淺談機房在線式UPS電源系統更換及總體供電改造翻新建設和管理運用

王建

摘要：本文主要借鑒本人正在實施項目的情況根據上海市某信息機房實際需求，對原有UPS系統進行換新所得出的一系列思路方法;并總結現有各種常規UPS解決方案，在用戶只考慮持續供電的基礎運用，從未考慮其他功能的拓展的前提下，通過對設備的認知和多年弱電工程經驗編制，已達到更換原有UPS供電系統建立全新UPS在線式供電系統。

關鍵詞：在線式、UPS、持續、供電系統

一、項目大體介紹

1.情況概要

本次論述主要為拆除機房內老UPS設備，新建一套60KVA在線式UPS持續供電系統，改造是本次議題的主要內容，論述中相關大樓中心機房原有傳統后備式UPS已運行5年以上，設備供電標準無法滿足現有機柜內總設備供電要求，電池組使用年限超標無法滿足2小時持續供電，原設備功能單一只能負責設備供電無法實現監管功能，而配套的電路系統因新系統的建設負荷和實際使用需求已無法滿足新系統的建設要求，固需全套翻新建設。

根據以上情況和實際要求，更換在線式UPS持續供電系統，在整體系統更換時需考慮更大核載量和更好續航量的UPS設備以滿足現有機房設備實際使用需求，在更換過程中需充分考慮大樓數據網絡運行的不間斷性、大樓本身承重能力、新老設備交替線纜敷設問題;并結合科技的日益發展，在傳統UPS供電的基礎上創新管理，如網絡監控功能，UPS的工作狀況能被系統管理員隨時掌握;遠程報警功能，一旦UPS設備任意部件出現異常，可以通過多種方式通知把信號傳達到工作人員辦公室、保安室，同時采用短信息方式通知相關負責人。

2.UPS主設備選擇及功能規劃

一般我們常規UPS設備選擇遵從，原有現場線路規劃和容量規劃，并對確定總設備耗電功率做計算;為了保證信息系統的安全且由于供電系統中不可避免的存在如供電中斷、電壓浪涌、電壓陷落、波形畸變、頻率漂移、持續過壓、持續低壓、瞬間過電壓和噪聲干擾等情況。

根據以上的規劃和實際情況要求，我認為應采用在線式UPS系統，其主要功能是為服務器等數據通訊設備提供后備電源;根據原設定需求，UPS功率需滿足并超越現有設備負載總功率，確保后期機房內設備變更和增加所需，并且能對現有網絡設備、交換機、服務器、監控、安防等重要設備提供約為2個小時的供電時間，確保整個大樓中心機房在常用電源出現問題時能夠預留充足時間給IT工作人員進行數據存儲設備關機等操作，如遇內網設備需持續運行在半負載或低負載的情況下能夠提供遠大于2小時的充足供電確保設備長期穩定運行，確保部分連續運作核心設備的穩定運行，并在整體斷電超過預定時間時提供充足的后備電量時間用于主設備的信息保存和逐步關閉。

在更換系統時我們要注意，UPS系統必須在干凈、平穩的環境中安裝 UPS，避開震動、灰塵、高濕、可燃性氣體、可燃性 液體或腐蝕性物質環境。UPS 正常工作時的環境溫度要求在 0-40℃之間。如果工作在 40℃以上的環境里，要求最大帶載量按每增加 5℃，遞減 12%額定值實施。UPS 工作時的最高環境溫度 要求不超過 50℃，高溫環境下的長時間帶載工作會影響 UPS 壽命。電池組建議在 15-25℃之間使用。

二、在線式UPS管理和設備運用

1.設備的管理和運用

在弱電智能化系統建設中，傳統后備式UPS系統功能單一無法體現出智能的定義，采用在線式UPS內部可增加各種功能模塊和配套功能卡，如：USB+RS232通訊卡、AS-400干接點卡WINPPOWER CMC卡、NMC卡、WebPower網絡通訊卡等，相關配卡可通過RJ45連接器的網絡連結讓UPS可直接通過RJ45的連接器連接至網絡，我們可以通過組建龐大的互聯網系統（包含內網和外網）并在不同的設備上安裝配套監管程序從而達到，遠程管理UPS系統的功能，并通過相關功能來控制和監管整套系統，其功能包含如下。

通過網際網絡或是企業內部網絡從任何一個工作站遙控管理UPS;通過SNMP、「超文件傳輸協議」（HTTP）和JAVA applets 遠方監控UPS

從任何SNMP（SNMP）管理站或是通過網絡瀏覽器使用HTTP格式和對象來設定UPS和 WebPower 參數。

通過Java Applets 所產生的動態圖標來監控UPS所有的狀態值（如：電壓、負載、電池、事件…等），并可在閃存上儲存事件記錄和統計資料提供UPS電力狀況、電池狀態和UPS事件產生的記錄檔案。

單體自動關機，或是事先由管理員設定及發生緊急電力事件時的自動關機;多重服務器關機，此關機系統會通過IP （Internet Protocol）傳遞主要的錯誤訊息，然后在不同操作系統的服務器上執行自動關機。

在線系統可以接收來自 UPS 的狀態訊息以及發送指令至UPS 。使用者可以利用支持SNMP 網絡管理軟件或是網頁瀏覽器，通過以太網絡去管理UPS，它可以在不同的情況之下發出相關的指令來確認UPS系統的開關機、重啟等基礎功能，這些情況包括主要的錯誤、UPS低電力的情況、UPS負荷過度、UPS超出工作溫度和定期的關機等需要強行執行的基礎功能。

三、電源系統更換

1.更換改造的概要

作為核心供電UPS更換勢必造成大樓內信息設備的暫時停用影響整個大樓及相關公司整體運營，造成信息化辦公停頓人員誤工、資金流失等嚴重問題。在更換整套UPS的過程中“設備整體斷電——拆除原有UPS——重新規劃電纜布線——新設備安裝——新電纜鏈接調試——安裝新UPS系統”將影響大樓內信息辦公，詳細且合理的規劃設計和完整的理念規劃能將誤工和資金損失降低到最低，其歸納可分為三大部分：總體供電改造翻新、新老UPS更換、新老電池組更換。

我們針對UPS系統的更換和改造可以做到如下幾個步驟：機房停電告知、機房集中斷電、總供電箱斷電、老UPS設備斷電并拆除、設備取電電纜旁路斷電、老電池組拆除、老輸出電源箱關閘拆除、新設備的整體安裝和鏈接。

而整套在線式UPS系統，其供電從380V市電箱內取電，經過UPS存儲和轉化并從UPS內連接專用220V供電箱，轉換最終連接給前端設備其連接方式如下：市電380V配電箱供電——160A空開——BVR50平方電纜——UPS主機——UPS電池組——UPS主機——UPS配電箱——N路10A/16A/32A/60A空開——220V供電——電源插頭——電源插排——使用設備。

整個施工過程中勢必影響用戶正常設備使用，我們需明確和規劃日期統一施工確保將吳工和損耗降到最低。

2.UPS電池組選擇與承重

UPS電池組作為整套UPS設備的后備核心起到了為所有設備持續供電的功能，其選擇性要兼顧環保原則、能耗功率原則、更長壽命原則，大型UPS電池組還需考慮機房整體擺放布局、空間、承重，電池組功率應滿足前端總設備供電要求，如60KVA主機滿配2小時供電，應選擇100AH電池96塊配套2個電池柜鏈接的方式。

其擺放位置建議選擇機房內大樓整體結構承重處作為設備的擺放區域，設備擺放需詳細計算大樓內部樓板承重能力，如存在承重超標無法滿足情況，需對地面經行加固作業，加固應選擇靠經大樓承重柱體區域經行橫向加固，可采用鋼結構支架鏈接承重柱，地面整體結構鋼筋加固，底面下層樓板凱夫拉纖維敷設加固等多種方式結合化加固。

3.設備配接的規劃

（1）接電要求及規劃

總電采用三相四線制，在低壓配電網中，輸電線路一般采用三相四線制，其中三條線路分別代表A，B，C三相，另一條是中性線N（如果該回路電源側的中性點接地，則中性線也稱為零線（老式叫法，應逐漸避免，改稱PEN，如果不接地，則從嚴格意義上來說，中性線不能稱為零線）。

（2）輸出配電箱規劃

UPS輸出配電箱是整套UPS設備中不可缺少的部分，其功能為將原有市電通過UPS轉化后通過UPS輸出總電并合理分配給輸出配電箱，再由配電箱將所有電源分配給前端各個機柜或設備插排，本次項目中將在大廈機房合適部位新裝輸出配電箱用于設備供電輸出，其鏈接方式較為簡單具體可參考下圖。

（3）主機設備擺放規劃

新UPS主機延續原有UPS設備擺放位置，將主機放置于機房承重點或加固點，主機前端面板朝南擺放方便操作人員使用，其前后端均需留足1米區域方便設備維護操作;且主機采取的是背面風扇強制冷卻，安裝場地必須考慮通風問題，頂部需預留50厘米以上空間用于設備散熱。

（4）電池組的擺放和鏈接規劃

電池組應和UPS主機就近原則并放置于整個機房承重點或加固點，我認為現有中心機房UPS電池組擺放位置經過地面加固和支架跳高加固完全滿足新電池組擺放需求，固選擇原有擺放位置符合本項目規劃要求。

（5）新設備鏈接規劃

新UPS建成后所有供電鏈接應滿足使用要求，確保中心機房，每個機柜、每套設備均能夠從UPS內取電運行。根據現場勘察，原機房內設備取電已滿足現有設備取電規劃要求，我公司在拆除原有UPS設備和配套設施的過程中將保留所有機柜內主干取電電纜并做好保護和標記，確保新設備使用時將所有電纜連接至UPS輸出供電箱內。

四、取得效益分析

通過合理的組織安排及配套方案構思，在盡可能減少時間、資金損失的前提條件下，更新在線式UPS系統，從而達到整套系統能夠跟精確的遠程掌控整個機房內供電系統的運行情況，提早預知突發事件對機房內設備起到遠程監管實時、預警、提前預案;使用者可以自行設定UPS的運用功能和開、關機的事件，通過在線式管理和軟件式管理可以依序自動的關閉系統和配套設備，以避免客戶端或是服務器、電力問題的不正常關機，為整個機房設備的穩定運行，主要設備數據的安全保存提供了良好的支持;從而在付出了資金建設的前提下為后期的安全與穩定運行保駕護航減少了后期損失。

五、結論

在線式UPS在傳統后備式UPS基礎上增加了各種監管和操作功能，可實現遠程電腦管理了解設備運行狀態并能對設備的各種功能進行遠程操作，信息化的操作方式不但安全而且有效為管理人員提供了很好的操作方式其功能可滿足所有企業各種信息機房的設備供電使用，且在線式UPS可通過內部設備板卡的增減在基礎供電的情況下完成各種其他功能的選擇。

在線式UPS適用于網絡數據機房、企業辦公環境和一般工業環境的電源管理專家，適用于中小型數據中心、網絡管理中心、企業服務器機房、電壓瞬時跌落或減幅震蕩，高壓脈沖、電壓波動、浪涌電壓、諧波失真、頻率波動等狀況可提供良好的解決方案并通過在線式信息傳輸和原遠程管理功能能為用戶的用電負載提供安全可靠的電源保障。

合理的規劃改造過程減少了用戶改造期間的人力、物資、資金損失并在規劃中將新老線路替換換新達到新設備的使用要求從而保障新在線式UPS系統能夠最大力度的為整個機房服務達到了建設的先進性、合理性等要求。

參考文獻

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