UPS（ Uninterruptible Power System ），即不間斷電源，是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源。主要用于給單臺計算機(jī)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備提供不間斷的電力供應(yīng)。當(dāng)市電輸入正常時，UPS 將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負(fù)載使用，此時的 UPS就是一臺交流市電穩(wěn)壓器，同時它還向機(jī)內(nèi)電池充電；當(dāng)市電中斷（ 事故停電 ）時， UPS 立即將機(jī)內(nèi)電池的電能，通過逆變轉(zhuǎn)換的方法向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)220V交流電，使負(fù)載維持正常工作并保護(hù)負(fù)載軟、硬件不受損壞。UPS作為保護(hù)性的電源設(shè)備，它的性能參數(shù)具有重要意義，應(yīng)是我們選購時的考慮重點(diǎn)。市電電壓輸入范圍寬，則表明對市電的利用能力強(qiáng)（減少電池放電）。輸出電壓、頻率范圍小，則表明對市電調(diào)整能力強(qiáng)，輸出穩(wěn)定。波形畸變率用以衡量輸出電壓波形的穩(wěn)定性，而電壓穩(wěn)定度則說明當(dāng)UPS突然由零負(fù)載加到滿負(fù)載時，輸出電壓的穩(wěn)定性。

　　還有UPS效率、功率因數(shù)、轉(zhuǎn)換時間等都是表征UPS性能的重要參數(shù)，決定了對負(fù)載的保護(hù)能力和對市電的利用率。性能越好，保護(hù)能力也越強(qiáng)，總的來說，后備式UPS對負(fù)載的保護(hù)差，在線互動式略優(yōu)之，在線式則幾乎可以解決所有的常見電力問題。當(dāng)然成本也隨著性能的增強(qiáng)而上升。因此用戶在選購UPS時，應(yīng)根據(jù)負(fù)載對電力的要求程度及負(fù)載的重要性不同，而選取不同類型的UPS。

　　一、 客戶需求

　　?？谑腥嗣襻t(yī)院UPS建設(shè)主要是為是為了保障機(jī)房內(nèi)弱電系統(tǒng)的設(shè)備的長期、穩(wěn)定不間斷運(yùn)行的需要而設(shè)立的，一來通過UPS電源系統(tǒng)來對電網(wǎng)的電壓信號進(jìn)行穩(wěn)定，以提供給設(shè)備更為穩(wěn)定的工作電壓，同時在停電時，發(fā)電機(jī)啟動之前的這些時間內(nèi)，弱電機(jī)房的設(shè)備是不能停止運(yùn)行的，需要UPS給予及時的供電，以保障設(shè)備的不間斷工作需要 。

　　二、 基于HIFT UPS的1+1冗余系統(tǒng)方案

　　2.1 用戶需求分析

　　海南省人民醫(yī)院構(gòu)建數(shù)據(jù)機(jī)房，配置UPS系統(tǒng)，實(shí)際負(fù)載約25KW，詳細(xì)如下表：

　　“通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T1095-2000 通信用不間斷電源——UPS”標(biāo)準(zhǔn)中，表1第17項提出“輸出功率因素”項目，技術(shù)要求輸出功率因素≤0.8。

　　同時考慮UPS應(yīng)保證有20%~ 30%的預(yù)留量。由此可計算UPS的總?cè)萘繛椋?/P>

　　UPS容量（KVA）= 23.36KW/0.8/0.8=36.5KVA。故推薦選用的UPS容量為40KVA.

　　由于IT應(yīng)用比較重要，平時系統(tǒng)需要連續(xù)不間斷的運(yùn)行，但可以有計劃的停電維護(hù)，但需要提前通知，在業(yè)務(wù)運(yùn)行期間，不可以停電，因此系統(tǒng)需采用冗余供電的方式。

　　基于以上分析，我們推薦客戶選用HIFT UPS，臺達(dá)HIFT UPS具有以下4大優(yōu)勢：

　　一、MTTR近于0，模塊化熱插拔在線維修，大大縮短維修時間

　　二、N+X冗余，提供系統(tǒng)的可靠性。

　　三、隨需擴(kuò)容，提供靈活的、經(jīng)濟(jì)的投資、配置策略

　　四、高效節(jié)能，提供的運(yùn)行成本

　　UPS的容錯能力強(qiáng)還體現(xiàn)在動態(tài)擴(kuò)容方面。一般UPS擴(kuò)容時需要打到旁路或者停機(jī)才能進(jìn)行，否則一旦出錯可能會導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓，所以建造機(jī)房時往往一步到位，浪費(fèi)了大量的資金及能源消耗。臺達(dá)HIFT UPS由于模塊和系統(tǒng)可冗余、可實(shí)現(xiàn)在線熱插拔、插拔模塊有“防呆”設(shè)計等功能，完全可以實(shí)現(xiàn)動態(tài)擴(kuò)容。該功能非常實(shí)用，可以為用戶節(jié)省大量的資金及能源消耗。 臺達(dá)HIFT UPS除了容錯性強(qiáng)外還具有高智能的特性，因為它是實(shí)現(xiàn)UPS高容錯性的技術(shù)支撐。

　　2.2 方案及方案分析：

　　2.2.1 HIFT UPS的冗余配置方案

　　現(xiàn)在的實(shí)際負(fù)載為25KW，由于HIFT UPS隨需擴(kuò)容的性能優(yōu)勢，可以按照現(xiàn)在的實(shí)際負(fù)載先進(jìn)行配置。

　　25KW/（0.8*0.8）≈40KVA，根據(jù)客戶的需求，需要冗余并聯(lián)方案。

　　2.2.2 方案

　　2臺HIFT 40KVA系統(tǒng)并聯(lián)       總?cè)萘?0KVA

　　并機(jī)系統(tǒng)如如下：

　　配置清單如下：

　　2臺40KVA系統(tǒng)并聯(lián)，每臺UPS 2個模塊，共4個模塊，總?cè)萘?0KVA。系統(tǒng)正常運(yùn)行時，每一個模塊均分負(fù)載，現(xiàn)負(fù)載量為25KW，4個模塊均分負(fù)載，每個模塊6.4KW均流運(yùn)行。

　　當(dāng)市電正常的時候，如果其中任意一臺模塊出現(xiàn)故障，在系統(tǒng)控制程序命令下自動退出系統(tǒng)，其余模塊將自動平均分擔(dān)該故障模塊所帶的負(fù)載。

　　由于實(shí)際負(fù)載容量是25KVA，實(shí)際功率容量只占2臺功率模塊，而冗余2臺功率模塊，是2+2的系統(tǒng)。也就是說只有在3個模塊同時故障的時候，UPS才會轉(zhuǎn)旁路工作，才會在無保護(hù)的狀態(tài)下運(yùn)行。

　　在系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，市電發(fā)生故障（掉電或電壓超限）時，兩臺UPS同時轉(zhuǎn)到電池逆變運(yùn)行，在此期間，如果其中一臺模塊發(fā)生故障，該故障模塊脫出系統(tǒng)，其余模塊均分該故障模塊負(fù)載后，繼續(xù)正常電池逆變運(yùn)行。

　　隨著客戶負(fù)載的增長，可隨時在線添加功率模塊，（每個模塊20KVA），可擴(kuò)容到240KVA，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過客戶對今后的擴(kuò)容要求。

　　2.2.3 普通UPS 1+1冗余并機(jī)系統(tǒng)與HIFT UPS方案配置比較

　　2.2.3.1 可靠性比較

　　在本中，普通UPS  1+1并聯(lián)冗余系統(tǒng)的可靠性計算公式如下：

　　公式中：

　　R：表示系統(tǒng)可靠性

　　F（t）：故障概率

　　如果單機(jī)可靠性為R（t）=0.99，代入公式得出1+1并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度為：R （1+1）=0.9999

　　HIFT UPS在方案1中，也采用主機(jī)40KVA 系統(tǒng)并聯(lián)冗余，但由于其模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，可組成N+X并聯(lián)系統(tǒng)，也就是在系統(tǒng)冗余的情況下在冗余，組成2+2系統(tǒng)，依據(jù)系統(tǒng)的可靠性模型，計算如下 ：

　　其中m=2 ，n=2  計算得出 R（2+2）=0.999996

　　系統(tǒng)方案可靠度比較

　　通過以上對普通UPS 1+1并聯(lián)與HIFT UPS N+X冗余方案可靠性分析和比較，可以得出以下的結(jié)論：

　　由單機(jī)1+1組成冗余供電系統(tǒng)，當(dāng)單機(jī)可靠度為0.99時，并機(jī)系統(tǒng)可靠度可達(dá)到0.9999。

　　由HIFT UPS組成的1+1冗余系統(tǒng)中，當(dāng)單個模塊同樣可靠度同樣為0.99時，雙系統(tǒng)并聯(lián)組成的2+2系統(tǒng)的可靠度為0.9999999995，比1+1系統(tǒng)的可靠度高出20萬倍。

　　另外，由單機(jī)1+1組成冗余供電系統(tǒng)，當(dāng)單機(jī)可靠度為0.99時，并機(jī)系統(tǒng)可靠度達(dá)到0.9999，此值與負(fù)載量無關(guān)，也就是說，不管系統(tǒng)實(shí)際負(fù)載量是多少，系統(tǒng)永遠(yuǎn)是1+1冗余，不允許兩臺同時故障，可靠度永遠(yuǎn)是0.9999；

　　但是在HIFT UPS組成的N+X冗余供電系統(tǒng)，系統(tǒng)的實(shí)際負(fù)載量占設(shè)備容量的大小與系統(tǒng)的可靠度息息相關(guān)，實(shí)際負(fù)載量越低，系統(tǒng)可靠度越高。客戶可以通過在線增加功率模塊來提高系統(tǒng)可靠度。

　　2.2.3.2 經(jīng)濟(jì)性比較

　?。?）設(shè)備購置成本

　　未來的擴(kuò)容來講，由于普通UPS擴(kuò)容非常困難，涉及到配電容量，線纜的容量，占地位置和面積，以及客戶對于系統(tǒng)運(yùn)行的可用性的要求等等相關(guān)問題的困擾，到實(shí)際負(fù)載增加時在擴(kuò)容變成了幾乎不可能的事情。所以，一般的情況下，客戶在購置UPS的時候會考慮性將設(shè)備的容量買到未來預(yù)估的容量，以避免未來過載的危險。

　　HIFT UPS方案在初期設(shè)備采購的總?cè)萘可隙伎梢耘渲玫陀?+1冗余配置的UPS系統(tǒng)，原因在于HIFT UPS N+X系統(tǒng)可以隨著客戶的實(shí)際需求增長而增長，這種擴(kuò)容可以是完全不用停機(jī)，并且實(shí)施起來快速簡單方便。

　　無論如何，HIFT UPS N+X的供電解決方案與傳統(tǒng)1+1冗余配置方案相比，在初期設(shè)備采購時可以為客戶節(jié)省大量的初期設(shè)備采購成本，可以為客戶提供一個更經(jīng)濟(jì)的設(shè)備投資方式。

　?。?）設(shè)備的運(yùn)行成本

　　在1+1冗余配置的供電方案中，采取了到位的投資方式，雙機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時，由于每臺UPS負(fù)載容量僅為設(shè)備容量的18%左右，導(dǎo)致UPS整機(jī)效率大幅降低，僅為82%。系統(tǒng)長期低效率運(yùn)行。以下為各類UPS統(tǒng)計負(fù)載量與效率關(guān)系的平均數(shù)據(jù)：

　　■50%負(fù)載下效率為89%

　　■ 40%負(fù)載下效率為88%

　　■30%負(fù)載下效率為86%

　　■ 20%負(fù)載下效率為82%

　　在1+1冗余并聯(lián)的方案中，單臺負(fù)載12.5KW，UPS容量為40KVA，單臺負(fù)載量占比39%,其整機(jī)效率為88%，則該系統(tǒng)年耗電為：

　　[（12.5KW/0.88-12.5KW）*8760h]*2=26280KWH（度）

　　如果以工業(yè)用電每度1.5元計算，一年電費(fèi)為39420元

　　在HIFT UPS方案中，單臺負(fù)載為12.5KW，UPS容量為40KVA，單臺負(fù)載量占比39%%，由于HIFT UPS在負(fù)載量達(dá)到27%時，整機(jī)效率就可以達(dá)到94%，所以，在方案中整機(jī)效率為94%，則該系統(tǒng)方案設(shè)備年耗電為：

　　[（12.5KW/0.94-12.5KW）*8760h]*2=13140KWH（度）

　　如果以工業(yè)用電每度1.5元計算，一年的電費(fèi)為：19710元

　　運(yùn)行成本比較：

　　2.2.3.3 綜合比較

　　三、 總結(jié)

　　臺達(dá)HIFT UPS隨需擴(kuò)容的靈活性，N+X冗余的可靠性，低負(fù)載時的高效率，模塊熱插拔技術(shù)帶來的快捷的維修時效，不但為能為?？谑腥嗣襻t(yī)院帶來的可用性，方便的后期擴(kuò)容性，同時還能為客戶帶來的運(yùn)行成本。HIFT UPS采用模塊化設(shè)計，單個模塊均可在線插入和抽出，無須轉(zhuǎn)旁路操作，大大提升了故障維護(hù)和未來擴(kuò)容的方便性?？膳c數(shù)據(jù)中心IT負(fù)載合理匹配設(shè)計容量，有效的解決了因傳統(tǒng)“為將來擴(kuò)容留有余量”過大導(dǎo)致的UPS低負(fù)載運(yùn)行情況下的低效率狀態(tài)。

　　做好綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)不僅是企業(yè)的需要，也是國家節(jié)能減排工作的需要?！熬G色、節(jié)能”不僅是企業(yè)對社會的責(zé)任，節(jié)能降耗更是恒久的主題。