台达工业用UPS电源解决方案

台达工业用UPS电源解决方案（精选7篇）

篇1：台达工业用UPS电源解决方案

台达工业用UPS电源解决方案

第一章 用户需求

1.1 用户需求分析

本次UPS供电系统建设主要是为工厂内的产线生产设备供电，因产线几秒钟的断电也会让用户蒙受很大的损失，因此需要提供高可靠的供电电源方案。

1、通过与工厂相关部门沟通，我们了解到：

A、产线设备主要为数控机床，单台机床设备为380V供电，额定电流为3A；

B、工厂分为三个厂房，共有上述机床设备1000台左右，每个厂房的机床数量按330台左右配置；

C、工厂配有发电机组。UPS后备延时时间按10分钟配置。

D、有一定的冗余度，以保证高可靠的用电保障。

2、根据以上信息，计算得：

A、单台数控机床功率为： 380*3*1.732=1974.48KVA。

B、故厂房数控机床总功率为：1974.48*1000=1974.48KVA。

C、所有负载差不多平均分为3个厂房，故每个厂房负载量为：1974.48/3=658.16KW。

3、UPS配置方案设计原则——适合、够用，避免浪费和不必要的成本提升

A、根据实际经验，在正常生产中产线设备的实际功率约为标称值的60%左右。即以上负载实际使用时负载量约为1974.48*80%≈1600KVA。故每个厂房负载约为530KVA。我们会以此负载量来配置UPS，做到为客户配置合适、够用的UPS，尽量避免UPS容量配置过大，造成浪费和成本的提升。

B、UPS的容量选择主要是由负载的大小,负载的特性以及预留容量的大小来确定的。通常考虑的因数是：

首先,UPS的容量必须大于所带负载的总容量;

其次,不同特性的负载对UPS的容量要求也不同.如负载接近电阻特性,输入功率因子大于UPS的输出功率因子(一般为

0.7-0.8)，则按 UPS的输出功率因子来计算;如负载的输入功率因子小于UPS的输出功率因子,则按负载的输入功率因子来计算。

第三,为保证UPS长期稳定地运行,负载容量一般不超过UPS容量的80%, 并且新装UPS一般还要留出一定的负载扩容余量。

第四，为了提高可靠度，可采用N+1并联冗余的方式，为负载高可靠的电力供应。即N台设备为负载提供电力供应，1台设备保证冗余度，当系统中有任意一台设备故障时，负载的电力供应还可得到保障。

第二章 UPS电源供电方案

2.1 UPS供电方式设计原则

1）采用冗余供电的方式，为负载提供高可靠的电力供应。

2）在保证可靠的前提下，避免UPS容量设计过大，造成不必要的浪费成本提升。

3）电池采用多台UPS共用的方式，以减低电池成本，提高电池利用率。

2.2 UPS供电方案：

2.2.1 UPS的选择：

1、基于前面分析和技术，可知每个厂房的实际负载功率约为530KVA 左右，我们建议UPS供电方总容量不小于530KVA。

2、基于客户负载为数控机床，为机械马达类感性负载，对UPS的性能要求较高。故我们建议客户选择台达NT 系列UPS，此UPS单机功率为20KVA 至500KVA，是专门设计用在大型工矿企业 的高可靠工业级UPS。由于其逆变器采用全桥设计架构，具有输出隔离变压器，负载适应性最强，能适应各种负载特性的负载，且过载能力突出，可经受负载运行高峰的冲击，且可带100%不平衡负载，设备技术成熟，性能稳定可靠。最适合为企业的大型生产线提供稳定、可靠的运行保障。

2.2.2 UPS供电方案

每个厂房采用4台台达NT 200KVA UPS组成3+1并联冗余供电系统。即系统总容量为800KVA，可保证一台UPS做冗余备份，即当供电系统中有任意一台UPS故障时，UPS系统的输出容量任可达到600KVA，满足负载的用电需求，负载的供电任可得到保障，从而大大提高供电可靠度。UPS供电系统图如下：

电池采用多台UPS共享配置的方式，可大大提高电池的利用率，同时，还可降低电池配置成本。

2.2.3 电池配置方案

2.2.3.1 多机共用电池组

所谓共享电池组就是指两台或多台UPS同时利用一组或多组电池的解决方案。市电正常时各台UPS同时为蓄电池组充电，市电异常或者终断时，各UPS又同时利用电池组的能量逆变成交流电供给负载使用。

多机并联共用电池组供电架构说明：

因此共享电池组具有以下优点：

(1)节省购买电池的资金投资

(2）节省安装空间

(3)扩容方便

(4)延长电池寿命和提高电池利用率

2.2.3.2 电池配置及容量计算

经过前面的分析，我们知道实际量约为530KVA，一般厂房的数控机床设备类设备的功率因数约为0.7～0.8。为使电池延时做够，我们取负载的功率因数为0.8，则 根据恒功率电池容量计算法：

电池容量计算方法：

恆功率后备时间对应电池容量计算方式：

P（W）--电池提供总功率 A--UPS标称容量（VA）N--电池CELL 数

C--电池组数 D--UPS实际带载量（UPS实际带载量一般不超过满载80%）

Pf--UPS功率因数 η--逆变转换效率 Pc--电池放电曲线表中查的放电功率

Pnc--电池每CELL需要提供的功率 B--UPS主机配置1组12V电池的节数

P（W）= { A * Pf } 或D / η

Pnc=P（W）/(B*N)

然后根据计算出电池的每个CELL需提供的功率，再查找电池恒功率放电曲线表对应时间的最匹配的功率值。则此功率对应的容量的电池就是我们要选用的电池。若计算出的功率大于最大容量电池相应时间的放电功率，则就表明需要并联电池组。

并联电池组数（取整）= Pnc / Pc

因此，计算如下：

P（W）= { A * Pf*D } / η=530KVA*0.8/0.95≈446.3KW

Pnc=P（W）/(B*N)=446.3KW/(29*6)≈2565W

查表，可知，中达电池200AH/12电池10分钟对应的功率为592.9W（放电到1.75V时）

则：并联的电池组数=2656/592.9=4.3组，故电池组数取整数为4，即200AH/12V电池29*4=116只。

说明：以上计算中功率因数PF为0.8，UPS的逆变效率η为0.95，每组电池的颗数B为29只，每只电池的CELL 数N为6。

2.2.3.3 电池组监控：

电池为UPS供电系统的重要部分，故我们特为本次电池组提供单体电池监控系统。本系统能实现UPS中备用电池组的在线侦测，测量数据包括单体电池电压，单体电池温度，单体电池内阻，电池组电流，电池组端电压以及环境温度等，通过网络方式实现远距离数据传输，在主控单元上进行数据搜集，处理和存储，并能通过通讯与上位机相连，实现数据传输。

使用本系统可以对电池进行远程检测，从而方便地随时对系统故障和电池使用状态进行分析，从图中可以看出系统包括： 1 个电池组侦测模块（SCMM），负责测量每组电池组的充放电电流和电池组的端电压；最多240 个电池侦测模块（CMM），负责测量电池的电压，温度和配合计算内阻的相关信息；1 个数据处理模块（DPM），处理来自CMM 和 SCMM 的无线数据。

2.2.4 UPS监控方案

台达UPS所设计的此次方案，采用了电力管理大师管理者的监控软件，监控软件来将三个厂房的所有UPS作集中监控。以下对此集中监控作进一步介绍。

台达UPS UPSentry Manager远程集中监控管理软件:可以对所有的UPS系统经由广域网或专线网络进行集中监管﹐以监视各UPS的运行情况并作记录﹐当各UPS有事件告警时﹐manager软件会自动亮灯告警﹐并跳出图屏﹐显示该告警UPS的问题﹐平时也可以点阅各联网UPS，以阶层式管理方式完成集中管理,同时可以实现远程控制，当机房内出现火灾等情况时，可以实现对UPS的

远程关机。如图：

2.2.4.1 网络管理达成效果﹕

集中管理的好处不仅是减少人力资源的浪费﹐并能在电力事件发生的瞬间便可以获得准确的信息﹐同时缩短反应的时间。一旦电力事件发生时可以马上获得最快最正确的信息﹐并可以主动联系第一线的人员﹐指导其正确地处理程序﹐以减少损失。

(1)安全可靠的高品质供电。

(2)分散供电﹐集中管理﹐人力资源的高效化。

(3)同时对全区多于500个的UPS集中监管。

(4)对UPS无人职守的监管﹐可达到实进告警﹐实时处理。

2.2.4.2 完整电源事件预防及应急管理：

电力管理大师对24个不同的电源事件或UPS状态（如：断电、复电、电池低电压、过载、跳旁路、故障、预约开关机等）均可提前制定应急计划和控制。可安全与自动存档关机，自动化事件记录，自动语音广播，自动寻呼及发送电子邮件，告警，自动触发运行可执行文件，插座控制等多种反应行动可供选择。

2.2.4.3 电源状态记录、分析：

根据使用者喜好提供2-12个电表显示实时值。可记录电力中断、复电、旁路等各项事件资讯。可记录并图示电压、频率、故障情况，并可在Excel下作资料分析。

2.3 UPS供电系统的配电方案

2.3.1每个厂房UPS供电系统的输入端配电

1）UPS输入配电柜，开关采用施奈德NSX系列塑壳开关，同时配置数字表头和指示灯。连接线径在图纸上亦有标注。具体如下图：

2.3.2 每个厂房UPS供电系统的输出端配电

开关采用施奈德NSX系列塑壳开关，同时配置数字表头和指示灯。连接线径在图纸上亦有标识。

输出配电分路暂时先按8路250A开关来配置。这个也可根据具体的要求后，更改数量和容量。

配电图如下：

2.4 系统配置清单

2.5台达NT UPS与艾默生/易事特同等级UPS比较

1）台达UPS与艾默生UPS同为世界级一线品牌。其中台达NT UPS和艾默生UPS在可靠度等级要求最高的通信运营商领域有广泛的应用。另外，在富士康、广汽丰台发动机等世界级的工厂里，台达NT UPS也有广泛的应用，可见后面的应用图例。易事特为国内UPS厂商，小功率UPS应用较多。但在大功率UPS方面，较少厂家采用。

篇2：台达工业用UPS电源解决方案

随着UPS电源技术和IT技术的不断发展，UPS电源朝着智能化、高频化、网络化等方面实现技术创新，UPS电源的应用深入各行各业，分布越来越广，根据当前的实际情况UPS电源该如何管理呢？目前市场上主要有两种方式：一种是通过UPS电源提供的各种通讯接口、网络附件、相关软件来实现。另一种是通过动力环境集中监控，采用协议转换器、工控机等以硬件为主的方式实现。而管理的目的就是要利用计算机网络，对不同区域、不同种类的UPS电源进行监控，随时了解每台UPS电源的工作状况，及时处理UPS电源发生的各种异常情况，确保UPS用电设备的安全运行，同时又可以减少人员维护费用，无人职守机房也将越来越多，针对市场上的需求，我以台达UPS为XX铁路车站集中监控的设计方案做一概要介绍。

二.用户需求

目标﹕将XX铁路XX站设立监控中心，实现集中监控，使能把所有车站的台达UPS电源的运行状况,运行数据,达到反馈信息,处理问题的功效,特别需要解决电池放电状态和旁路运行状态的监控管理问题，能将重要信息发到主要负责人的手机上，以便能随时掌握信息，对一些天气灾害停电而有应急预案.效果﹕（1）监视各车站的UPS电源工作状态。

（2）各车站UPS电源事件故障实时告警。

（3）监控各车站的电池放电和旁路运行状态.（4）实现手机发送短信 三.系统配置

此次监控方案是在现有的UPS电源设备上架设的，台达UPS电源的SNMP卡可在机器上实现热插拔，不影响原有系统的运行。配置的信息如下： 序号 名称 数量 备注

1.SNMP卡+环境监控模块 15块 UPS电源主机有SNMP卡插槽 2.UPSentry manager软件 1套 3.手机 或GSM 1个 带串口通讯线 4.监控主机/显示器 1套 5.网线 若干 四.车站方案

（安装上SNMP卡的效果图）

并通过IE或超级终端设置用户指定IP地址，然后连入各车站的网络中，完成后可通过IE浏览器输入设定好的IP，即可看到如下画面，说明通信正常。

其它车站也同样的方法，采用SNMP卡与现有的网络进行连接,分配固定的IP,最后将设定好的IP地址与各车站名称做对应记录。

五.监控中心方案

监控中心是整个监控方案的重要数据储存区，采用台达高智能容错UPS，给这重要区域提供模块化UPS设备，可以实现快速修复，提供更加可靠稳定的电源给主监控服务器，在主监控器的Manager软件上填加相应的站点名称和IP地址。

并在监控主机配置相应的GSM或手机就可设定短讯告警功能,设定指定维护人员手机，即可收到相应UPS的告警信息，方便处理现场问题。

同时根据车站站点的位置设定相应的地理位置以及楼层信息

六.系统总体方案

各车站通过利用原有的网络将UPS电源状态信息汇总到监控中心，同时有任何的故障信息都将会第一时间转到主要负责人的手机里，同时会发送到我们当地客服工程师的手机上，可以提供对用户最及时的服务，避免故障信息经过多人转达而遗漏信息的情况，并且我们的监控网络具有数据库功能，可记录当地电网环境的曲线，做为其它设备正常工作的参考依据。如果万一监控中心出现故障，我们还可通过各地IE浏览器对UPS电源的状态信息进行观察、控制、备份等工作。

七.站点分布情况

整个铁路线的站点分布广、距离远、各种机型不统一，不容易管理.维护人员要求高，实现集中监控后，可以采用专家小组诊断的方式初步判断后让当地维护人员现场处理，大大提高了现场维护的速度，减少了再次维护的成本，并实现了信息化管理。

八.台达UPS电源监控产品介绍

8.1 SNMP卡

内建 SNMP agent 与 web server 以监控 UPS 支持下列通讯协议: ARP, IP, ICMP, SNMPv1, UDP, TCP, HTTP, TFTP, SMTP, BOOTP, SNTP, DN 与 Telnet

以 MD5 加密方式登入

使用者分级管理

软件升级

UPS 监视与控制

储存 UPS 事件与历史数据于 EEPROM 定时开关机与测试 UPS 传送 Wake On LAN 封包以唤醒 PC 经由电子邮件与 SNMP trap 通知管理人员

提供 InsightPower Clients / Shutdown Agent 软件以保护操作系统

提供 InsightPower Manager 以监控网络上所有 UPS 讯息

提供 InsightPower EzSetting 软件让使用者轻松的设定与升级软件

8.2 InsightPower Manager

集中式 UPS 监控系统

支持 RS232, RS485, SNMP 以及自定义的 TCP/IP 通讯协议

阶层式架构, 无限制监控点数设计

弹性设定保护动作

远程与本机 UPS 及时监控管理

产生例行报告,可转为EXCEL档保存种事件等级管理

8.3 适应的操作系统

台达UPS电源软件可以适应不同的操作系统，兼容性强。

九.总结

篇3：浅析UPS电源短接柜方案

为保证中心机房内各种电脑设备的不间断运行，UPS电源设备是其必有设备。而中心机房的UPS电源使用寿命约10年，10年后，UPS电源主机的更换，会对中心机房内小型机、网络设备、服务器造成停电影响，并可能导致小型机、服务器加电后不能正常启动，这是困扰中心机房设备正常运行乃至使各项业务顺畅进行的一个问题。而银行由于其特殊性，为此停电时机的选择、向上级及银监部门申请报批、向新闻媒体公布等事宜也是银行审慎对待的事情。

为此，特提出UPS电源短接柜方案，以解决UPS电源更换时，保证中心机房内所有设备不停电的问题，从而保证中心机房内各种电脑设备安全、不间断地运行及各种业务的顺畅运行，使中心机房的安全运行上一个新台阶。

二、UPS电源主机短接柜原理及实施方案

UPS电源短接柜原理图如图1所示：

在正常使用时，配电柜A, B开关闭合，短接柜内C, D开关断开，UPS主机正常工作，并实现对中心机房内所有网络、小型机、服务器等设备的正常供电。

更换UPS电源主机时，在配电柜C开关下口接新UPS电源主机并闭合此开关，调试新UPS电源。在此调试过程中，配电柜A, B开关闭合，旧UPS电源正常工作，短接柜内D开关断开。此时，中心机房内各种电脑设备正常供电。

新UPS电源调试正常无误后，将旧UPS电源主机停机并设置成旁通状态，使得市电(或前级UPS输出)通过开关A、旧UPS电源主机、B直通，并将新UPS电源主机从短接柜中停机移走，开关C, D闭合，使市电(或前级UPS输出)也通过开关C、D直通。此时，中心机房内各种电脑设备正常供电。

在C, D开关闭合且市电(或前级UPS输出)通过开关C, D直通状态下，将A, B开关断开，旧UPS电源除去。新UPS电源安装于原UPS电源主机处，并把新机器的配电连接无误，开关A, B闭合，使市电(或前级UPS输出)通过开关A、新UPS电源主机、B直通，新UPS电源主机处于旁通状态。此时，中心机房内各种电脑设备正常供电。

将短接柜内C, D开关断开，新UPS电源主机启机，新UPS电源工作正常，UPS电源更换完毕。中心机房内各种电脑设备正常供电。

篇4：台达工业用UPS电源解决方案

技术方案

一、.技术要求

本工程UPS设备采用三进三出、在线式交流不间断电源系统，数量两台，单机容量30kVA，单机标配手动维修旁路。两台30kVA的UPS须组成冗余互备系统，系统双总线输出，系统电池后备时间单机要求为不小于1小时。

1、基本性能 1.1正常使用条件

环境温度：0℃～40℃

相对湿度≤95%（（40±2）℃，无凝露）1.2储存运输环境及机械条件

环境温度：-5℃～5℃（不含电池）

振动、冲击条件：符合GB/T14715-93中5.3.2的规定。1.3外观与结构

机箱镀层牢固，漆面均匀，无剥落、锈蚀及裂痕等现象。机箱表面平整，所有标牌、标记、文字符号应清晰、正确、整齐。

1.4UPS的逆变器：输出电压：380VAC，稳态精度：±1%。

1.5整流器优选12脉冲整流器方式，其中每台UPS的12脉冲整流器应由12只晶闸管和输入移相隔离变压器组成。

2、电磁兼容

应符合IEC EN 62040-2的判断准则。

3、电气特性 3.1输入特性  额定容量：30kVA  输入电压：主电源输入 380V±25%  全数字控制技术

UPS包含有全功率整流器和逆变器的在线式双变换UPS，市电正常既电池状态时所有负载均由逆变器供电。UPS必须是数字UPS，采用全数字控制技术，整流逆变均采用全数字化控制，可靠性高。UPS内置并机功能，内置LBS,内置D级防雷器。 电流畸变：THDi＜5%  输入频率：50Hz±10%

 频率跟踪范围：50Hz±5%可调  频率跟踪速率：≤1Hz/s 3.2输出特性

 配置内置逆变输出隔离变压器  输出电压：380V±1%,三相四线/五线  输出电压稳压精度：正常状态±1%  输出频率：50Hz  输出频率稳定精度：±0.1%  总电压谐波失真度：

100%线性负载 ≤3% 相/相，≤3%相/中线 100%非线性负载 ≤5% 相/相，≤5%相/中线  动态电压瞬变范围：±5%（空载至满载） 恢复时间：≤20ms  不平衡负载电压相移：≤1°  输出功率因数为0.9  输出电流峰值系数：≥3:1 3.3切换时间

 市电电池切换时间：0ms  旁路逆变切换时间：﹤4ms（逆变器故障切换）3.4工作效率

系统效率：≥93%（包括输出变压器效率）3.5允许100%三相不平衡

由于UPS的逆变器采用三相独立逆变调节电路，可根据负载电流的大小、功率因数及每相电压反馈自动调整，故可承受100%的不平衡负载。3.6适应负载从0至100%或100%至0的跃变

UPS在负载发生100%的跃变时，输出电压的瞬间变化在±5%以内，并且在20毫秒内迅速恢复到±1%.3.7过载能力：

125%额定电流 10min 150%额定电流 60s 单相200%额定电流 30s

4、智能化电池管理

UPS应具有以下电池管理功能，以有效延长电池使用寿命，电池必须保证质量，采用一

线品牌蓄电池，并提供原厂出厂证明。 采用间隙式充电方式

 充电和放电电流的监测与控制  电池过放电的自动保护

5、UPS必须具有并机功能

 采用模块化并机，单机必须具有独立的旁路系统  扩容简便易行，可实现在线扩容（无须转旁路） 采用环形并机通讯电缆，以解决并机控制的故障瓶颈  针对双输出总线系统切换，UPS须配置同步控制器

 并机系统应可以根据实际负载自动调整UPS运行数量，以提高UPS系统运行效率。

6、防雷

UPS应具备防雷装置，能承受模拟雷击电压波形10/700μs，幅值为5kV的冲击5次，模拟雷击电流波形8/20μs，幅值为20kA的冲击5次，每闪冲击间隔时间为1min，设备应能正常工作。

7、安全要求 7.1机壳保护

UPS保护接地装置与金属外壳的接地螺钉间应具有可靠的电气连接，其电阻应不大于0.1Ω。

7.2绝缘电阻

UPS的输入端、输出端对地，施加500V直流电压，绝缘电阻应大于2MΩ。

8、监控

UPS须具备标准的SNMP通讯接口，并提供与通讯接口配套使用的通讯线缆、各种告警信号输出端子。该端口使UPS能够用TCP/IP直接与所有的以太网连接，利用网上任何一台计算机都可以通过网络管理UPS。

须提供监控软件，该管理软件可以实时的监控UPS的运行状态、各项电气参数指标，可根据实际负载的大小测定电池的实际放电时间和容量。

9、可靠性

UPS设备在正常使用环境条件下，平均无故障间隔时间MTBF应不小于20万小时。

10、质保

UPS全系统（含UPS主机、电池组、并机组件等）质保三年。

二、安全文明要求

为确保工程施工安全，在开工之前组织施工人员、专职安全员和电厂安监人员进行项目开工会议给施工方予以安全教育,施工人员经考试合格方能进入现场。

针对施工安全建立现场安全质量管理小组,设安全专责及质量专责各一名，安全专责负责安全文明巡查并负责组织本项目的内部安全相关验收工作，质量专责负责监督工程各阶段施工质量及阶段性验收。工程经过内部验收合格后，由项目部报请电厂组织专项验收。在安全质量管理小组的督导下，进行安全生产。

3.1、所有施工人员必须牢固树立“安全第一，预防为主”的思想，严格执行《电业安全工作规程》，遵守电厂安全管理制度，确保施工中人身和设备安全。

3.2、所有进入现场的工作人员，包括管理人员和施工队伍都必须按要求正确着装，配戴好安全帽。3.3、施工现场严格执行“三齐”、“三净”、“三不乱”、“三不见”的规定： 三齐：设备摆放整齐；工、器具摆放整齐；材料摆放整齐。三净：开工前、施工中、完工后场地干净。三不乱：电线不乱拉；管道不乱放；杂物不乱丢。三不见：地面不见油污；不见垃圾；不见散乱的材料器具。3.4、高空作业必须系好安全带或悬挂安全网。

3.5、脚手架施工严格遵守《电业安全工作规程》要求，搭设完成并经过安全专责验收。如竹夹板必须扎牢，高处平台必须设置1.05m高的栏杆，严禁上下抛递材料或工具等。

3.6、建立持证上岗制度，对特殊工种如电焊、电工等特殊工种的操作人员必须持证上岗。3.7、禁止违章作业。凡是有人作业，每个工作面必须有监护人员巡视。禁止在施工现场单独作业，每天施工完毕离场前由现场施工负责人召集清点人数，所有人员按序离场，不得在人数不全的情况下擅自离场。

3.8凡是危险作业，必须有工作负责人在作业前进行简要的安排教育，工作负责人或监护人站守现场。专职安全员不定期抽查安全文明施工情况。

三、施工进度计划及控制措施

3.1工程计划工期：**年**月**日－**年**月**日，具体根据电厂系统运行方式而定 3.2工期控制措施

3.2.1配备业务精、技术好，事业心强、有工程施工经验的人员，组建一支由骨干成员组成的项目施工作业队。

3.2.2 在施工计划时期内争取早开工，人员、工器具、设备、材料等提前到位，以早开工促进各项工作的进程，加快项目的实施。

3.2.3严格执行施工方案及操作流程，强化施工现场管理，做到文明施工。

3.2.4强化施工安全生产管理，避免因发生安全事故而影响工程进度。

四、现场文明施工措施

4.1建立文明施工责任制，明确管理负责人，做到现场清洁整齐。4.2现场施工设备管理方面的措施：

现场使用的施工设备，要按平面固定点存放，安全装置可靠。4.3现场卫生管理的措施：

篇5：关于UPS电源双母线方案的探讨

在互联网高速发达的今天,人们的工作、办公对互联网的不间断性工作依赖性越来越大,而且对基于它的硬件数据交换、存储的服务器的动力供电系统也提出了更高的挑战。

电信运营商的数据、语音通信计费系统,金融、证券、银行的计费系统对交流动力不间断供电都要求非常高的可用性。

2 UPS电源双母线方案概述

本方案采用基于台达最先进的HIFT UPS构建的双母线方案,核心设备为2套HIFT UPS主机,中达机架式ATS(自动切换开关)。

2台UPS分别输出至各自母线,分别给双电源负载提供电源,通过ATS静态切换装置切换给单电源负载供电,ATS静态切换装置切换时间<4ms。

方案结构框图见图1。

本方案的最大特点是:去掉了传统双母线方案中的LBS,并且ATS采用分散式的配置方案。

⑴在市电电源正常时,A路总线输出和B路总线输出,合并组成双总线系统,向关键的设备(双电源)供电。其它单电源设备负载由ATS供电。

⑵若A总线出现故障,而B总线正常工作时,则:

(1)A总线主机中的其中一个单元出现故障时,由其余的1个单元承担负载,A总线的故障单元待修。B总线不受影响,继续供电;

(2)A总线并联的主机出现两个功率模块故障、或主控故障、或A总线超载,既A总线的主机无法正常工作时,该主机同时锁相不间断地跳入旁路,该总线待修。B总线并不受影响,继续供电。

⑶若总线B出现故障,而A总线正常工作时,则:

(1)B总线的任意一路市电故障,则另一路市电承担负载,B总线的故障待恢复。A总线不受影响,继续供电;

(2)B总线的2路市电都出现故障,则该总线待修。A总线不受影响,继续供电给所有负载。

3 UPS电源双母线方案组成

3.1 UPS系统

台达海福(HIFT)UPS,采用N+X架构设计,提高系统容错度,可按需配制可靠度等级,满足不断变化的负载需求,可随需扩容,是具备最短系统修复时间能力的高可靠、高可用的智能UPS系统。此UPS基于模块化技术设计,可实现热插拔维护和扩容,具有如下几个显著优势。

⑴MTTR近于0,模块化热插拔在线维修,大大缩短维修时间

虽然随着科技的进步,系统可靠性越来越高,然而任何系统仍然都不是绝对可靠的,因此,客户的关注度逐渐从系统的高可靠性转向高可用性,这时,MTTR就变得至为关键了。

无论UPS的可靠性有多高,业界公认,在整个供电系统中,最薄弱的环节仍然是UPS。

客户的传统使用经验是哪怕遇到UPS的一个小零部件故障,系统也会转到旁路无法再逆变工作,从而让关键负载置于非常危险的无保护电源供电之下。

而更糟糕的是,当客户遇到问题时,并不能确定系统何时可以被修复。通常系统的修复时间,包括向厂商报修、厂商电话判断故障原因、工程师携备件赶赴现场、在现场修复UPS。这里的每一环节,都有太多的不确定因素。比如,客户遇到问题时正逢晚上或节假日,报修困难;即使与厂商及时联络,如果工程师经验不足或是电话问询不易,则故障原因很可能判断不全甚至有误;再者,客户所在地偏远和交通不便,赶赴现场完全不能控制在可满足时效内;最后即使到达现场,现场查找原因与系统修复也需要相当时间,更不用提没有拿对、拿齐备品备件而导致系统无法被一次修复好了。而如果采用HIFT UPS则不同,以上种种问题迎刃而解。因为具有模块化结构,如果出现故障,只要移出问题模块就好,U P S系统仍然能够在线运行。新模块送到,现场热接入系统,所费时间几近于0。(见图2)

同时,因为系统修复采用的是简单易行的模块更换,现场维修的非标准化操作所可能导致的再次发生故障几率,被极其显着的降低了。

⑵N+X冗余,提供系统最高的可靠性

「N+X冗余」通常指系统中N+X台UPS单机(或模块)并联运行,当最大X台UPS单机(或模块)发生故障时,系统仍然能够逆变输出正常运行。

为了提高可靠性,传统UPS通常采用主从结构的1+1并联备份方案,虽然在一定程度上提高了可靠性,但是它不便于离线维护、扩容,同时对设备的利用不充分、缺乏灵活性。更重要的是,此时系统的冗余度仅为1。

而HIFT UPS的结构极具弹性,可实现N+1、N+2、N+3、N+4、N+5、或当并机时具有更高的N+X冗余。同时,客户还可通过定购额外的模块,来增加HIFT的备用冗余能力。

即同样的功率配置,HIFT UPS拥有更高的冗余度;而同样的冗余度,HIFT UPS拥有更经济的配置方案。(见图3)

通常UPS带载不会超过70%,因此在实际应用中,N+X冗余具有最高的系统可靠性,见下表。

冗余度越高,可靠性与可用性越高,参见下表。

⑶随需扩容,提供最灵活、最经济的投资、配置策略

快速变化的业务要求企业机房和数据中心具备灵活性(Agility)。当更多的IT应用强调动态结构时,支撑这些应用的UPS供电系统是必须提前一步到位,还是可以根据需要灵活配置?

传统UPS的客户,在规划时必须满足未来可预见的最大负荷功率要求。比如,现在负载总容量虽然只有20k VA,但因将来可能会增长到60k VA,客户在初始配置时通常都会直接采购功率为达到100k VA的UPS,以避免未来因升级困难而导致的可能容量不足。

HIFT UPS因采用模块化结构,可以在20k VA到480k VA的宽广范围内,以20k VA为单位来随时随需在线扩容,客户不再需要仅是为未来的可能性而提前投入大笔费用。(见下图)

HIFT UPS的这种灵活性,即允许配置容量最贴近实际需求容量的能力,不仅降低了U P S的初始购置成本,更减少了配套设备(如空调)的配置与能耗支出,有效防止了基础设施超前超大规模设计导致的不必要开支。

⑷高效节能,提供最低的运行成本

绿色节能不仅是企业对社会的责任,更与企业运营成本息息相关。通常带载越少,UPS效率越差。而HIFT UPS,即使带载只有额定容量的15%,整机效率亦超过90%;当带载达到27%时,效率就已高达94%。效率在百分比上的每一小步提升,能耗支出的节省都是一大步。

3.2 智能ATS系统

通过机架式ATS给配套单电源负载设备供电,灵活方便。

4 UPS电源双母线方案的优点

4.1 双母线供电系统去掉了外置同步控制器(LBS)

使得2台U P S真正相互独立,无任何关联,消除了传统双总线方案中L B S造成点的故障问题,供电系统可用性大大提高。系统为传统双总线供电方案系统图。

与传统双母线方案相比,此方案去掉了LBS,同时STS尽量往最末端负载配置的原则来设计STS配置方案。STS配置在负载最末端,即负载机架上,直接为单电源负载提供2路电力保障,单电源供电的可靠性可达到99.999%。与集中STS供电方案相比较,即使STS故障,故障范围也可缩小到最小范围,不会导致大面积单电源负载中断。

传统双总线配置方法具有单路径故障点,如图8所示。

从上图可以看到,同步控制器R3是双路供电系统的单路径故障点,整个系统的供电可靠性决定与同步控制器R3的可靠性,实际配置中R3是没有冗余配置的。另外,由于2台UPS之间需用同步控制器来联系,则2台UPS系统间具有了不可避免的相依性问题,就像2台U P S并联时,当一台U P S故障时,也会影响到另外一台UPS。

由此可见,传统双总线方案并不是最好的供电系统,还是存在问题的。因此,我们为客户提供没有同步控制器的双母线供电系统,如图9所示。此方案消除了同步控制器单点故障的问题,同时2台UPS相互独立也消除了UPS见相依性的问题。

4.2 采用无需同步控制,也能实现不间断切换的机架ATS装置

中达ATS高度为1U,可直接安装在19英寸或21英寸机架上。并且可根据需要随时扩充。ATS采用先断后通的切换方式,可保证在无需同步的情况下,实现不间断的切换。ATS自带输出配电分路插座,可将服务器电源插头直接接入。

4.3 UPS单机可用性高

由于本系统为单机双母线,因此,每个母线是否具有容错功能显得十分必要。因为当一个母线出现问题时,若剩余的另一母线还具有容错能力,无疑会为整个供电系统带来更高的可用性。

实际上,台达HIFT UPS正是采用具有容错功能的UPS系统。其基于模块化N+X冗余热插拔设计,能为客户带来能够的可靠性和最短维修时间。

4.4 整体系统的可用性非常优异

此方案的可靠性是传统方案的33倍。

⑴单母线内,UPS系统自身具有容错功能,坏掉一个或多个模块,UPS任可正常工作。

⑵就整个双母线系统来看,方案还具有系统架构上的冗余。

因此整体方案具有非常优异的高可靠性。

4.5 整个双母线系统运作效率最高,为客户带来最低的运营成本。

在双母线系统中,每台UPS带载量最大不超过总负载的量的50%,在加上UPS一般是按70%左右的带载量来配置,此时,每台的U P S的带载量不超过总负载的35%,因此,在如此低的负载情况下,一般UPS的效率是很低的,能达到86%都算是非常不错了。但台达HIFT UPS在30%负载时,效率即可达到94%,这样一年下来能为客户节省下来大量的电费。

假设功率120k VA,带载30%,UPS单台1年耗电量见下表。

我们可以看到,86%效率时,UPS的耗电量是94%效率时的2.55倍,耗电量41070度电,也就是说HIFT UPS一年能为客户节省约25000度电,而这还只是一年的电能,5年下来节省的电费便是10万度,按一度电1元计算,便是10元人民币。

4.6 UPS谐波消除装置采用最先进、高效的IGBT整流技术

采用的专利的IGBT整流技术,使HIFT具有了优异的输入特性,可为绿色产品的典范,输入功率因数≥0.99,输入电流谐波失真<3%。是业界最高指标.该指标可为用户带来什么呢?可以使用户的输入电缆、空开、无功补偿柜、发电机的容量降低。降低了用户了整个系统的安装材料成本。一般6脉冲的UPS需要配发电机的容量配比,按照经验值发电机容量需要比UPS大2.5~3倍之间才能正常工作。HIFT只需要1.1∽1.3倍即可。

5 结束语

传统UPS双母线供电系统中有的LBS或多或少都会对双母线系统带来故障隐患,甚至会成为供电系统的单点故障,本文所述的方案,有效去除了传统方案中的LBS,同时采用分散式ATS配置方案,将故障范围缩小到最小,大大降低了集中式STS故障面积大的风险。

另外,本文UPS采用了台达HIFT UPS,使得系统可用性更好,更加绿色节能。此方案主要有如下优势。

⑴母线具有冗余功能。采用高智能容错HIFT UPS实现双母线,各母线上还有冗余功能。

⑵系统正常运行时,两路UPS直接向双输入负载设备供电。单电源负载则通过机架ATS切换提供一路正常UPS的电源供电。

⑶按实际负载容量运行,具有UPS自身还具有一定的冗余模块。

⑷更短的MTTR。各母线采用高智能容错UPS,具有冗余功能。

篇6：台达工业用UPS电源解决方案

台达集团整合旗下高效、可靠的能源管理解决方案, 在“2012中国国际工业博览会”盛大展出。展会期间, 台达不仅展示了能源管理领域的产品及技术, 并且为客户提供客制化的能源管理服务。同时, 台达首度在中国提出“Smarter·Greener·Together──共创智能绿生活”的品牌精神, 践行台达“环保、节能、爱地球”的经营使命。

台达董事长海英俊表示, 台达是此次中国工博会“工业自动化”展区500余家参展商中规模最大的企业, 这足以体现台达以自主品牌深耕中国市场的决心。在过去的一年当中, 台达于全球积极规划、建置、整合能源管理服务, 成功地完成多项解决方案。其中, 光伏发电系统集成服务, 打造浙江海宁皮革城3.6兆瓦屋顶光伏发电示范工程;参与挪威政府推动的Ishavsveien充电网, 为挪威及瑞典之间全长约3000公里的E6公路电动车提供全规格的电动车充电服务;与欧洲时尚连锁品牌共同完成大楼节能方案等等。未来台达将持续研发, 积极推出更多的能源管理方案。

“2012中国国际工业博览会”期间, 台达全面展示了高性能、高可靠度的产品及解决方案, 包括工业自动化综合解决方案、数据中心及供配电整体解决方案、显示监控系统解决方案、与智能楼宇管理系统等。

篇7：台达工业用UPS电源解决方案

设计合理的信息机房首先要确保的是信息安全, 主要体现在结构安全、信息传输安全、信息管理安全和人员管理安全几个方面。因此就要求机房站址结构要具有防护性, 对人员的管理要严格规范。并增设必要的监控、防护措施, 其中包括消防措施、安防措施、监控措施和抗干扰措施等。除此之外, 还要保证信息机房环境及设备运行的可靠。主要体现在工作环境可靠, 供配电可靠及通讯路由可靠等几方面。

综上所述, 将此次工程分为如下两大系统工程: (1) 供配电系统:合理分配动力及负载用电。 (2) UPS系统:为所有计算机设备提供可靠的用电保证。

二、改造方案

1、电源设备改造。增加30K UPS二台 (考虑到机房楼板承重, 将两台UPS分别放置) , 安装后UPS所能承载的最大负载量将达到60KVA, 如果机房负载达到40%-50%, 设备将会安全运行, 设备用电得到保障。APC Smart VT系列UPS每台机器重量为221KG, 2小时延时每台UPS各需配备32块12V100AH电池, 每块电池重32KG, 每台UPS加电池后重量为1245KG, 应能满足楼层的承重要求。本方案中选用的UPS为APC公司Smart VT系列产品, 此系统支持远程管理功能, 但在主机中需增加一块网卡 (9619) 。Smart-UPS VT是一种三相 (3:3) UPS, 其紧凑的塔式结构设计基于行业领先的Smart-UPS家族的APC的传奇式可靠性。Smart-UPS VT的特征是双转换在线结构, 提供内部电池并以用户友好的可扩展设计提供外部扩展运行系统的电池柜。UPS的特征是, 内置维护旁路断路器可在模块替换时电源输入仍然在供应负载, 以及双电源输入以提高可用性。Smart-UPS VT对于小型数据中心和网络室 (例如布线室和Voice Over-IP) 、企业设备 (例如Wi-Fi连网) 以及对于分支办公室通讯系统和销售点 (POS) 零售应用, 都是理想的解决方案。

2、配电柜改造。共增加三个输入输出配电柜。 (1) 总配电柜:市电首先进入总配电柜, 考虑到公司的具体要求, 本次UPS系统改造在总配电柜进行三相输出防雷, 输出端选用OBO的防雷模块:V25-B/3+NPE。从总配电柜中分出两路输出到UPS1及UPS2配电柜, 总配电柜中选用一组梅兰日兰NSD160K (3P125A) 的空气开关作为总控制开关, 再分别给两个UPS配电柜各选用一组NSD100 (3P80A) 空气开关。空气开关间连接采用带有安全套的汇流排, 在无法使用汇流牌的地方使用满足最大负载需要的软线连接。总配电柜的外形尺寸为 (600高*500宽*200深) , 也可以根据用户的要求做调整。 (2) UPS1-2系统配电柜:UPS1与UPS2配电柜配置相同。总输入端选用NSD100 (3P80A) 的空气开关作为UPS配电柜总控制开关。考虑到用户实际情况, 将机房分为五个供电区域, UPS配电柜分别为五个区域提供电源, 同时为方便设备检修, 在UPS1及UPS2配电柜中都分别增加了C65ND (4P40A型) 空开, 可以同时对某一区域断电, 五个区域十五个点位单独控制十五个突破电源插座。UPS输出端预留两路电源备用, 分别采用C65ND (3P32A) 、C65ND (2P32A) 空气开关。UPS配电柜分别安装有三个输入电压表及三个红色指示灯 (放在UPS配电柜总控制开关上方) 、三个电流表及三套空开互感器 (位于UPS输出端空气开关下方) 、零线地线排、输入安装有OBO V20-C/3+NPE级防雷一套、市电空开C65ND (3P63A) 为三台空调供电 (电缆采用五芯电缆) , 保证了空调零地与机房插座的零地分开。市电空开C65ND (2P32A型) 为三个市电插座供电。15个电源点连接电缆采用2×4mm护套线, 地线在机房的接地网就近取。UPS1-2中配电柜内UPS输入端采用NC100H (3P63A) 空开, UPS输出采用NC100H (3P63A) 空开, 负载侧每条回路都采用C65ND (2P32A) 空气开关。考虑到中心机房的重要性, 在两个配电柜内都做到C级防雷。从可靠性和耐用性角度考虑, 本方案中的空气开关均采用梅兰日兰产品, 防雷产品采用德国OBO防雷模块。UPS1及UPS2配电柜外形尺寸为 (1200高*600宽*400深) 。对于电池柜根据场地环境, 本方案中设计每个电池柜放置16块电池, 总重量为512KG, 电池柜的外形尺寸为:1180高*460宽*780深, 为了机房整体协调美观, 颜色均采用灰白色。

3、配电系统的改造。原有负载线路由于配线方式和线径的问题已经不能够满足新增负载的需求, 需重新铺设并利用原有地极 (总配电柜到UPS2的线路使用原有线路) 。设计思路是1号UPS和2号UPS输出同时向负载供电, 即在每个负载点前后分别铺设金属桥架100mm*50mm (桥架保证就近取机房地线) 。每个区域的电源点分别包括来自1号UPS和2号UPS的A、B、C三相电源。因为服务器和小型机的电源都是双路供电的, 此布线方式提高了UPS的利用率和安全性。以前的电源插座都采用了串联方式, 这样不便于控制, 安全性也比较差。此次电源改造全部电源点都采用并联方式, 单独控制, 可靠和可用性大幅提高。