(1)增加了功率损耗
为了有一个量的概念,拟作如下计算,以满负荷为例,首先计算出UPS的输出电流:I=600kVA/220V=2727A
静态开关是由三个PN结的可控硅构成,导通压降设为U=1.5V,于是在这些可控硅管上的消耗功率就是:
P=IU=2727A×1.5V 4091W
每年消耗能量:Q=4091W×8765h 35857kWh=35857度
即每年仅仅STS就消耗掉35857度电能,有资料显示每kWh电的煤燃烧后可向大气中排放2.72kg的二氧化碳,35857度电的煤就向大气中排放35857×2.72kg=97531kg的二氧化碳。如果采用图12(b)的电路结构方案,就可将这些功率节约下来,将煤省下来,将二氧化碳的排放量降下来。
(2)增加了投资
按照当时用户的反映说,每台60kVA的STS价格为50万元人民币,10台就是500万元。采用了图13(b)的电路结构方案后,每台msts仅3000元,即使100台也才30万元,何况用量不足100台。该项投资不到原设计的十分之一,节约了投资。
(3)增加了占地面积
10台60kVA的STS按照Cyberex公司的介绍其占地面积S=(61cm×76cm)×10=4636cm2,近5m2。考虑到柜子不是放在一起,至少一面要预留出活动的空间,所以占地面积约10m2,这就是一个小机房的面积。而当时的msts(minists)仅有1U的高度,可以放到192的标准机柜中,一般可不另外放置,直接放到IT机柜内即可,即使另外放置,多占两个柜子的面积,不到1平方米。
对于刀片服务器而言也可用此方案,因为一般刀片服务器一组合模块为单位,即使一个IT机柜可达到20kW或更多,但一个组合并不是这么多,更何况现在已经出现了针对刀片服务器的模块UPS电源,可与刀片服务器放在一起,这就给使用节能的msts提供了更大的空间。如图14所示就是刀片服务器电源与msts的连接示意图。
根据用户需求⑶对UPS电源主机的功能需求,中达采用台达NT60KVA UPS。台达NT系列UPS具有以下的先进设计功能。
⑴ 双变换在线式设计,具有输出隔离变压器
保护用户的精密设备供电质量,市电与电池供电为0ms时间断电转换,负载端可以完全滤除输入市电的杂波,提供用户负载端纯净可靠的正弦波电源,可以延长负载用电设备的使用寿命。
输出具有隔离变压器设计,使得三相负载在完全不平衡下仍然可以满足各相负载的正常供电,使UPS对不同性质负载的适应性强,
⑵ 宽广的输入电压范围,可延长电池使用寿命
在满载的情况下,输入电压范围宽广(-32%~+35%),适应供电环境恶劣的大部分地区使用,降低电池的放电次数及损耗,延长电池使用寿命。
⑶ 先进的电池智能管理功能
台达NT系列UPS拥有优越而先进的电池智能管理方案,能使配合NT系列UPS的电池相对地延长使用寿命。
具备电池充电自动温度补偿设计
台达NT系列UPS有独特的选购件来实现温度补偿功能,并且温度侦测器是置于电池箱体内而非置于UPS箱体内,可正确对电池充电电压做调整达到补偿效果,进而延长电池使用寿命。
内建电池漏液自动侦测保护电路
电池箱外壳实施设备接地,当电池组中任何一个电池发生漏液而与电池箱接触时,对地形成一个电流回,在漏液处发生火花及高热,可能造成电池外壳过热燃烧。通过检测进行保护。
UPS内建电池接地错误自动侦测电路。当电池发生接地故障,UPS 将发出警告,继之将整流器分离,以防止发生更大的危害。
设备名称品牌规格型号数量备 注
UPS主机台达GES-NT60KVA2台直接并联,无需外加并联卡(柜)
蓄电池中达DCF节58节/台
电池架――――2套
SNMP卡中达――2套远端网络监控
电池开关箱――――2个内置2个分线断路器(250A)
电池连接线――――若干电池组到开关箱
4、方案特点分析
整改后的系统应用架构,实际上为两套独立的“1+1”并机系统分别向机房设备提供电源,新增加的台达NT系列UPS“1+1”并联冗余系统分析如下:
⑴ 可靠性分析
采用智能的微处理控制器CPU控制设计,简化复杂的模拟线路及零件数目,提高了整个系统的集成率及可靠度。
采用并机1+1冗余, 在并机系统使用中,其中一台UPS发生故障时,该故障的UPS会迅速、可靠地从并机系统中脱机,从而确保并机系统继续提供用户高质量的逆变电源,双机并联冗余是单机系统可靠性的5.6倍。
台达NT UPS控制电源采用双路电源,任何一路出现故障,UPS仍可正常供电,且不同控制电源电路输入来自不同的进线电源,更加确保控制电路的运行,提高系统可靠度。
⑵ 实用性分析
可以8台直接并机,无须外加并联卡,且可在线扩容,方便简单而实用。
通过监控软件可以实现远程监控UPS的各种状态,可实时了解UPS的各种动态而无须到现场。
中文及多国语言选择、图形化大型LCD显示使UPS易于操作。
④ 具有维修旁路开关,可使UPS带电进行维修,使系统仍可继续向负载供电。
⑶ 扩容及升级分析
台达NT系列UPS具有高可靠性并机技术。只要增加一根通讯数据线,且在交流屏预留两个空开,可在线实现经济扩容,也可继续扩展到N+X多机冗余系统。
如第二年再购买同系列同样容量的机器,仍可实现并机,只要对原来的机器进行同版本升级即可,无须复杂的的升级程序。
5、结论
该方案介绍石油管理局通信机房内采用两套独立的“1+1”并联冗余构成的双母线输出供电,屏蔽了LBS、STS设备的单点故障,系统构成简单、可靠性高,为通信机房内单电源设备和双电源设备提供稳定可靠的电源保障,并且故障清除能力强。所介绍方案可给更多用户参考。
1 电源系统方案
为了保证信号系统设备稳定、可靠和连续地运行,西安地铁1号线控制中心、设备集中站、车辆段停车场均配置了信号电源系统,其主要由电源屏、UPS及蓄电池等组成,如图1所示。设备室低压箱两路独立的交流供电引至电源屏,经电源屏切换单元切换后引入UPS,UPS向电源屏连续输出AC380V交流电源,再由电源屏为信号设备提供稳定的交流电源和直流电源。
2 电源屏
西安地铁1号线信号电源系统采用了鼎汉技术股份有限公司的PZG系列智能信号电源屏。该设备采用模块化结构设计,是具有集PFC、热插拔等先进技术于一体的智能高频开关电源,具有综合化、模块化、智能化、网络化的特点。
2.1 输入切换单元
智能信号电源屏配置智能输入切换单元,采用可靠的智能切换控制,实现对两路引入交流供电进行切换控制。输入切换单元工作原理如图2所示。
1)QF1、QF2为I、Ⅱ路外电网输入开关;
2)KM1、KM2为交流接触器。KM1、KM2具有电气和机械互锁特性;
3)K1、K2为切换系统直供选择开关。K1作用是对直供I和Ⅱ路外电网进行选择,K2作用是决定是否直供。
外电网输入开关OF1和QF2分别与交流接触器KM1和KM2对应相连,切换单元通过控制两个交流接触器(KM1、KM2)以实现主回路切换。
在供电正常情况下,K2处于自动切换状态。当自动切换失效时可操作K2,使其处于直供状态。切换单元处于自动切换状态时,可以选择I路优先、Ⅱ路优先或无优先。
在I路优先的情况下,KM1吸合,KM2断开。当第一路输入超限时,KM1断开,KM2吸合,由第二路输入向系统供电。同样在第一路输入恢复正常时,KM2断开、KM1吸合,仍然由第一路输入向系统供电。
Ⅱ路优先的情况与I路优先情况相反,KM2吸合,KM1断开。当第二路输入超限时,KM2断开,KM1吸合,由第一路输入向系统供电。同样在第二路输入恢复正常时,KM1断开,KM2吸合,仍然由第二路输入向系统供电。
在无优先的情况下,先上电的一路作为主用电源,后上电的作为备用电源,两路没有优先级。
自动切换系统可以对外电网输入设定门限值,包括电网过压、欠压、缺相、错相、停电。外电网处于任何一种状态时,都会被限制接入电源系统。