局域网UPS选择与配置白皮书

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欢迎访问e展厅 展厅 7 其它电力设备展厅 工业电源, UPS, 稳压器, 稳压电源, 充电机, ... 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： （1）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； （2）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； （3）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： (l)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。 (2）对市电有稳压作用，能在电网电压波动时稳定电压。 (3）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： (l)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。 (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。 （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，而且容量比较小。但是它的技术简单，成本较低，价格相对低廉，用于许多对电压稳定性要求不高的场合。 (2)在线式UPS 在线式UPS一直使其逆变器处于工作状态，市电正常时它是首先通过电路将市电交流电转换为直流电，再通过逆变器将直流电转换为正弦波交流电给负载供电，在供电情况下还能对输出进行稳压及防止电磁干扰，而且还通过充电电路给蓄电池浮动充电。当停电时，则使用电池的直流电，所以逆变器不存在切换时间，所以适用于对电源有较高要求的场合。 (3)在线互动式UPS 这是一种智能化的UPS，除具有在线式UPS的功能外，还可以自动侦测市电的电压，可以提供高精度的正弦波交流电输出。在线互动式UPS还具有与计算机进行通讯的功能，有的还可以连接互联网，可以通过网络对UPS进行管理，而且可以根据计算机及网络系统的工作状况自动调整UPS本身的工作状况和输出状况，并且在UPS出现故障时，可以通知计算机系统，启动冗余的备用电源，所以称之为智能型UPS。一般用于网络系统中的服务器、路由器和大型骨干网的交换机以及部分工作站等对电源要求较高的场合。它将大大提高计算机系统的可靠性。 3 UPS技术的发展与应用 3.1智能型UPS 随着电子技术的不断发展，有很多新技术、新元件不断应用到UPS产品中，所以UPS产品的发展己经走出了一味追求高电气性能的老路，开始追求产品的高可靠性和高稳定性。 现在的在线互动式UPS都具备通过RS232/RS485或者是以太网的网络接口与计算机进行通讯的功能，配合相应软件就能对UPS进行本地/远程监控，大大提高了UPS的可用性。在计算机网络及通信事业迅猛发展的推动下，当今的UPS已在大量引进微处理器监控技术的基础上发展成为智能化UPS。所谓“智能化UPS”是指在UPS主机上增设通信接口，利用它经过专用的通信电缆或经过调制解调器等与计算机服务器、路由器、网关等设备上相对应的通信接口相连，建立起双向通信调控管理功能，并安装能适应各种操作平台的电源监控软件，管理UPS的运行、操作，提高UPS效能的供电系统。智能化UPS能实时监视UPS的输入、输出电压，输入、输出频率，输出电流，电池电压，UPS主机温度等运行参数，在UPS故障或电池供电规定时间后将计算机中的数据自动存档，退出并关闭系统，能通过传呼、E－mail等方式通知系统管理人员等。对于网络化智能UPS还必须配置相应的网卡，将UPS管理纳入网络管理系统中来。 3.2 UPS的智能化管理 为了达到UPS对整个局域网系统进行保护的目的，UPS的智能化管理功能显得尤为重要。因此，内部配置微处理器的智能化UPS是当今UPS发展的一个新趋势。它通过UPS内部硬件与软件的结合，并利用接口或网络专用的适配器，由系统管理员对UPS的运行工作状态进行远程化和智能化控制，以大幅度提高UPS的功能。例如，它可以用作监控UPS的输出电压频率、市电电压频率、蓄电池状态以及故障记录等。它还可以通过软件对蓄电池进行检测、自动充放电以及遥控开关机等。 3.3 UPS的监控技术 要实现UPS的管理，就必须建立有效的电源管理系统，即建立物理上的信息传输接口和逻辑上的通信协议以及UPS信息数据库的管理。一个完整的电源管理系统，通常由电源管理软件和智能附件组成，也就是说，智能UPS的监控是由硬件、软件监控两部分组成。 一般UPS监控技术可分为以下几种： (1)基于串行通信方式的监控技术 串行通信是传统的UPS软件/附件通信方式，多用于中小功率UPS解决方案，其优点是安全、可靠、安装简单，但这种通信方式的局限性是通信距离短，主要用于局域网中UPS的监控及其所连接计算机的安全保护。 (2)基于Web的监控技术 基于Web的软件/附件监控技术是随着Internet的发展而诞生的，附件主要是Web/SNMP Management Card。在数据中心或大型计算机网络中，UPS通常要保护多台计算机。通过TCP/IP与计算机及UPS通信，同时系统管理员通过Web浏览器对分布在WAN范围内的UPS进行监控，定期产生UPS的状态报告。 (3）基于SNMP的监控技术 基于SNMP的软件/附件监控技术与网管产品的发展有紧密的联系，主要用于UPS数量多、分布广的企业级网络中。给UPS配上网卡或直接将SNMP适配器集成到UPS里，把UPS作为网络中的独立节点进行控制和诊断。 (4）基于Modem/电话/寻呼网络方式的监控技术 拨号上网，使用Internet浏览器实现UPS的远程监控，以各种方式显示UPS的工作状态，定时开/关机、自检，在故障情况下通过多种方式报警，恢复后，取消关机动作，并发出相应的信息。 3.4 UPS监控技术的发展趋势 UPS系统与Internet技术的紧密结合，使其增加整个信息系统的易用性比以往任何时候都更有意义。虽然传统技术如电话拨号、SNMP、Telnet等已实现了对UPS的远程和集中监控，但这些技术通常要求特定的设备配置和操作技能。随着Internet的普及，使用浏览器监控UPS将成为UPS监控技术的主流。 由于未来网络的广泛化和全球化，必然带来网络的复杂化，多种形式的网络系统将连接在一起。作为网络系统的一部分，要求UPS能够实现在各种网络平台上的监控，而且随着Internet、Intranet和电子商务的高速发展，用户对网络可用性的要求会越来越高，使UPS从对网络关键设备的保护延伸至对整个网络路径的保护。因此，监控软件除了要提供完善的监控保护功能，还必须支持主流操作系统、跨平台操作并具有即插即用的功能；支持主流数据库及应用软件；与主流服务器管理工具集成；与主流网络管理系统集成。 4 局域网UPS的选择 4.1 UPS选择的原则 一个典型的局域网通常拥有服务器、网络交换机、路由器、网管工作站、数据存储器、PC、打印机以及其他各种终端设备。由于局域网的节点数量多，而且各个节点可能分散在不同的地点，这样，就会有位于不同地点的多台UPS需要维护，因此，在局域网中使用的UPS有其自身的特点，在选型和配置时必须加以注意。 通常，局域网的中心机房应采用10～20kVA中等容量的UPS集中供电方式，并采用双机热备份或并联供电，确保供电安全可靠。而对于局域网中众多的无法集中设置的PC、路由器、打印机等设备，应采用分散式的在现场设置小容量UPS提供电力保障，且应首选对电网没有污染的在线式UPS装置。这是因为后备式或互动式UPS都属于低端产品，其可靠性和故障率等技术性能都不如在线式UPS；另外在遇到比较恶劣的电网环境时，基本上无法抑制电网干扰传至网络设备，容易影响局域网正常工作。 4.2　选择UPS的注意事项 应合理设置局域网内负载设备的布局，尽可能采用单台大容量UPS集中供电方式。这样，不仅可以降低UPS单位功率的投资费用，而且还可以减少UPS的故障率，并有利于提高蓄电池的利用率。 要选用允许市电电源波动范围大一些的UPS机型，并要考虑局域网的不同配送电系统的具体要求，以适应其带载的能力。 要选用过载能力强和具有抗输出短路能力的UPS机型，这样可以减少UPS切换操作的机率，以降低UPS的故障率。 在局域网中要适当配置抗瞬态浪涌的抑制器，以便更好地保护网络设备，并选用具有输出零线对地线电位低的UPS机型，以获得尽可能高的数据传输速率，且降低数据传输的误码率。 要根据局域网中不同等级的集中监控要求，配置具有不同网络控制功能的智能化UPS机型，以适应网络功能的需求，同时也可以避免投资浪费现象。 5 UPS的维护 现在UPS得到了广泛的应用，UPS是使用简单但也容易损坏的设备，科学的使用和维护UPS可以提高UPS的可用性，延长UPS的使用寿命，在正常使用情况下应注意以下几点： (1)不要用来接电感性负载，因为电感性负载在启动时的启动电流往往是正常工作时额定电流的3～5倍，容易引起UPS的瞬时过载，影响UPS的寿命。 (2)不要满载运行，长期满载使用UPS，将直接影响UPS的寿命，选用UPS时一般以负载额定功率的120％～150％选用UPS，如1kW负载一般选用1.5kW的UPS。 (3)维护好蓄电池，多数UPS采用的蓄电池是免维护的密封式铅酸电池。虽说是免维护，但如果维护不当，同样会缩短电池的寿命。对于UPS特别是后备式的UPS，如当地长期不停电，要定期（一般三个月）人为的中断供电，使蓄电池对负载放电，以保持电池蓄电性能，当然这个过程需要专人负责。 (4）注意防雷击，要保证UPS的有效屏蔽和良好接地，以保护UPS内部电路和电池的安全。 (5）注意用电安全，不要随意对UPS产品进行拆装维护，以免发生安全事故。因为UPS的输出一般是交流220V，存在触电危险，所以一般要请专业服务人员来维修。 6 结语 正确、安全使用和维护好UPS，将使计算机、网络及其它应用UPS供电的设备得到安全的保护，提高负载设备和数据的可靠性和稳定性，给用户一个放心的使用环境，以创造良好的社会效益和经济效益。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (8/26/2005)