模块化UPS在中控机房的应用及维护

国家新闻出版广电总局九五一台 鲁修琼



模块化UPS在中控机房的应用及维护

国家新闻出版广电总局九五一台 鲁修琼

【摘要】UPS电源供电系统作为中控机房的一个重要组成部分，为节目传输和网络设备提供了高质量、高可靠的净化电源，保证了节目传输和网络工作的稳定性。本文介绍了模块化UPS电源系统的概念、基本组成、优点及日常维护和保养。

【关键词】模块化UPS；体系结构；优势；维护

1　引言

随着通讯技术和网络技术的蓬勃发展，网络化、集成化趋势正以前所未有的速度和深度影响着我们的工作和生活。我单位中控机房就是在此背景下建立而成，它是集节目传输和网络通信为一体的现代化机房。特别是节目传输需要做到优质零秒，它就要求其系统的的各个设备及电脑、服务器等网络设备的电源供电系统必须具备零风险、在线可快速修复的特点，并为适应发展，还需具备可扩容、升级等功能，但由于我单位地处偏远山区，其电网时常存在断电、浪涌、电压突变、电压波动、雷击尖峰、频率震荡、频率漂移、电压跌落、脉冲干扰等电源质量问题，时常会干扰节目传输工作，造成停播，损坏对内对外的网络通讯设备，因此配备高可靠的、可快速修复的模块化UPS电源系统就势在必行。

2　模块化UPS的概念

UPS的中文意思为“不间断电源”，是英文Uninterruptible Power Supply”的缩写，它可以保障计算机、网络系统及一些关键设备在停电之后可继续工作一段时间，让使用者有时间紧急存盘，处理故障，不至于因停电丢失数据，影响工作。UPS电源在计算机网络系统正常运行过程中，有着非常重要的作用，首先是防止突然断电影响计算机网络系统的正常工作，从而对计算机、网络设备等造成损伤甚至损坏；另外UPS电源还能够消除电网上的电涌，改善电源质量，确保计算机及其他网络设备的正常使用。

模块化的UPS是由具备完整UPS功能的功率模块及静态开关模块、显示通信模块等组成的。功率是可以根据需要通过增加功率模块来增加的、比如我中控机房是一台框架为100KVA的UPS主机，单模块为10KVA。前期的机房设备最大约为50KVA的负载，我们可以先上6个模块（组成5+1备份系统）。在几年后，如果机房负载增加可以根据实际情况购买10KVA的单功率模块，就可以最大到100KVA。这种UPS就称为模块化UPS。

3　模块化UPS简介

我单位中控机房安装的模块化UPS电源，主要由UPS电源主机及电池组构成，其中UPS电源主机包括UPS功率模块、中心控制模块、静态开关模块及机架等部分组成。

1）模块化的体系结构

A功率模块：包括传统UPS的整流、充电、逆变以及相关的控制电路等部分组成。功率模块可并联，平均分担负载。每个模块都有开关键，可单独开关机。

B静态开关模块：静态开关模块主要用于控制逆变输出与交流旁路电源之间的快速切换控制，由双向可控硅和控制电路组成，当UPS处于过载时的自动切换到市电供电通道，这样就可以全面提高我中控机房的系统的供电安全性和可靠性。

静态开关模块有两路电源输入，一组是UPS功率模块逆变输出，另外一路是直接接入市电输入，两路输入选择一路输出，在正常工作情况下，静态开关将功率模块逆变输出连接到系统输出上，如果功率模块在工作不正常不能够为负载提供足够的电压时，静态开关将立即切换到旁路电源，将UPS电源甩开，不影响负责正常工作。

C显示通信模块即监控模块：是实现人机对话和网络化监控的平台，用户可以通过显示屏、操作面板，非常方便地查询、了解UPS系统的工作状态，查询修改运行参数，了解设备各种事件信息。系统监控器分为两个区域：状态指示灯区、数据信息显示区。状态指示灯区通过LED的不同状态向用户提供简单的系统信息；数据信息显示区通过LCD显示屏向用户提供详细的系统状态信息。

2）模块化UPS的三大优势

相对于传统意义上的UPS，模块化UPS具有三大优势，被认为是UPS技术发展的的趋势。

第一供电模块有冗余。当用户采用传统非模块化UPS电源时，由于新业务的不断扩展，用户经常会对UPS的容量过高或过低的预计，这样会导致用户出现采购成本过高或者由于初次UPS容量过低无法满足负载而必须更新，造成资源、能源等的浪费。模块化UPS就可以解决这个问题，用户通过可扩充的模块结构来解决新业务的扩展对UPS电源增容的要求，它可以帮助用户在未来发展不明确的情况下，在UPS电源方面可以分阶段进行投资和建设。通过增加功率模块的冗余度也可增加系统的MTBF(MTBF-平均无故障时间)，当有功率模块故障时，也可保证系统的零宕机。

第二高安全，易维护。模块化UPS采用了热插拔技术，允许单体模块在不停电、不对负载造成任何影响的情况下，任意进入或退出并联单元，而传统的UPS电源，检修时必须切换到旁路工作模式，但旁路工作模式是负载不受UPS电源保护，如果此时发生电源过载或者电源中断等故障，将会引起计算机等设备掉电，甚至造成非常严重的损失；这种热插拔技术不仅实现了并联系统的在线维护，而且无需专门的仪器或技术即可进行，大大减少MTTR(MTTR-平均故障修复时间)。其维修过程简单、快捷。

第三扩容方便，节约投资。模块化UPS是一个可随需而变的供电系统。由于模块化UPS是以标准化的模块为基础的UPS,其设计、生产、制造过程有统一的标准，独立组件、标准接口以及简单的操作，为重新配置功率以满足不断变化的业务需求，提供了极大的灵活性。随着业务的发展，可实现“动态成长”，既降低了用户最初购置成本，又可满足后期业务的扩展需求。

4　模块化UPS电源日常保养及维护

1）我们知道过载会影响设备，而带载过轻有可能造成电池深度放电，同样会危害设备。为了延长UPS 的使用寿命，我中控机房选取额定功率的30%-60%的负载量，使得UPS不会长期处于负载过重或者负载过轻的状态。

2）做好UPS的防感应雷害工作。因为UPS电源中采用了大量的微电子元器件，例如CMOS集成电路以及控制电路中的CPU等等元器件，这些微电子元器件对如夏天雷电感应引起的瞬态高低压、大电流电磁脉冲非常敏感，很容易造成这些微电子元件的损坏，因此，在我们单位中控机房建设中，除了按照要求对UPS电源本身做好有效屏蔽和良好保护接地措施外，我们还给远端监控信号线、电源线等做好了防雷过压保护，并在户外安装了避雷针。

3）日常操作中必须严格按照正确的开机、关机顺序进行操作。这样可以避免因负载突然急剧突变引起UPS电源的电压输出有非常大的波动，从而引起UPS电源无法正常工作甚至导致UPS电源损坏。

4）严禁短时间频繁地开启、关闭UPS电源。按照正常的操作要求，在关闭UPS电源后，必须至少等待30秒钟后才允许重新开启UPS电源。否则，有可能引起UPS电源进入“启动失败”的状态，这时UPS电源既无逆变输出，又无市电输出。

5）做好日常防尘、除尘工作。UPS电源在正常使用情况下，主机的维护主要是防尘和定期除尘。因为我中控机房地处华北平原，气候干燥，并且空气中的粉尘较非常多，UPS电源主机机内风机工作运转时会将空气中的灰尘带人机内沉积，如果不及时采取措施定期清除，日积月累，大量灰尘也会造成器件散热不好，会引起主机控制紊乱，造成主机工作失常，所以一般我们机房要求每季度应彻底清洁一次。其次在日常维护工作中，需要定期检查风扇运转情况及检测调节UPS系统参数等，检查各连接件和插接件有无松动和接触不良的情况。

6）做好电池组的维护和保养。我中控机房采用了免维护的储能电池。电池的充电模式采用的是自动控制电池的浮充、均充模式，通过监控显示屏对电池管理参数进行设置，系统会根据设置和电池组实际工作状态对电池进行智能管理，自动进行均浮充转换，实现快速充电和延长电池寿命。因此，日常对电池的维护工作主要是：定期清除机内积尘，定期测量蓄电池组的电压是否正常等。

5　结束语

模块化UPS电源系统有安装简单，扩容方便，节约投资；并联冗余，运行稳定，可靠性高；维护方便，在线处置，可用性高等优点。但做好日常的维护工作是非常必要的，不要因为高智能、高性能、免维护而忽略了本应进行的维护工作。