模塊化UPS在中控機(jī)房的應(yīng)用及維護(hù)

國(guó)家新聞出版廣電總局九五一臺(tái) 魯修瓊

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模塊化UPS在中控機(jī)房的應(yīng)用及維護(hù)

國(guó)家新聞出版廣電總局九五一臺(tái) 魯修瓊

【摘要】UPS電源供電系統(tǒng)作為中控機(jī)房的一個(gè)重要組成部分，為節(jié)目傳輸和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供了高質(zhì)量、高可靠的凈化電源，保證了節(jié)目傳輸和網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)及日常維護(hù)和保養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】模塊化UPS；體系結(jié)構(gòu)；優(yōu)勢(shì)；維護(hù)

1　引言

隨著通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化、集成化趨勢(shì)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(jī)房就是在此背景下建立而成，它是集節(jié)目傳輸和網(wǎng)絡(luò)通信為一體的現(xiàn)代化機(jī)房。特別是節(jié)目傳輸需要做到優(yōu)質(zhì)零秒，它就要求其系統(tǒng)的的各個(gè)設(shè)備及電腦、服務(wù)器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的電源供電系統(tǒng)必須具備零風(fēng)險(xiǎn)、在線可快速修復(fù)的特點(diǎn)，并為適應(yīng)發(fā)展，還需具備可擴(kuò)容、升級(jí)等功能，但由于我單位地處偏遠(yuǎn)山區(qū)，其電網(wǎng)時(shí)常存在斷電、浪涌、電壓突變、電壓波動(dòng)、雷擊尖峰、頻率震蕩、頻率漂移、電壓跌落、脈沖干擾等電源質(zhì)量問(wèn)題，時(shí)常會(huì)干擾節(jié)目傳輸工作，造成停播，損壞對(duì)內(nèi)對(duì)外的網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備，因此配備高可靠的、可快速修復(fù)的模塊化UPS電源系統(tǒng)就勢(shì)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(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及一些關(guān)鍵設(shè)備在停電之后可繼續(xù)工作一段時(shí)間，讓使用者有時(shí)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正常運(yùn)行過(guò)程中，有著非常重要的作用，首先是防止突然斷電影響計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常工作，從而對(duì)計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(zhì)量，確保計(jì)算機(jī)及其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(guān)模塊、顯示通信模塊等組成的。功率是可以根據(jù)需要通過(guò)增加功率模塊來(lái)增加的、比如我中控機(jī)房是一臺(tái)框架為100KVA的UPS主機(jī)，單模塊為10KVA。前期的機(jī)房設(shè)備最大約為50KVA的負(fù)載，我們可以先上6個(gè)模塊（組成5+1備份系統(tǒng)）。在幾年后，如果機(jī)房負(fù)載增加可以根據(jù)實(shí)際情況購(gòu)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(jiǎn)介

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

1）模塊化的體系結(jié)構(gòu)

A功率模塊：包括傳統(tǒng)UPS的整流、充電、逆變以及相關(guān)的控制電路等部分組成。功率模塊可并聯(lián)，平均分擔(dān)負(fù)載。每個(gè)模塊都有開關(guān)鍵，可單獨(dú)開關(guān)機(jī)。

B靜態(tài)開關(guān)模塊：靜態(tài)開關(guān)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(dāng)UPS處于過(guò)載時(shí)的自動(dòng)切換到市電供電通道，這樣就可以全面提高我中控機(jī)房的系統(tǒng)的供電安全性和可靠性。

靜態(tài)開關(guān)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(guān)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?yàn)樨?fù)載提供足夠的電壓時(shí)，靜態(tài)開關(guān)將立即切換到旁路電源，將UPS電源甩開，不影響負(fù)責(zé)正常工作。

C顯示通信模塊即監(jiān)控模塊：是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話和網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控的平臺(tái)，用戶可以通過(guò)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(yùn)行參數(shù)，了解設(shè)備各種事件信息。系統(tǒng)監(jiān)控器分為兩個(gè)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(guò)LED的不同狀態(tài)向用戶提供簡(jiǎn)單的系統(tǒng)信息；數(shù)據(jù)信息顯示區(qū)通過(guò)LCD顯示屏向用戶提供詳細(xì)的系統(tǒng)狀態(tài)信息。

2）模塊化UPS的三大優(yōu)勢(shì)

相對(duì)于傳統(tǒng)意義上的UPS，模塊化UPS具有三大優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是UPS技術(shù)發(fā)展的的趨勢(shì)。

第一供電模塊有冗余。當(dāng)用戶采用傳統(tǒng)非模塊化UPS電源時(shí)，由于新業(yè)務(wù)的不斷擴(kuò)展，用戶經(jīng)常會(huì)對(duì)UPS的容量過(guò)高或過(guò)低的預(yù)計(jì)，這樣會(huì)導(dǎo)致用戶出現(xiàn)采購(gòu)成本過(guò)高或者由于初次UPS容量過(guò)低無(wú)法滿足負(fù)載而必須更新，造成資源、能源等的浪費(fèi)。模塊化UPS就可以解決這個(gè)問(wèn)題，用戶通過(guò)可擴(kuò)充的模塊結(jié)構(gòu)來(lái)解決新業(yè)務(wù)的擴(kuò)展對(duì)UPS電源增容的要求，它可以幫助用戶在未來(lái)發(fā)展不明確的情況下，在UPS電源方面可以分階段進(jìn)行投資和建設(shè)。通過(guò)增加功率模塊的冗余度也可增加系統(tǒng)的MTBF(MTBF-平均無(wú)故障時(shí)間)，當(dāng)有功率模塊故障時(shí)，也可保證系統(tǒng)的零宕機(jī)。

第二高安全，易維護(hù)。模塊化UPS采用了熱插拔技術(shù)，允許單體模塊在不停電、不對(duì)負(fù)載造成任何影響的情況下，任意進(jìn)入或退出并聯(lián)單元，而傳統(tǒng)的UPS電源，檢修時(shí)必須切換到旁路工作模式，但旁路工作模式是負(fù)載不受UPS電源保護(hù)，如果此時(shí)發(fā)生電源過(guò)載或者電源中斷等故障，將會(huì)引起計(jì)算機(jī)等設(shè)備掉電，甚至造成非常嚴(yán)重的損失；這種熱插拔技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)了并聯(lián)系統(tǒng)的在線維護(hù)，而且無(wú)需專門的儀器或技術(shù)即可進(jìn)行，大大減少M(fèi)TTR(MTTR-平均故障修復(fù)時(shí)間)。其維修過(guò)程簡(jiǎn)單、快捷。

第三擴(kuò)容方便，節(jié)約投資。模塊化UPS是一個(gè)可隨需而變的供電系統(tǒng)。由于模塊化UPS是以標(biāo)準(zhǔn)化的模塊為基礎(chǔ)的UPS,其設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造過(guò)程有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，獨(dú)立組件、標(biāo)準(zhǔn)接口以及簡(jiǎn)單的操作，為重新配置功率以滿足不斷變化的業(yè)務(wù)需求，提供了極大的靈活性。隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，可實(shí)現(xiàn)“動(dòng)態(tài)成長(zhǎng)”，既降低了用戶最初購(gòu)置成本，又可滿足后期業(yè)務(wù)的擴(kuò)展需求。

4　模塊化UPS電源日常保養(yǎng)及維護(hù)

1）我們知道過(guò)載會(huì)影響設(shè)備，而帶載過(guò)輕有可能造成電池深度放電，同樣會(huì)危害設(shè)備。為了延長(zhǎng)UPS 的使用壽命，我中控機(jī)房選取額定功率的30%-60%的負(fù)載量，使得UPS不會(huì)長(zhǎng)期處于負(fù)載過(guò)重或者負(fù)載過(guò)輕的狀態(tài)。

2）做好UPS的防感應(yīng)雷害工作。因?yàn)閁PS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(duì)如夏天雷電感應(yīng)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(jī)房建設(shè)中，除了按照要求對(duì)UPS電源本身做好有效屏蔽和良好保護(hù)接地措施外，我們還給遠(yuǎn)端監(jiān)控信號(hào)線、電源線等做好了防雷過(guò)壓保護(hù)，并在戶外安裝了避雷針。

3）日常操作中必須嚴(yán)格按照正確的開機(jī)、關(guān)機(jī)順序進(jìn)行操作。這樣可以避免因負(fù)載突然急劇突變引起UPS電源的電壓輸出有非常大的波動(dòng)，從而引起UPS電源無(wú)法正常工作甚至導(dǎo)致UPS電源損壞。

4）嚴(yán)禁短時(shí)間頻繁地開啟、關(guān)閉UPS電源。按照正常的操作要求，在關(guān)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(jìn)入“啟動(dòng)失敗”的狀態(tài)，這時(shí)UPS電源既無(wú)逆變輸出，又無(wú)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(jī)的維護(hù)主要是防塵和定期除塵。因?yàn)槲抑锌貦C(jī)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(jī)機(jī)內(nèi)風(fēng)機(jī)工作運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)將空氣中的灰塵帶人機(jī)內(nèi)沉積，如果不及時(shí)采取措施定期清除，日積月累，大量灰塵也會(huì)造成器件散熱不好，會(huì)引起主機(jī)控制紊亂，造成主機(jī)工作失常，所以一般我們機(jī)房要求每季度應(yīng)徹底清潔一次。其次在日常維護(hù)工作中，需要定期檢查風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)情況及檢測(cè)調(diào)節(jié)UPS系統(tǒng)參數(shù)等，檢查各連接件和插接件有無(wú)松動(dòng)和接觸不良的情況。

6）做好電池組的維護(hù)和保養(yǎng)。我中控機(jī)房采用了免維護(hù)的儲(chǔ)能電池。電池的充電模式采用的是自動(dòng)控制電池的浮充、均充模式，通過(guò)監(jiān)控顯示屏對(duì)電池管理參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)設(shè)置和電池組實(shí)際工作狀態(tài)對(duì)電池進(jìn)行智能管理，自動(dòng)進(jìn)行均浮充轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)快速充電和延長(zhǎng)電池壽命。因此，日常對(duì)電池的維護(hù)工作主要是：定期清除機(jī)內(nèi)積塵，定期測(cè)量蓄電池組的電壓是否正常等。

5　結(jié)束語(yǔ)

模塊化UPS電源系統(tǒng)有安裝簡(jiǎn)單，擴(kuò)容方便，節(jié)約投資；并聯(lián)冗余，運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性高；維護(hù)方便，在線處置，可用性高等優(yōu)點(diǎn)。但做好日常的維護(hù)工作是非常必要的，不要因?yàn)楦咧悄堋⒏咝阅堋⒚饩S護(hù)而忽略了本應(yīng)進(jìn)行的維護(hù)工作。