以滿足斷電時(shí)服務(wù)器及其它重要設(shè)備運(yùn)行的需要。

4 日常使用與維護(hù)

4.1 UPS的維護(hù)

為保證UPS在關(guān)鍵時(shí)刻能正常發(fā)揮作用，我們?cè)谌粘Ｊ褂眠^程中，為UPS提供了良好的工作環(huán)境，注意通風(fēng)，保持環(huán)境的清潔。并做好UPS的有效屏蔽和接地保護(hù)工作，保證UPS不受到雷擊。UPS不帶空調(diào)、日光燈等感性負(fù)載，適當(dāng)控制輸出負(fù)載量，保證所帶負(fù)載不超載也不輕載。

4.2 蓄電池的維護(hù)

蓄電池是UPS的重要組成部分，SURT10000XLI不間斷電源采用的密封鉛酸免維護(hù)蓄電池，但并不是就真的不需要維護(hù)。蓄電池要求在0～30℃環(huán)境中工作，因此，我們將后備的64節(jié)電池放置在專門的房間內(nèi)，以保證環(huán)境的清潔和電池的工作溫度，并且配備了具有恒壓和恒流功能的充電器。

一般情況下，我們通常每月檢查一次浮充電壓，如果單個(gè)蓄電池的浮充電壓過低時(shí)，則對(duì)整組蓄電池進(jìn)行均衡充電。如果長(zhǎng)時(shí)間沒有發(fā)生停電時(shí)，我們注意每三個(gè)月就人為中斷市電一次，讓蓄電池放電一段時(shí)間，用以激活蓄電池，延長(zhǎng)電池的使用壽命。放電完畢后，UPS充電時(shí)間在10 h以上。

5 結(jié)束語(yǔ)

我院UPS電源自投入使用以來，能夠做到正確使用、合理維護(hù)，始終保持了良好的運(yùn)行狀態(tài)，雖經(jīng)過多次線路停電，但服務(wù)器工作正常，保證了校園網(wǎng)的運(yùn)行和數(shù)據(jù)安全?？梢钥闯?，UPS在校園網(wǎng)中的作用非常重要。

[1] 王久國(guó).有線電視網(wǎng)絡(luò)機(jī)房UPS供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)有線電視，2006(6):548.

[2] 顧友文，岑孟榮.UPS電源在民用建筑中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代建筑電氣,2010(9):30.

[3] 王其英，劉秀榮.新型不停電電源（UPS）的管理使用與維護(hù)[M].北京：人民郵電出版社，2005:172.