淺談機房在線式UPS電源系統(tǒng)更換及總體供電改造翻新建設(shè)和管理運用

王建

摘要：本文主要借鑒本人正在實施項目的情況根據(jù)上海市某信息機房實際需求，對原有UPS系統(tǒng)進行換新所得出的一系列思路方法;并總結(jié)現(xiàn)有各種常規(guī)UPS解決方案，在用戶只考慮持續(xù)供電的基礎(chǔ)運用，從未考慮其他功能的拓展的前提下，通過對設(shè)備的認知和多年弱電工程經(jīng)驗編制，已達到更換原有UPS供電系統(tǒng)建立全新UPS在線式供電系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：在線式、UPS、持續(xù)、供電系統(tǒng)

一、項目大體介紹

1.情況概要

本次論述主要為拆除機房內(nèi)老UPS設(shè)備，新建一套60KVA在線式UPS持續(xù)供電系統(tǒng)，改造是本次議題的主要內(nèi)容，論述中相關(guān)大樓中心機房原有傳統(tǒng)后備式UPS已運行5年以上，設(shè)備供電標準無法滿足現(xiàn)有機柜內(nèi)總設(shè)備供電要求，電池組使用年限超標無法滿足2小時持續(xù)供電，原設(shè)備功能單一只能負責設(shè)備供電無法實現(xiàn)監(jiān)管功能，而配套的電路系統(tǒng)因新系統(tǒng)的建設(shè)負荷和實際使用需求已無法滿足新系統(tǒng)的建設(shè)要求，固需全套翻新建設(shè)。

根據(jù)以上情況和實際要求，更換在線式UPS持續(xù)供電系統(tǒng)，在整體系統(tǒng)更換時需考慮更大核載量和更好續(xù)航量的UPS設(shè)備以滿足現(xiàn)有機房設(shè)備實際使用需求，在更換過程中需充分考慮大樓數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)運行的不間斷性、大樓本身承重能力、新老設(shè)備交替線纜敷設(shè)問題;并結(jié)合科技的日益發(fā)展，在傳統(tǒng)UPS供電的基礎(chǔ)上創(chuàng)新管理，如網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能，UPS的工作狀況能被系統(tǒng)管理員隨時掌握;遠程報警功能，一旦UPS設(shè)備任意部件出現(xiàn)異常，可以通過多種方式通知把信號傳達到工作人員辦公室、保安室，同時采用短信息方式通知相關(guān)負責人。

2.UPS主設(shè)備選擇及功能規(guī)劃

一般我們常規(guī)UPS設(shè)備選擇遵從，原有現(xiàn)場線路規(guī)劃和容量規(guī)劃，并對確定總設(shè)備耗電功率做計算;為了保證信息系統(tǒng)的安全且由于供電系統(tǒng)中不可避免的存在如供電中斷、電壓浪涌、電壓陷落、波形畸變、頻率漂移、持續(xù)過壓、持續(xù)低壓、瞬間過電壓和噪聲干擾等情況。

根據(jù)以上的規(guī)劃和實際情況要求，我認為應(yīng)采用在線式UPS系統(tǒng)，其主要功能是為服務(wù)器等數(shù)據(jù)通訊設(shè)備提供后備電源;根據(jù)原設(shè)定需求，UPS功率需滿足并超越現(xiàn)有設(shè)備負載總功率，確保后期機房內(nèi)設(shè)備變更和增加所需，并且能對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、交換機、服務(wù)器、監(jiān)控、安防等重要設(shè)備提供約為2個小時的供電時間，確保整個大樓中心機房在常用電源出現(xiàn)問題時能夠預(yù)留充足時間給IT工作人員進行數(shù)據(jù)存儲設(shè)備關(guān)機等操作，如遇內(nèi)網(wǎng)設(shè)備需持續(xù)運行在半負載或低負載的情況下能夠提供遠大于2小時的充足供電確保設(shè)備長期穩(wěn)定運行，確保部分連續(xù)運作核心設(shè)備的穩(wěn)定運行，并在整體斷電超過預(yù)定時間時提供充足的后備電量時間用于主設(shè)備的信息保存和逐步關(guān)閉。

在更換系統(tǒng)時我們要注意，UPS系統(tǒng)必須在干凈、平穩(wěn)的環(huán)境中安裝 UPS，避開震動、灰塵、高濕、可燃性氣體、可燃性 液體或腐蝕性物質(zhì)環(huán)境。UPS 正常工作時的環(huán)境溫度要求在 0-40℃之間。如果工作在 40℃以上的環(huán)境里，要求最大帶載量按每增加 5℃，遞減 12%額定值實施。UPS 工作時的最高環(huán)境溫度 要求不超過 50℃，高溫環(huán)境下的長時間帶載工作會影響 UPS 壽命。電池組建議在 15-25℃之間使用。

二、在線式UPS管理和設(shè)備運用

1.設(shè)備的管理和運用

在弱電智能化系統(tǒng)建設(shè)中，傳統(tǒng)后備式UPS系統(tǒng)功能單一無法體現(xiàn)出智能的定義，采用在線式UPS內(nèi)部可增加各種功能模塊和配套功能卡，如：USB+RS232通訊卡、AS-400干接點卡WINPPOWER CMC卡、NMC卡、WebPower網(wǎng)絡(luò)通訊卡等，相關(guān)配卡可通過RJ45連接器的網(wǎng)絡(luò)連結(jié)讓UPS可直接通過RJ45的連接器連接至網(wǎng)絡(luò)，我們可以通過組建龐大的互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)（包含內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)）并在不同的設(shè)備上安裝配套監(jiān)管程序從而達到，遠程管理UPS系統(tǒng)的功能，并通過相關(guān)功能來控制和監(jiān)管整套系統(tǒng)，其功能包含如下。

通過網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)或是企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)從任何一個工作站遙控管理UPS;通過SNMP、「超文件傳輸協(xié)議」（HTTP）和JAVA applets 遠方監(jiān)控UPS

從任何SNMP（SNMP）管理站或是通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器使用HTTP格式和對象來設(shè)定UPS和 WebPower 參數(shù)。

通過Java Applets 所產(chǎn)生的動態(tài)圖標來監(jiān)控UPS所有的狀態(tài)值（如：電壓、負載、電池、事件…等），并可在閃存上儲存事件記錄和統(tǒng)計資料提供UPS電力狀況、電池狀態(tài)和UPS事件產(chǎn)生的記錄檔案。

單體自動關(guān)機，或是事先由管理員設(shè)定及發(fā)生緊急電力事件時的自動關(guān)機;多重服務(wù)器關(guān)機，此關(guān)機系統(tǒng)會通過IP （Internet Protocol）傳遞主要的錯誤訊息，然后在不同操作系統(tǒng)的服務(wù)器上執(zhí)行自動關(guān)機。

在線系統(tǒng)可以接收來自 UPS 的狀態(tài)訊息以及發(fā)送指令至UPS 。使用者可以利用支持SNMP 網(wǎng)絡(luò)管理軟件或是網(wǎng)頁瀏覽器，通過以太網(wǎng)絡(luò)去管理UPS，它可以在不同的情況之下發(fā)出相關(guān)的指令來確認UPS系統(tǒng)的開關(guān)機、重啟等基礎(chǔ)功能，這些情況包括主要的錯誤、UPS低電力的情況、UPS負荷過度、UPS超出工作溫度和定期的關(guān)機等需要強行執(zhí)行的基礎(chǔ)功能。

三、電源系統(tǒng)更換

1.更換改造的概要

作為核心供電UPS更換勢必造成大樓內(nèi)信息設(shè)備的暫時停用影響整個大樓及相關(guān)公司整體運營，造成信息化辦公停頓人員誤工、資金流失等嚴重問題。在更換整套UPS的過程中“設(shè)備整體斷電——拆除原有UPS——重新規(guī)劃電纜布線——新設(shè)備安裝——新電纜鏈接調(diào)試——安裝新UPS系統(tǒng)”將影響大樓內(nèi)信息辦公，詳細且合理的規(guī)劃設(shè)計和完整的理念規(guī)劃能將誤工和資金損失降低到最低，其歸納可分為三大部分：總體供電改造翻新、新老UPS更換、新老電池組更換。

我們針對UPS系統(tǒng)的更換和改造可以做到如下幾個步驟：機房停電告知、機房集中斷電、總供電箱斷電、老UPS設(shè)備斷電并拆除、設(shè)備取電電纜旁路斷電、老電池組拆除、老輸出電源箱關(guān)閘拆除、新設(shè)備的整體安裝和鏈接。

而整套在線式UPS系統(tǒng)，其供電從380V市電箱內(nèi)取電，經(jīng)過UPS存儲和轉(zhuǎn)化并從UPS內(nèi)連接專用220V供電箱，轉(zhuǎn)換最終連接給前端設(shè)備其連接方式如下：市電380V配電箱供電——160A空開——BVR50平方電纜——UPS主機——UPS電池組——UPS主機——UPS配電箱——N路10A/16A/32A/60A空開——220V供電——電源插頭——電源插排——使用設(shè)備。

整個施工過程中勢必影響用戶正常設(shè)備使用，我們需明確和規(guī)劃日期統(tǒng)一施工確保將吳工和損耗降到最低。

2.UPS電池組選擇與承重

UPS電池組作為整套UPS設(shè)備的后備核心起到了為所有設(shè)備持續(xù)供電的功能，其選擇性要兼顧環(huán)保原則、能耗功率原則、更長壽命原則，大型UPS電池組還需考慮機房整體擺放布局、空間、承重，電池組功率應(yīng)滿足前端總設(shè)備供電要求，如60KVA主機滿配2小時供電，應(yīng)選擇100AH電池96塊配套2個電池柜鏈接的方式。

其擺放位置建議選擇機房內(nèi)大樓整體結(jié)構(gòu)承重處作為設(shè)備的擺放區(qū)域，設(shè)備擺放需詳細計算大樓內(nèi)部樓板承重能力，如存在承重超標無法滿足情況，需對地面經(jīng)行加固作業(yè)，加固應(yīng)選擇靠經(jīng)大樓承重柱體區(qū)域經(jīng)行橫向加固，可采用鋼結(jié)構(gòu)支架鏈接承重柱，地面整體結(jié)構(gòu)鋼筋加固，底面下層樓板凱夫拉纖維敷設(shè)加固等多種方式結(jié)合化加固。

3.設(shè)備配接的規(guī)劃

（1）接電要求及規(guī)劃

總電采用三相四線制，在低壓配電網(wǎng)中，輸電線路一般采用三相四線制，其中三條線路分別代表A，B，C三相，另一條是中性線N（如果該回路電源側(cè)的中性點接地，則中性線也稱為零線（老式叫法，應(yīng)逐漸避免，改稱PEN，如果不接地，則從嚴格意義上來說，中性線不能稱為零線）。

（2）輸出配電箱規(guī)劃

UPS輸出配電箱是整套UPS設(shè)備中不可缺少的部分，其功能為將原有市電通過UPS轉(zhuǎn)化后通過UPS輸出總電并合理分配給輸出配電箱，再由配電箱將所有電源分配給前端各個機柜或設(shè)備插排，本次項目中將在大廈機房合適部位新裝輸出配電箱用于設(shè)備供電輸出，其鏈接方式較為簡單具體可參考下圖。

（3）主機設(shè)備擺放規(guī)劃

新UPS主機延續(xù)原有UPS設(shè)備擺放位置，將主機放置于機房承重點或加固點，主機前端面板朝南擺放方便操作人員使用，其前后端均需留足1米區(qū)域方便設(shè)備維護操作;且主機采取的是背面風(fēng)扇強制冷卻，安裝場地必須考慮通風(fēng)問題，頂部需預(yù)留50厘米以上空間用于設(shè)備散熱。

（4）電池組的擺放和鏈接規(guī)劃

電池組應(yīng)和UPS主機就近原則并放置于整個機房承重點或加固點，我認為現(xiàn)有中心機房UPS電池組擺放位置經(jīng)過地面加固和支架跳高加固完全滿足新電池組擺放需求，固選擇原有擺放位置符合本項目規(guī)劃要求。

（5）新設(shè)備鏈接規(guī)劃

新UPS建成后所有供電鏈接應(yīng)滿足使用要求，確保中心機房，每個機柜、每套設(shè)備均能夠從UPS內(nèi)取電運行。根據(jù)現(xiàn)場勘察，原機房內(nèi)設(shè)備取電已滿足現(xiàn)有設(shè)備取電規(guī)劃要求，我公司在拆除原有UPS設(shè)備和配套設(shè)施的過程中將保留所有機柜內(nèi)主干取電電纜并做好保護和標記，確保新設(shè)備使用時將所有電纜連接至UPS輸出供電箱內(nèi)。

四、取得效益分析

通過合理的組織安排及配套方案構(gòu)思，在盡可能減少時間、資金損失的前提條件下，更新在線式UPS系統(tǒng)，從而達到整套系統(tǒng)能夠跟精確的遠程掌控整個機房內(nèi)供電系統(tǒng)的運行情況，提早預(yù)知突發(fā)事件對機房內(nèi)設(shè)備起到遠程監(jiān)管實時、預(yù)警、提前預(yù)案;使用者可以自行設(shè)定UPS的運用功能和開、關(guān)機的事件，通過在線式管理和軟件式管理可以依序自動的關(guān)閉系統(tǒng)和配套設(shè)備，以避免客戶端或是服務(wù)器、電力問題的不正常關(guān)機，為整個機房設(shè)備的穩(wěn)定運行，主要設(shè)備數(shù)據(jù)的安全保存提供了良好的支持;從而在付出了資金建設(shè)的前提下為后期的安全與穩(wěn)定運行保駕護航減少了后期損失。

五、結(jié)論

在線式UPS在傳統(tǒng)后備式UPS基礎(chǔ)上增加了各種監(jiān)管和操作功能，可實現(xiàn)遠程電腦管理了解設(shè)備運行狀態(tài)并能對設(shè)備的各種功能進行遠程操作，信息化的操作方式不但安全而且有效為管理人員提供了很好的操作方式其功能可滿足所有企業(yè)各種信息機房的設(shè)備供電使用，且在線式UPS可通過內(nèi)部設(shè)備板卡的增減在基礎(chǔ)供電的情況下完成各種其他功能的選擇。

在線式UPS適用于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)機房、企業(yè)辦公環(huán)境和一般工業(yè)環(huán)境的電源管理專家，適用于中小型數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡(luò)管理中心、企業(yè)服務(wù)器機房、電壓瞬時跌落或減幅震蕩，高壓脈沖、電壓波動、浪涌電壓、諧波失真、頻率波動等狀況可提供良好的解決方案并通過在線式信息傳輸和原遠程管理功能能為用戶的用電負載提供安全可靠的電源保障。

合理的規(guī)劃改造過程減少了用戶改造期間的人力、物資、資金損失并在規(guī)劃中將新老線路替換換新達到新設(shè)備的使用要求從而保障新在線式UPS系統(tǒng)能夠最大力度的為整個機房服務(wù)達到了建設(shè)的先進性、合理性等要求。

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