國家新聞出版廣電總局九五一臺 魯修瓊

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模塊化UPS在中控機房的應用及維護

國家新聞出版廣電總局九五一臺 魯修瓊

【摘要】UPS電源供電系統(tǒng)作為中控機房的一個重要組成部分，為節(jié)目傳輸和網(wǎng)絡設備提供了高質量、高可靠的凈化電源，保證了節(jié)目傳輸和網(wǎng)絡工作的穩(wěn)定性。本文介紹了模塊化UPS電源系統(tǒng)的概念、基本組成、優(yōu)點及日常維護和保養(yǎng)。

【關鍵詞】模塊化UPS；體系結構；優(yōu)勢；維護

1　引言

隨著通訊技術和網(wǎng)絡技術的蓬勃發(fā)展，網(wǎng)絡化、集成化趨勢正以前所未有的速度和深度影響著我們的工作和生活。我單位中控機房就是在此背景下建立而成，它是集節(jié)目傳輸和網(wǎng)絡通信為一體的現(xiàn)代化機房。特別是節(jié)目傳輸需要做到優(yōu)質零秒，它就要求其系統(tǒng)的的各個設備及電腦、服務器等網(wǎng)絡設備的電源供電系統(tǒng)必須具備零風險、在線可快速修復的特點，并為適應發(fā)展，還需具備可擴容、升級等功能，但由于我單位地處偏遠山區(qū)，其電網(wǎng)時常存在斷電、浪涌、電壓突變、電壓波動、雷擊尖峰、頻率震蕩、頻率漂移、電壓跌落、脈沖干擾等電源質量問題，時常會干擾節(jié)目傳輸工作，造成停播，損壞對內(nèi)對外的網(wǎng)絡通訊設備，因此配備高可靠的、可快速修復的模塊化UPS電源系統(tǒng)就勢在必行。

2　模塊化UPS的概念

UPS的中文意思為“不間斷電源”，是英文Uninterruptible Power Supply”的縮寫，它可以保障計算機、網(wǎng)絡系統(tǒng)及一些關鍵設備在停電之后可繼續(xù)工作一段時間，讓使用者有時間緊急存盤，處理故障，不至于因停電丟失數(shù)據(jù)，影響工作。UPS電源在計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)正常運行過程中，有著非常重要的作用，首先是防止突然斷電影響計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的正常工作，從而對計算機、網(wǎng)絡設備等造成損傷甚至損壞；另外UPS電源還能夠消除電網(wǎng)上的電涌，改善電源質量，確保計算機及其他網(wǎng)絡設備的正常使用。

模塊化的UPS是由具備完整UPS功能的功率模塊及靜態(tài)開關模塊、顯示通信模塊等組成的。功率是可以根據(jù)需要通過增加功率模塊來增加的、比如我中控機房是一臺框架為100KVA的UPS主機，單模塊為10KVA。前期的機房設備最大約為50KVA的負載，我們可以先上6個模塊（組成5+1備份系統(tǒng)）。在幾年后，如果機房負載增加可以根據(jù)實際情況購買10KVA的單功率模塊，就可以最大到100KVA。這種UPS就稱為模塊化UPS。

3　模塊化UPS簡介

我單位中控機房安裝的模塊化UPS電源，主要由UPS電源主機及電池組構成，其中UPS電源主機包括UPS功率模塊、中心控制模塊、靜態(tài)開關模塊及機架等部分組成。

1）模塊化的體系結構

A功率模塊：包括傳統(tǒng)UPS的整流、充電、逆變以及相關的控制電路等部分組成。功率模塊可并聯(lián)，平均分擔負載。每個模塊都有開關鍵，可單獨開關機。

B靜態(tài)開關模塊：靜態(tài)開關模塊主要用于控制逆變輸出與交流旁路電源之間的快速切換控制，由雙向可控硅和控制電路組成，當UPS處于過載時的自動切換到市電供電通道，這樣就可以全面提高我中控機房的系統(tǒng)的供電安全性和可靠性。

靜態(tài)開關模塊有兩路電源輸入，一組是UPS功率模塊逆變輸出，另外一路是直接接入市電輸入，兩路輸入選擇一路輸出，在正常工作情況下，靜態(tài)開關將功率模塊逆變輸出連接到系統(tǒng)輸出上，如果功率模塊在工作不正常不能夠為負載提供足夠的電壓時，靜態(tài)開關將立即切換到旁路電源，將UPS電源甩開，不影響負責正常工作。

C顯示通信模塊即監(jiān)控模塊：是實現(xiàn)人機對話和網(wǎng)絡化監(jiān)控的平臺，用戶可以通過顯示屏、操作面板，非常方便地查詢、了解UPS系統(tǒng)的工作狀態(tài)，查詢修改運行參數(shù)，了解設備各種事件信息。系統(tǒng)監(jiān)控器分為兩個區(qū)域：狀態(tài)指示燈區(qū)、數(shù)據(jù)信息顯示區(qū)。狀態(tài)指示燈區(qū)通過LED的不同狀態(tài)向用戶提供簡單的系統(tǒng)信息；數(shù)據(jù)信息顯示區(qū)通過LCD顯示屏向用戶提供詳細的系統(tǒng)狀態(tài)信息。

2）模塊化UPS的三大優(yōu)勢

相對于傳統(tǒng)意義上的UPS，模塊化UPS具有三大優(yōu)勢，被認為是UPS技術發(fā)展的的趨勢。

第一供電模塊有冗余。當用戶采用傳統(tǒng)非模塊化UPS電源時，由于新業(yè)務的不斷擴展，用戶經(jīng)常會對UPS的容量過高或過低的預計，這樣會導致用戶出現(xiàn)采購成本過高或者由于初次UPS容量過低無法滿足負載而必須更新，造成資源、能源等的浪費。模塊化UPS就可以解決這個問題，用戶通過可擴充的模塊結構來解決新業(yè)務的擴展對UPS電源增容的要求，它可以幫助用戶在未來發(fā)展不明確的情況下，在UPS電源方面可以分階段進行投資和建設。通過增加功率模塊的冗余度也可增加系統(tǒng)的MTBF(MTBF-平均無故障時間)，當有功率模塊故障時，也可保證系統(tǒng)的零宕機。

第二高安全，易維護。模塊化UPS采用了熱插拔技術，允許單體模塊在不停電、不對負載造成任何影響的情況下，任意進入或退出并聯(lián)單元，而傳統(tǒng)的UPS電源，檢修時必須切換到旁路工作模式，但旁路工作模式是負載不受UPS電源保護，如果此時發(fā)生電源過載或者電源中斷等故障，將會引起計算機等設備掉電，甚至造成非常嚴重的損失；這種熱插拔技術不僅實現(xiàn)了并聯(lián)系統(tǒng)的在線維護，而且無需專門的儀器或技術即可進行，大大減少MTTR(MTTR-平均故障修復時間)。其維修過程簡單、快捷。

第三擴容方便，節(jié)約投資。模塊化UPS是一個可隨需而變的供電系統(tǒng)。由于模塊化UPS是以標準化的模塊為基礎的UPS,其設計、生產(chǎn)、制造過程有統(tǒng)一的標準，獨立組件、標準接口以及簡單的操作，為重新配置功率以滿足不斷變化的業(yè)務需求，提供了極大的靈活性。隨著業(yè)務的發(fā)展，可實現(xiàn)“動態(tài)成長”，既降低了用戶最初購置成本，又可滿足后期業(yè)務的擴展需求。

4　模塊化UPS電源日常保養(yǎng)及維護

1）我們知道過載會影響設備，而帶載過輕有可能造成電池深度放電，同樣會危害設備。為了延長UPS 的使用壽命，我中控機房選取額定功率的30%-60%的負載量，使得UPS不會長期處于負載過重或者負載過輕的狀態(tài)。

2）做好UPS的防感應雷害工作。因為UPS電源中采用了大量的微電子元器件，例如CMOS集成電路以及控制電路中的CPU等等元器件，這些微電子元器件對如夏天雷電感應引起的瞬態(tài)高低壓、大電流電磁脈沖非常敏感，很容易造成這些微電子元件的損壞，因此，在我們單位中控機房建設中，除了按照要求對UPS電源本身做好有效屏蔽和良好保護接地措施外，我們還給遠端監(jiān)控信號線、電源線等做好了防雷過壓保護，并在戶外安裝了避雷針。

3）日常操作中必須嚴格按照正確的開機、關機順序進行操作。這樣可以避免因負載突然急劇突變引起UPS電源的電壓輸出有非常大的波動，從而引起UPS電源無法正常工作甚至導致UPS電源損壞。

4）嚴禁短時間頻繁地開啟、關閉UPS電源。按照正常的操作要求，在關閉UPS電源后，必須至少等待30秒鐘后才允許重新開啟UPS電源。否則，有可能引起UPS電源進入“啟動失敗”的狀態(tài)，這時UPS電源既無逆變輸出，又無市電輸出。

5）做好日常防塵、除塵工作。UPS電源在正常使用情況下，主機的維護主要是防塵和定期除塵。因為我中控機房地處華北平原，氣候干燥，并且空氣中的粉塵較非常多，UPS電源主機機內(nèi)風機工作運轉時會將空氣中的灰塵帶人機內(nèi)沉積，如果不及時采取措施定期清除，日積月累，大量灰塵也會造成器件散熱不好，會引起主機控制紊亂，造成主機工作失常，所以一般我們機房要求每季度應徹底清潔一次。其次在日常維護工作中，需要定期檢查風扇運轉情況及檢測調節(jié)UPS系統(tǒng)參數(shù)等，檢查各連接件和插接件有無松動和接觸不良的情況。

6）做好電池組的維護和保養(yǎng)。我中控機房采用了免維護的儲能電池。電池的充電模式采用的是自動控制電池的浮充、均充模式，通過監(jiān)控顯示屏對電池管理參數(shù)進行設置，系統(tǒng)會根據(jù)設置和電池組實際工作狀態(tài)對電池進行智能管理，自動進行均浮充轉換，實現(xiàn)快速充電和延長電池壽命。因此，日常對電池的維護工作主要是：定期清除機內(nèi)積塵，定期測量蓄電池組的電壓是否正常等。

5　結束語

模塊化UPS電源系統(tǒng)有安裝簡單，擴容方便，節(jié)約投資；并聯(lián)冗余，運行穩(wěn)定，可靠性高；維護方便，在線處置，可用性高等優(yōu)點。但做好日常的維護工作是非常必要的，不要因為高智能、高性能、免維護而忽略了本應進行的維護工作。