信息化机房UPS 电源的选型、容量配置及维护方法

郭志玉

（山西汾西矿业集团信息中心， 山西 介休 032000）

引言

信息化机房配置服务器、主机及网络、监控设备等，是计算机信息系统数据运行中心。当市电停电、压降不稳时，使整个信息化机房的设备停机、低负荷运行，导致运行的信息不能及时保存，造成信息丢失，甚至造成通信故障。为保障供电安全，需要设置安全稳定的冗余电源，如增设电源点、UPS 不间断电源，其为计算机信息系统提供不间断稳定的运行电源，确保服务器、主机、网络设备等稳定可靠运行。因此，信息化机房选用UPS 电源具有十分重要的意义。

1 信息化机房概况

山西某大型国有公司旗下拥有子公司40 多个，总公司进行信息化建设升级改造，计划将各子公司的各生产系统、安全监测系统和供电系统等进行智能化改造升级，建设以总公司信息控制中心为中枢，子公司地面调度中心为节点，对全集团公司进行信息系统化建设。其中，全集团总公司机房面积约400m2，用电设备、服务器和网络设备最终规模在100 kVA左右。因此，在该大中型信息化机房中必须安装UPS作为后备电源，进行UPS 电源的选型、使用及维护方法[1]。

2 UPS 电源的原理选型和容量配置

2.1 UPS 电源的原理选型

UPS 不间断电源能够满足信息化机房中电子设备的不间断供电，是计算机、网络系统、信息数据中心及其他电子设备的可靠、廉价的电源。其中铅酸蓄电池作为主要UPS 不间断电源，其原理利用铅和硫酸的电化学反应进行能量储存和转化。蓄电池充电时，二氧化铅（PbO2）被吸附到正极板，铅（Pb）被吸附到负极板，蓄电池内的电解液是硫酸（H2SO4）水溶液。蓄电池在进行放电时，在正负极板上的PbO2、Pb和H2SO4被分解还原生成PbSO4,产生电离子，进而产生电流，详见公式（1）。

按工作原理，UPS 电源分为后备式、在线式。在线式UPS 电源的工作原理：正常供电时，一路输入市电经过充电器对蓄电池组充电，另一路通过整流器、逆变器，把交流电和直流电相互转换后供给负载使用。详见图1 在线式UPS 工作原理图。在线式UPS不同于后备式UPS：后备式UPS 由市电转逆工作时，转换时间10 ms，可用于个人计算机；而在线式UPS采用双变换模式，当断电时，蓄电池组开始放电，充电器不运行，电流经逆变器把直流电变为交流电供给负载使用，逆变器自始至终都处于工作状态。由于市电转逆时连续工作、无转化时间，适用于大企业、网站、部门服务器的10 kVA 以上功率范图的UPS后备电源。因此，该大型信息机房UPS 电源选用双机冗余并机在线式UPS 系统[2]。

图1 在线式UPS 工作原理图

2.2 UPS 电池容量配置

该集团公司计划配置蓄电池电压12 V，后备电源供电时间不小于2 h，UPS 电池容量虽没有统一的确定方法，但有通用的计算方法，即由实际信息机房的UPS 预期负载值，得出蓄电池放电时所需给网络设备和主机提供的功率，求出电池需要的放电电流，再根据集团公司需求后备电源供电时间不小于2 h，找出对应的电池容量系数，最后用该容量系数与放电电流相乘得到电池容量。蓄电池容量公式为其中：P 为预期负载；cosφ 为输出功率因数；K 为电池容量系数；U 为电池组端电压；η 为逆变效率。

1）UPS 的预期负载通常指UPS 所能带的最大负载，考虑到系统可靠性和双机冗余并机配置，按每台UPS 带载40%，即40 kVA。

2）该UPS 每组电池安装配置需32 节，即电池组端电压为12 V×32≈380 V，UPS 输出功率因数为0.8，UPS 逆变效率约为0.85。电池容量系数需查表1确定。

表1 电池容量系数表

3）根据式（2）算得每台UPS 的电池容量为40 000×0.8×3.28/（380×0.85）=325（Ah）≈400（Ah）。

综上所述：每台UPS 可以采用380 V、100 Ah 的电池组4 组进行并联。所以，该大型信息机房UPS 电源选用380 V、100 Ah 的4 组蓄电池组组成双机冗余并机在线式UPS 系统，电池32 节×4×2＝256 节。

3 UPS 电源维护

1）放置UPS 电源房间应清洁、通风、干燥。工作时环境温度15～25℃为宜，湿度在20%～60%范围，最佳湿度为50%。

2）根据实际情况和理论计算确定UPS 电源容量，不超负载连接UPS 电源，避免其长期重载运行。

3）UPS 电源设置良好的防雷接地，电阻不大于4Ω。

4）为延长UPS 电源供电时间和使用寿命，每两月人为中断市电，进行放电试验，放电时间为10 min。

5）当使用UPS 电源时应避免冲击电流给元器件带来的损害。

6）加强UPS 日常巡检，经常检查UPS 机房内设备系统的运行状态及环境温湿度，定期清洁和检查各类设备。检查UPS 电源主机柜中的插接件接触牢固可靠，连接排线有无异常，风扇的运转是否正常；检测蓄电池两端电压应符合正常电压值[3]。

4 结语

实践证明：该大型信息机房UPS 电源选用380 V、100 Ah 的4 组蓄电池组组成双机冗余并机在线式UPS 系统，并进行检修维护，有效维持负载不断电、连续工作，运行数据不丢失，保护负载软、硬件不受损坏。