科华UPS电源150KVA在线式模块化电源
直流供电方案共有三种运行方式:
(1)蓄电池放电方式,蓄电池的一部分功率供给DC/DC直流负荷,另一部分经由PCS流入电网。用电高峰时采用该运行方式。
(2)蓄电池充电方式,功率由PCS分别供给蓄电池和DC/DC直流负荷。用电低谷时采用该运行方式。
(3)蓄电池不充不放方式,功率由PCS供给DC/DC直流负荷。平时用电采用该运行方式。以上三种运行方式下,DC/DC是稳定的直流负荷,其只需要高压侧定功率,低压侧定电压输出即可,无需根据其他设备的运行状态来改变策略;PCS需要根据DC/DC功率调节直流侧功率参考值,从而定功率输出;蓄电池可以采用定电压的控制策略,根据PCS的功率情况进行充放电。三者采用上述控制策略可以在不需要协调控制下达到自主功率平衡状态,符合直流配电网的发展趋势。
1.3可靠性分析
鉴于数据中心的供电可靠性要求,本站需设置第三路电源作为备用,以防止变电站内两路主供电源失电后可以及时切换。正常工作情况下,两路工作电源互为冗余且热备用。其中任意一个元件的故障或检修都不方案数据中心的正常供电,仅需要正常的电源切换就可以***数据中心的不掉电运行。
在两路主供电源消失的时候,服务器需要瞬间切换至储能电池供电,在此期间第三路电源需要进行切换操作,并在有限的时间内替代电池,防止储能电池过放电。本方案考虑利用1路10kV专线作为本数据中心的第三路电源。
2与HVDC供电方案对比
目前数据中心采用HVDC高压直流供电方式,其拓扑结构如图2所示,先10kV线路经过变压器降压至AC380V形成交流母线,然后通过HVDC系统进行整流变换。其中HVDC实际为AC/DC和DC/DC拓扑的级联,即先由AC380V变换至DC700V,然后经由DC/DC变换至240V[7],拓扑结构如图3所示,除此之外HVDC的DC240V还并联了蓄电池作为后备,而本文提出的基于储能PCS直流供电方式是通过储能系统经DC/DC给IT负荷供电。
UPS选配时考虑容量冗余时应参考哪些因素,遵循哪些标准:
1、冲击性负载对UPS的影响
对于计算机等非线性负载,其电流波形是周期性的非正弦波,峰值与有效值之比(峰值因数)可达到2~2.5,具体一定的冲击性。通常UPS的峰值因数为3:1,适合电脑等非线性负载在正常工作时的峰值因数要求。但当负载量增多,电流波形不规律地叠加后,UPS等供电设备的电流容量还不足以满足负载的瞬间电流要求,会造成输出波形畸变。在这种情况下需要考虑增加供电设备的容量,从而提高电流提供能力。
另外计算机负载在开机时会产生超出平常多倍的大冲击电流,尤其是多台计算机同时开机的情况,通常超过UPS的峰值因数承受能力,因此在选择UPS容量时除了选择过载能力强的类型,还需要考虑负载波动及冲击余量,适当UPS容量以抵御负载的波动。
而对于某些负载(如高速打印机)而言,在起动或工作过程中会产生很强的冲击电流,负载容量瞬间升高数倍(有时高达6倍)。对于此种负载应在普通容量余量比例基础上进一步加大余量。正确的容量冗余对UPS的正常稳定工作及UPS的工作寿命影响很大,经常工作在满载或过载状态下的UPS系统故障的机会远远高于正确容量冗余的UPS电源。
2、系统扩容的需要
如果初选择UPS没有考虑余量,则一旦设备增加,超出UPS的负荷能力,就必须重新购置一台新的UPS,不仅浪费了投资,而且可能受到场地摆放的限制、在布线安装工作方面也带来诸多不便。
所以在选择UPS时,需要考虑2~3年内扩容的可能性,适当增加UPS功率容量,毕竟单位kVA容量UPS的价格,随着UPS容量的而下降,增出容量的成本比单买同样容量的UPS要节省许多。另外,尽量选用具有并机功能的机型,必要时可通过UPS并机成倍扩大输出容量。同时,在配置UPS的输入输出配电柜时,应将线缆及空开留有一定余量,方便日后扩容。
UPS因长期与市电相连,在供电质量高、很少发生市电停电的使用环境中,蓄电池会长期处于浮充电状态,日久就会导致电池化学能与电能相互转化的活性降低,加速老化而缩短使用寿命。因此,一般每隔2-3个月应完全放电一次,放电时间可根据蓄电池的容量和负载大小确定。一次全负荷放电完毕后,按规定再充电8小时以上。
目前,绝大多数大、中型UPS都具备与微机通讯和程序控制等可操作性能。在微机上安装相应的软件,通过串/并口连接UPS,运行该程序,就可以利用微机与UPS进行通讯。一般具有信息查询、参数设置、定时设定、自动关机和报警等功能。通过信息查询,可以获取市电输入电压、UPS输出电压、负载利用率、电池容量利用率、机内温度和市电频率等信息;通过参数设置,可以设定UPS基本特性、电池可维持时间和电池用完告警等。通过这些智能化的操作,大大方便了UPS电源及其蓄电池的使用管理。