信息化機房UPS 電源的選型、容量配置及維護方法

郭志玉

（山西汾西礦業集團信息中心， 山西 介休 032000）

引言

信息化機房配置服務器、主機及網絡、監控設備等，是計算機信息系統數據運行中心。當市電停電、壓降不穩時，使整個信息化機房的設備停機、低負荷運行，導致運行的信息不能及時保存，造成信息丟失，甚至造成通信故障。為保障供電安全，需要設置安全穩定的冗余電源，如增設電源點、UPS 不間斷電源，其為計算機信息系統提供不間斷穩定的運行電源，確保服務器、主機、網絡設備等穩定可靠運行。因此，信息化機房選用UPS 電源具有十分重要的意義。

1 信息化機房概況

山西某大型國有公司旗下擁有子公司40 多個，總公司進行信息化建設升級改造，計劃將各子公司的各生產系統、安全監測系統和供電系統等進行智能化改造升級，建設以總公司信息控制中心為中樞，子公司地面調度中心為節點，對全集團公司進行信息系統化建設。其中，全集團總公司機房面積約400m2，用電設備、服務器和網絡設備最終規模在100 kVA左右。因此，在該大中型信息化機房中必須安裝UPS作為后備電源，進行UPS 電源的選型、使用及維護方法[1]。

2 UPS 電源的原理選型和容量配置

2.1 UPS 電源的原理選型

UPS 不間斷電源能夠滿足信息化機房中電子設備的不間斷供電，是計算機、網絡系統、信息數據中心及其他電子設備的可靠、廉價的電源。其中鉛酸蓄電池作為主要UPS 不間斷電源，其原理利用鉛和硫酸的電化學反應進行能量儲存和轉化。蓄電池充電時，二氧化鉛（PbO2）被吸附到正極板，鉛（Pb）被吸附到負極板，蓄電池內的電解液是硫酸（H2SO4）水溶液。蓄電池在進行放電時，在正負極板上的PbO2、Pb和H2SO4被分解還原生成PbSO4,產生電離子，進而產生電流，詳見公式（1）。

按工作原理，UPS 電源分為后備式、在線式。在線式UPS 電源的工作原理：正常供電時，一路輸入市電經過充電器對蓄電池組充電，另一路通過整流器、逆變器，把交流電和直流電相互轉換后供給負載使用。詳見圖1 在線式UPS 工作原理圖。在線式UPS不同于后備式UPS：后備式UPS 由市電轉逆工作時，轉換時間10 ms，可用于個人計算機；而在線式UPS采用雙變換模式，當斷電時，蓄電池組開始放電，充電器不運行，電流經逆變器把直流電變為交流電供給負載使用，逆變器自始至終都處于工作狀態。由于市電轉逆時連續工作、無轉化時間，適用于大企業、網站、部門服務器的10 kVA 以上功率范圖的UPS后備電源。因此，該大型信息機房UPS 電源選用雙機冗余并機在線式UPS 系統[2]。

圖1 在線式UPS 工作原理圖

2.2 UPS 電池容量配置

該集團公司計劃配置蓄電池電壓12 V，后備電源供電時間不小于2 h，UPS 電池容量雖沒有統一的確定方法，但有通用的計算方法，即由實際信息機房的UPS 預期負載值，得出蓄電池放電時所需給網絡設備和主機提供的功率，求出電池需要的放電電流，再根據集團公司需求后備電源供電時間不小于2 h，找出對應的電池容量系數，最后用該容量系數與放電電流相乘得到電池容量。蓄電池容量公式為其中：P 為預期負載；cosφ 為輸出功率因數；K 為電池容量系數；U 為電池組端電壓；η 為逆變效率。

1）UPS 的預期負載通常指UPS 所能帶的最大負載，考慮到系統可靠性和雙機冗余并機配置，按每臺UPS 帶載40%，即40 kVA。

2）該UPS 每組電池安裝配置需32 節，即電池組端電壓為12 V×32≈380 V，UPS 輸出功率因數為0.8，UPS 逆變效率約為0.85。電池容量系數需查表1確定。

表1 電池容量系數表

3）根據式（2）算得每臺UPS 的電池容量為40 000×0.8×3.28/（380×0.85）=325（Ah）≈400（Ah）。

綜上所述：每臺UPS 可以采用380 V、100 Ah 的電池組4 組進行并聯。所以，該大型信息機房UPS 電源選用380 V、100 Ah 的4 組蓄電池組組成雙機冗余并機在線式UPS 系統，電池32 節×4×2＝256 節。

3 UPS 電源維護

1）放置UPS 電源房間應清潔、通風、干燥。工作時環境溫度15～25℃為宜，濕度在20%～60%范圍，最佳濕度為50%。

2）根據實際情況和理論計算確定UPS 電源容量，不超負載連接UPS 電源，避免其長期重載運行。

3）UPS 電源設置良好的防雷接地，電阻不大于4Ω。

4）為延長UPS 電源供電時間和使用壽命，每兩月人為中斷市電，進行放電試驗，放電時間為10 min。

5）當使用UPS 電源時應避免沖擊電流給元器件帶來的損害。

6）加強UPS 日常巡檢，經常檢查UPS 機房內設備系統的運行狀態及環境溫濕度，定期清潔和檢查各類設備。檢查UPS 電源主機柜中的插接件接觸牢固可靠，連接排線有無異常，風扇的運轉是否正常；檢測蓄電池兩端電壓應符合正常電壓值[3]。

4 結語

實踐證明：該大型信息機房UPS 電源選用380 V、100 Ah 的4 組蓄電池組組成雙機冗余并機在線式UPS 系統，并進行檢修維護，有效維持負載不斷電、連續工作，運行數據不丟失，保護負載軟、硬件不受損壞。