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UPS电源供电系统设计理念的变化

文章发布时间:2011-02-27 17:38来源:upsclan.com 作者:upsclan 关注次数:

 当前信息中心UPS供电系统现状和存在着问题,这些是UPS厂商和供电系统设计者必须面对的实际问题,正是这些客观存在的问题促使了UPS技术的进步和供电系统设计理念的变化。这些变化主要表现在以下4个方面。

  1、研究工作从单台UPS设备向整个供电系统变化

  UPS系统仅仅是供电系统申的一个环节,一个完整的系统中除了UPS系统外,还可能有变压器、瞬态电压浪涌抑制器、电网进线开关柜、负载配电柜、柴油发电机组、交流稳压器、隔离或升降压变压器、电池系统、各种开关、断路器、保险、转插以及上百乃至几百个级联接点和相应的传输线。所有这些在系统中都会形成单路径故障点,这些部件和环节在可靠性模型中的串联特性以及它们之间的相互影响,就使得系统可靠性大幅度降低。UPS厂商和供电系统设计者意识到,在不断提高UPS设备的性能和可靠性的同时,还必须加强对整个供电系统的研究。所研究的问题包括:

  (1)系统中各种设备和环节的相互匹配和可靠性问题;

  (2)系统可用性和冗余配置问题;

  (3)可修复和缩短修复时间间题;

  (4)几S设备的模块化冗余系统结构问题;

  (5)各种设备和环节连接技术的研究和规范化问题;

  (6)供电系统的布局(集中式、区域式、分散式)间感;

  (7)系统的可维护性和集中管理间颖;

  (8)系统的可扩展性问题等。

  2、对系统可靠性的研究向可用性研究变化

  绝大部分配置UPS供电系统的组织对供电的连续性提出了非常高的要求,越来越多的厂商和用户已经形成这样一个共识UPS系统经过多年发展,在其性能指标己完全满足计算机网络设备要求的情况下,真正能为用户带来价值的是其可用性。可用性在概念上包含了系统中设备的可靠性、可管理性和可维护性。可用性高意味着给用户更多的正常使用时间,把故障后不可用时间降到最低限度。对可用性的研究促进了UPS设备和供电技术的全面发展,包括:

  (1)设备和系统的冗余可容错技术;

  (2)设各的模块化可在线热插拔维护和扩容技术;

  (3)系统的集成一体化技术;

  (4)智能管理和与IT系统无缝集成的通信管理技术等。

  3、从对单纯的供电系统研究向整个IT基础物理设施(NCPI)研究变化

  保证计算机和网络IT设备正常运行的条件除了配置UPS供电设备外,还必须有与之配套的完整的供电系统、空调及通风系统、机架及IT设备线缆的支撑系统、消防及门禁系统、基建及装修装饰等,统称为网络关键物理基础设施。这些设施都会在一定程度上影响信息系统的可用性,所以研究工作自然就由单纯的电力供应扩展到空气调节(包括lT机架微环境)、IT设备机械支撑、系统的集中管理等。NCPI概念的提出标志着供电系统设计观念和策略发生了变化,从关注产品和系统本身到关注用户的实际应用,从供电设备一点向数据中心电力支撑系统的思维模式的转变。换旬话说,不再孤立地看待性能单一的供电系统,而是把它放在一个大系统中去,对系统做全面的研究、设计、构建、管理和评估。

  从UPS设备到一体化供电系统,再到NCPI,是供电系统设计思维模式的重大变化。

  4、提高UPS供电系统的"适应性"

  当经济环境的变化周期小于设备的生命周期时,就会对设各的适应性提出要求。技术发展和经济环境的不确定性和不可预测性,要求一台设备能够自动而有准备地适应新的需求是根本不可能的。一般来说,物理设施不可能像软件系统那样容易地进行逻辑上(程序上)的升级。比如,一台IOkVA的哑S要想"升级"为2OkVA的皿S是根本不可能的,除非最初的标称值为lOkVA的实际容量是2OkVA,而那恰恰不是所谓的可适应性,而是"一步到位"的模式。"适应性"向"一步到位"的系统设计模式提出了挑战。系统要适应的变化包括:

  (1)经济形势的变化;

  (2)lT设备技术革新和功率密度的变化;

  (3)维护人员操作水平的变化;

  (4)组织管理模式的变化;

  (5)设备运行场地的变化等。

  对于NCPI来说,要适应这些变化,需要考虑以下的设计思路:

  (1)模块化标准化设计;

  (2)开放式设计;

  (3)集成化设计;

  (4)高密度、小型化设计。

  5、集成化、一体化设计理念是UPS系统新的发展趋势

  以上4A系统设计理念的变化,导致了UPS集成化、一体化设计理念的产生,在这种设计理念下产生的典型的产品是APC公司的"英飞集成系统"——ISX。该产品在设计中遵循了以下4点原则:各供电设备制造和供应渠道的统一化;各供电设备和环节(包括负载机架)结构的一体化和联接的规范化;各供电设备和环节(包括负载机架申的PDU)电源状态管理的集中化;各供电设备和环节结构的模块化、冗余配置和连接的热插拔功能。ISX是实施NCPI理念的具体方案,是一个完整的UPS供电系统,它由电力供应、空气调节、IT设各机械支撑和系统管理等4个子系统组成。该产品最大的特点是适应性强,把供电系统的可用性、可管理性、可扩展性等功能都提高到了一个新的水平。

  集成化系统的性能特点如下:

  (1)针对以UPS为核心的供电系统各种设备做统一的性能设计和设备配置,有利于加强各设备之间的匹配,提高设备利用率,降低各设备和系统中的谐波千扰和相互影响;

  (2)设各机架结构的标准化和安装联接的规范化,不仅可加快安装速度,还可提高装配质量,缩短连线长度和改善零乱状况,有利于降低维护难度和人为故障的发生;

  (3)大部分功能部件都冗余配置,并可热插拔维修,可把系统故障修复时间降到最短,大幅度提高系统的可用性;

  (4)开放式设计和强大的电源集中管理功能,提高了系统的可管理性和可维护性,用户在必要时能够自行对设备重新集成,对运行状况信息的管理进行二次开发以及自主地不依赖供应商地对设备进行维修维护;

  (5)用户可根据lT系统规模和业务扩展的阶段性做定制化配置,从而可有效避免一次性过量的投资和供电容量的浪费;

  (6)模块化设计不仅能提高系统的可用性,使UPS系统的扩容变得容易,并且对体积较大的设备来说,模块化设计还能增加空间布局的灵活性,从而提高了对空间的适应性,并为系统未来可能的改造或重新设计留有余地并提供可行性方案。

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