《20160419-117 数字化信息时代UPS的应用》.pdf

数字化信息时代UPS 的应用 张荣帜① ①广东省开平市中心医院信息科，529300，广东省开平市长沙区开平市中心医院信息科 UPS 即不间断电源，是信息技术领域中一个重要组成部分，它是一种集电力 技术、控制技术和信号检测及通讯技术于一身的高科技电源设备，被广泛应用于 计算机及网络系统、电信／移动通讯及各种自动生产流水线等多个应用领域。计 算机技术迅猛发展，局域网及其应用越来越普及，但人们对局域网的供电系统和 电源配置尚未引起足够的重视。据有关部门调查表明，局域网最容易发生的问题 往往是由于电源停电以及电源异常造成的各种故障。经专业机构测试统计，一台 计算机平均每月要遭遇120 多次的各种电源问题。为了保证局域网的安全运行， 对较为重要的应用场合都必须安装UPS，用以防止突然断电引起的数据丢失与出 错。因此，局域网如何合理正确配置和选择不间断电源装置(UPS)已成为局域网 正常运行的关键因素之一。 在局域网中，配置 UPS 的主要目的是用来为局域网中各类用电设备提供稳 定可靠和高品质的电力供应。它主要体现在以下三个方面：为各类用电设备提供 后备电源，以防止突然断电给局域网造成损害，影响正常运行；可以消除供电系 统中产生的诸如浪涌、谐波干扰、频率漂移、波形断续、电压过高或过低等现象， 改善电源质量，使局域网中各类设备的电子元部件免受破坏性损害；UPS 还可以 抑制电网中其他用电设备产生的诸如高频信号等杂波，以免除因杂波造成数据传 输失效等故障，提高网络的可靠性。 1 UPS 的作用及特点 1.1 UPS 的作用 UPS 的作用主要有以下几个：市电中断的情况下，能利用自身 所带的蓄电池通过逆变电路将直流电转换为220V 交流电给计算机及网络系统供 电，保证计算机及网络系统能正常运转。对市电有稳压作用，能在电网电压波动 时稳定电压。能抑制电网的电力谐波干扰、电压瞬间跌落、高压浪涌、电压波形 畸变、电磁干扰等电力污染，为计算机及其它设备提供电压稳定、波形纯正的电 力供给，保证计算机及网络系统的正常工作和数据不受干扰。 1.2 UPS 的特点 对于一套高质量UPS 供电系统来说，它应具有如下特性。 1.2.1 高可靠性 系统应具有能提供365×24 连续提供高质量的UPS 逆变电源的 供电能力。这就意味着，在UPS 供电系统的运行中，既不允许出现任何瞬间供电 中断／停电事故，也不允许出现由普通的市电经交流旁路直接向用户负载供电的 情况。为此，要求UPS 供电系统应满足如下要求： 由于UPS 单机本身的故障率 低，因此目前大型UPS 产品的平均无故障工作时间（MTBF）为20 万～40 万小时。 采用具有高度容错功能的“N＋1”型UPS 冗余并机系统来进一步提高UPS 供电系 统的可靠性（“1＋l”型冗余并机系统的典型MTBF 值可达140 万～200 万小时）。 在整套UPS 供电系统中，不应存在单点瓶颈故障隐患。允许在UPS 逆变电源连续 供电的条件下，执行不停电的维护和检修操作。万一在用户设备端出现短路故障 时，应将故障的影响缩小到尽可能小的范围。 1.2.2 高抗干扰性 UPS 供电系统能使互联网设备获得高“可利用率”，并可为 其创造优良的运行环境。 大量的运行实践表明：电源干扰问题是造成互联网设备的“可利用率”下降 的重要原因之一。在此需说明的是：电源干扰不仅来源于普通的市电电网，它还 来源于设计不完善的 UPS 本身及用户的互联网设备本身。这是因为配置在 IDC 和MDC 机房内的服务器、磁盘阵列机和交换机等均内置有开关电源，这种整流滤 波型非线性负载会向UPS 供电系统反射3～23 次低次谐波干扰，可能带来降低话 音质量的恶果。实践证明，过大和过频地出现电源干扰，轻者会导致互联网的传 输速率下降，网络服务器的数据丢包率增大等隐性故障，从而导致互联网设备被 迫进入“降额使用”状态，严重时会导致网络瘫痪。 由此可见，高速信息网络技术的迅猛发展，对 UPS 供电系统所能提供的电 源质量提出更为严格的要求。 2 UPS 的分类 UPS 分为后备式、在线式和在线互动式三种。 2.1 后备式UPS 当市电正常时由市电给负载设备供电，并给蓄电池浮动充电。 当市电电压波动超过规定值时时启动逆变电路将电池的直流电转换为稳定的交 流电输出，给负载供电。后备式UPS 平时由于是由市电直接给负载供电，所以无 法消除市电电网上存在的浪涌、尖峰、频率漂移等电气污染，而且容