模塊化UPS在中控機房的應(yīng)用及維護

國家新聞出版廣電總局九五一臺 魯修瓊

?

模塊化UPS在中控機房的應(yīng)用及維護

國家新聞出版廣電總局九五一臺 魯修瓊

【摘要】UPS電源供電系統(tǒng)作為中控機房的一個重要組成部分，為節(jié)目傳輸和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供了高質(zhì)量、高可靠的凈化電源，保證了節(jié)目傳輸和網(wǎng)絡(luò)工作的穩(wěn)定性。本文介紹了模塊化UPS電源系統(tǒng)的概念、基本組成、優(yōu)點及日常維護和保養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】模塊化UPS；體系結(jié)構(gòu)；優(yōu)勢；維護

1　引言

隨著通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化、集成化趨勢正以前所未有的速度和深度影響著我們的工作和生活。我單位中控機房就是在此背景下建立而成，它是集節(jié)目傳輸和網(wǎng)絡(luò)通信為一體的現(xiàn)代化機房。特別是節(jié)目傳輸需要做到優(yōu)質(zhì)零秒，它就要求其系統(tǒng)的的各個設(shè)備及電腦、服務(wù)器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的電源供電系統(tǒng)必須具備零風(fēng)險、在線可快速修復(fù)的特點，并為適應(yīng)發(fā)展，還需具備可擴容、升級等功能，但由于我單位地處偏遠(yuǎn)山區(qū)，其電網(wǎng)時常存在斷電、浪涌、電壓突變、電壓波動、雷擊尖峰、頻率震蕩、頻率漂移、電壓跌落、脈沖干擾等電源質(zhì)量問題，時常會干擾節(jié)目傳輸工作，造成停播，損壞對內(nèi)對外的網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備，因此配備高可靠的、可快速修復(fù)的模塊化UPS電源系統(tǒng)就勢在必行。

2　模塊化UPS的概念

UPS的中文意思為“不間斷電源”，是英文Uninterruptible Power Supply”的縮寫，它可以保障計算機、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及一些關(guān)鍵設(shè)備在停電之后可繼續(xù)工作一段時間，讓使用者有時間緊急存盤，處理故障，不至于因停電丟失數(shù)據(jù)，影響工作。UPS電源在計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正常運行過程中，有著非常重要的作用，首先是防止突然斷電影響計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常工作，從而對計算機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等造成損傷甚至損壞；另外UPS電源還能夠消除電網(wǎng)上的電涌，改善電源質(zhì)量，確保計算機及其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的正常使用。

模塊化的UPS是由具備完整UPS功能的功率模塊及靜態(tài)開關(guān)模塊、顯示通信模塊等組成的。功率是可以根據(jù)需要通過增加功率模塊來增加的、比如我中控機房是一臺框架為100KVA的UPS主機，單模塊為10KVA。前期的機房設(shè)備最大約為50KVA的負(fù)載，我們可以先上6個模塊（組成5+1備份系統(tǒng)）。在幾年后，如果機房負(fù)載增加可以根據(jù)實際情況購買10KVA的單功率模塊，就可以最大到100KVA。這種UPS就稱為模塊化UPS。

3　模塊化UPS簡介

我單位中控機房安裝的模塊化UPS電源，主要由UPS電源主機及電池組構(gòu)成，其中UPS電源主機包括UPS功率模塊、中心控制模塊、靜態(tài)開關(guān)模塊及機架等部分組成。

1）模塊化的體系結(jié)構(gòu)

A功率模塊：包括傳統(tǒng)UPS的整流、充電、逆變以及相關(guān)的控制電路等部分組成。功率模塊可并聯(lián)，平均分擔(dān)負(fù)載。每個模塊都有開關(guān)鍵，可單獨開關(guān)機。

B靜態(tài)開關(guān)模塊：靜態(tài)開關(guān)模塊主要用于控制逆變輸出與交流旁路電源之間的快速切換控制，由雙向可控硅和控制電路組成，當(dāng)UPS處于過載時的自動切換到市電供電通道，這樣就可以全面提高我中控機房的系統(tǒng)的供電安全性和可靠性。

靜態(tài)開關(guān)模塊有兩路電源輸入，一組是UPS功率模塊逆變輸出，另外一路是直接接入市電輸入，兩路輸入選擇一路輸出，在正常工作情況下，靜態(tài)開關(guān)將功率模塊逆變輸出連接到系統(tǒng)輸出上，如果功率模塊在工作不正常不能夠為負(fù)載提供足夠的電壓時，靜態(tài)開關(guān)將立即切換到旁路電源，將UPS電源甩開，不影響負(fù)責(zé)正常工作。

C顯示通信模塊即監(jiān)控模塊：是實現(xiàn)人機對話和網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控的平臺，用戶可以通過顯示屏、操作面板，非常方便地查詢、了解UPS系統(tǒng)的工作狀態(tài)，查詢修改運行參數(shù)，了解設(shè)備各種事件信息。系統(tǒng)監(jiān)控器分為兩個區(qū)域：狀態(tài)指示燈區(qū)、數(shù)據(jù)信息顯示區(qū)。狀態(tài)指示燈區(qū)通過LED的不同狀態(tài)向用戶提供簡單的系統(tǒng)信息；數(shù)據(jù)信息顯示區(qū)通過LCD顯示屏向用戶提供詳細(xì)的系統(tǒng)狀態(tài)信息。

2）模塊化UPS的三大優(yōu)勢

相對于傳統(tǒng)意義上的UPS，模塊化UPS具有三大優(yōu)勢，被認(rèn)為是UPS技術(shù)發(fā)展的的趨勢。

第一供電模塊有冗余。當(dāng)用戶采用傳統(tǒng)非模塊化UPS電源時，由于新業(yè)務(wù)的不斷擴展，用戶經(jīng)常會對UPS的容量過高或過低的預(yù)計，這樣會導(dǎo)致用戶出現(xiàn)采購成本過高或者由于初次UPS容量過低無法滿足負(fù)載而必須更新，造成資源、能源等的浪費。模塊化UPS就可以解決這個問題，用戶通過可擴充的模塊結(jié)構(gòu)來解決新業(yè)務(wù)的擴展對UPS電源增容的要求，它可以幫助用戶在未來發(fā)展不明確的情況下，在UPS電源方面可以分階段進行投資和建設(shè)。通過增加功率模塊的冗余度也可增加系統(tǒng)的MTBF(MTBF-平均無故障時間)，當(dāng)有功率模塊故障時，也可保證系統(tǒng)的零宕機。

第二高安全，易維護。模塊化UPS采用了熱插拔技術(shù)，允許單體模塊在不停電、不對負(fù)載造成任何影響的情況下，任意進入或退出并聯(lián)單元，而傳統(tǒng)的UPS電源，檢修時必須切換到旁路工作模式，但旁路工作模式是負(fù)載不受UPS電源保護，如果此時發(fā)生電源過載或者電源中斷等故障，將會引起計算機等設(shè)備掉電，甚至造成非常嚴(yán)重的損失；這種熱插拔技術(shù)不僅實現(xiàn)了并聯(lián)系統(tǒng)的在線維護，而且無需專門的儀器或技術(shù)即可進行，大大減少MTTR(MTTR-平均故障修復(fù)時間)。其維修過程簡單、快捷。

第三擴容方便，節(jié)約投資。模塊化UPS是一個可隨需而變的供電系統(tǒng)。由于模塊化UPS是以標(biāo)準(zhǔn)化的模塊為基礎(chǔ)的UPS,其設(shè)計、生產(chǎn)、制造過程有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，獨立組件、標(biāo)準(zhǔn)接口以及簡單的操作，為重新配置功率以滿足不斷變化的業(yè)務(wù)需求，提供了極大的靈活性。隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，可實現(xiàn)“動態(tài)成長”，既降低了用戶最初購置成本，又可滿足后期業(yè)務(wù)的擴展需求。

4　模塊化UPS電源日常保養(yǎng)及維護

1）我們知道過載會影響設(shè)備，而帶載過輕有可能造成電池深度放電，同樣會危害設(shè)備。為了延長UPS 的使用壽命，我中控機房選取額定功率的30%-60%的負(fù)載量，使得UPS不會長期處于負(fù)載過重或者負(fù)載過輕的狀態(tài)。

2）做好UPS的防感應(yīng)雷害工作。因為UPS電源中采用了大量的微電子元器件，例如CMOS集成電路以及控制電路中的CPU等等元器件，這些微電子元器件對如夏天雷電感應(yīng)引起的瞬態(tài)高低壓、大電流電磁脈沖非常敏感，很容易造成這些微電子元件的損壞，因此，在我們單位中控機房建設(shè)中，除了按照要求對UPS電源本身做好有效屏蔽和良好保護接地措施外，我們還給遠(yuǎn)端監(jiān)控信號線、電源線等做好了防雷過壓保護，并在戶外安裝了避雷針。

3）日常操作中必須嚴(yán)格按照正確的開機、關(guān)機順序進行操作。這樣可以避免因負(fù)載突然急劇突變引起UPS電源的電壓輸出有非常大的波動，從而引起UPS電源無法正常工作甚至導(dǎo)致UPS電源損壞。

4）嚴(yán)禁短時間頻繁地開啟、關(guān)閉UPS電源。按照正常的操作要求，在關(guān)閉UPS電源后，必須至少等待30秒鐘后才允許重新開啟UPS電源。否則，有可能引起UPS電源進入“啟動失敗”的狀態(tài)，這時UPS電源既無逆變輸出，又無市電輸出。

5）做好日常防塵、除塵工作。UPS電源在正常使用情況下，主機的維護主要是防塵和定期除塵。因為我中控機房地處華北平原，氣候干燥，并且空氣中的粉塵較非常多，UPS電源主機機內(nèi)風(fēng)機工作運轉(zhuǎn)時會將空氣中的灰塵帶人機內(nèi)沉積，如果不及時采取措施定期清除，日積月累，大量灰塵也會造成器件散熱不好，會引起主機控制紊亂，造成主機工作失常，所以一般我們機房要求每季度應(yīng)徹底清潔一次。其次在日常維護工作中，需要定期檢查風(fēng)扇運轉(zhuǎn)情況及檢測調(diào)節(jié)UPS系統(tǒng)參數(shù)等，檢查各連接件和插接件有無松動和接觸不良的情況。

6）做好電池組的維護和保養(yǎng)。我中控機房采用了免維護的儲能電池。電池的充電模式采用的是自動控制電池的浮充、均充模式，通過監(jiān)控顯示屏對電池管理參數(shù)進行設(shè)置，系統(tǒng)會根據(jù)設(shè)置和電池組實際工作狀態(tài)對電池進行智能管理，自動進行均浮充轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)快速充電和延長電池壽命。因此，日常對電池的維護工作主要是：定期清除機內(nèi)積塵，定期測量蓄電池組的電壓是否正常等。

5　結(jié)束語

模塊化UPS電源系統(tǒng)有安裝簡單，擴容方便，節(jié)約投資；并聯(lián)冗余，運行穩(wěn)定，可靠性高；維護方便，在線處置，可用性高等優(yōu)點。但做好日常的維護工作是非常必要的，不要因為高智能、高性能、免維護而忽略了本應(yīng)進行的維護工作。