APC机房UPS中小型解决方案

1.APC简介APC即美国电力转换公司，成立于1981年，是全球最大的UPS及机房基础关键物理设施供应商。公司总部位于美国罗德岛州，目前在全世界用户超过800万，产品线涵盖大、中、小型UPS，容量从500VA延伸到MW级别，产品类型包括工业级和商业级UPS。APC公司在UPS电源应用技术及发展趋势基础上，结合工来、信息业的发展需求，创立了独树一帜的UPS产品技术特性及公司经营理念；在充分提高UPS可靠性的前提下，尤其注重为“全面解决方案”。APC公司的UPS在产品可靠性方面获得世界权威机构PCMagazine、PCWorld、PCWeek等十几种刊物的上百种奖项，超过其他UPS厂商所获奖项之和，并被业界赋予“网络UPS专家”的美称。APC公司连续数年名列美国《商业周刊》、《幸福》杂志评选的全美百家最佳企业排行榜之前列，并三次被《幸福》杂志列入全球100家增长最快的公司。APC公司于1995年正式进入中国市场，并以先进技术、优质品质和世一流的管理与服务迅速赢得了广大中国用户的青睐与信任。APC公司首先在国内与中仪英斯泰克合作成立了保税库以确保零配件的畅通及时；随后，又加入了“蓝色快车”全国维修服务网，确保用户在全国范围内可以享受到快捷、优质、统一的售后服务。目前，APCUPS产品在中国已被广泛应用于制造、交通、金融、邮电、科研、政府、等各个领域。1998年11月，APC在苏州工业园区建立的中国第一个生产基地正式投产，这意味着APC的中国用户将能以更合理的价格、更快捷的速度得到APC高质量的电源保护产品和服务。APC拥有一个独立的软件开发部门，这个部门的人员都是精通各种主流操作系统和应用软件技术的专家，将以最快的速度推出支持最新版操作系统的电源管理软件。APC是迄今为止唯一一家拥有独立软件开发部门的UPS厂商。2007年2月，APC融入施耐德电气集团，成为施耐德CriticalPower&CoolingServices部分的核心组成部分之一。2.APC建议方案一．概述1.1项目要求UPS电源主要为楼内各要素提供不间断供电，主要有LED大屏幕，控制中心等，经过初步计算，考虑到冗余量，暂定电源功率为115KW，工作1小时。UPS电源机房面积15.5*9*4（长*宽*高）约为146平米，电源机房有两个候选位置，一个是正一楼，一个是负一楼，最终位置暂时无法确定，但两者面积与布局一致。在正一楼安置时应考虑楼体的承重能力，方案里应计算整体重量以及承重问题，还要考虑日后的扩容问题，按最大扩容到600KW计算承重问题。为保证机房内各类系统的正常运行，必须为其提供安全、稳定、可靠的工作环境。因此，安全、实用、先进和美观是机房设计的总体要求。新建UPS机房能满足未来3至5年甚至10年的发展需要。二、机房建设总体方案2.1系统建设目的和设计思路在机房设计建设中，要把安全性、可靠性、合理性和规范化放在首要位置，同时兼顾美观、舒适和人性化的特点。机房建设工程在充分考虑UPS容量，电力供应容量，面积，制冷等设备的安全性、可靠性、易安装维护，还应考虑未来的UPS设备的扩容便利性，成本的节约以及施工的难易程度和影响。那么针对以上要求的和思路，我们提供一套完整的UPS电源建设方案，并推荐控制中心机房可以与UPS相配套的设备规划（如：服务器机柜AR3100，机柜配套PDU/AP7553,模块化精密列头柜PDPM277H）等。我们推荐的UPS电源建设方案主要从4个方面去考虑入手：（1）分期建设：UPS电源机房的未来容量最大预计为600KW，而前期的容量为115KW，因此，我们建议分三期建设，每期安装一套250KW的UPS，在第一套UPS的负载量接近80%时，可以再考虑增加第二套250KW的UPS，这样可以达到节约资金和边增资边投资的目的，我们再下面的机房布置图中，已经按三期做了设备位置规划，请参考！（2）容量方面：选用APC模块化250KW容量的UPS，初期容量为125KW，可以根据用电设备功率的增长，进行UPS的在线扩容，每个可扩容的模块容量为25KW，可以根据需要不断增加模块，最大容量为250KW，在容量扩展至200KW时，就可以计划上第二套UPS了。（3）扩容和维护的便利性：普通UPS无法在线扩容，而且改造一次都要很复杂的施工，也影响设备供电；我们的UPS则完全不需要，直接在线增加电源模块即可，UPS的容量会自动添加；设备如果需要维修或维护，也是非常方便，直接更换故障模块即可，也无需停机。（4）设备的先进性和匹配性：高度集成的UPS和旁路系统，保证UPS的安全可靠，还可以配套APC机房设备中网络机柜和PDU配电单元，与其他设备无缝兼容和连接，减少设备故障点和维护费用。UPS电源的基本配置如下：APC模块化UPS（SY125K250DR/125KW）1台重量约为1000KG配套蓄电池（12V/120AH）96只，单只重量：38KG，合计：3648KG机柜电池柜（特殊定制）4个，单个重量：150KG，合计：600KG输入输出配电柜（定制）1台重量约为：300KG整套UPS合计总重量：＞5548KGA、由于UPS和配套电池重量较大，且相对集中，而且楼板的单位承重能力一般为300KG/㎡，建议选用负一楼的位置，因为考虑到将来UPS的扩容和电池的增加，将会远远超过现在的重量。B、但如果最终选用在正一楼机房安装，我们将会考虑增大UPS的所在楼板的受力面积，增加散力架；电池方面则采用低密度安装方式放置，唯一的缺点是占用较多的机房空间。从技术上讲，这两个机房都可以实现安全使用。控制中心机房可选产品（仅作推荐）：APC网络服务器机柜（AR3100）单个重量为：120KGAPC配电列头柜（PDPM277H）单个重量为：200KG注：整体电源机房的布置平面图，详见最后附件（VISIO图）三、UPS机房建设方案选择模块化、热插拔结构的UPS完全按照IT设备的思路和结构设计，功率模块冗余并联输出，控制部分采用冗余的两套热插拔控制模块、两套逻辑低压电源模块冗余设计，可用性高。另外由于模块化热插拔结构可以非常方便的在线增减各种模块，提高输出功率或维修，因此在可用性、可维护性、扩容性方面具有传统1+1并联不可比拟的优点。3.1UPS、配电的选择根据贵方给出的初期预算容量以及未来发展的要求，我们选用APC公司推出的第二代模块化UPS，新型SymmetraPX250KVA系列电源，每个功率模块的功率为25KVA/25KW。根据要求，功率定为125KWN+1冗余输出。既安装5个功率模块，冗余输出，均分负载，形成4+1冗余。由于用户一期的真实负载可能为75KW，因此实际上3个功率模块25KW即可满足负载需求，也就是说最多实际上可形成了3+2冗余，坏掉2个功率模块系统也能正常工作，系统冗余度为2，而传统的1+1冗余只有1的冗余度，从数学计算可以发现，N+2的可用性远高于1+1的可用性。3.2、方案特点：UPS主机为模块化、热插拔结构、模块冗余输出。可用性高。控制模块、控制低压电源模块均为两块冗余配备，功率模块冗余输出，实际形成3+2冗余。可维护性高。全模块化热插拔设计，包括功率模块、控制模块、控制低压电源模块、通讯模块、显示模块、静态旁路模块、电池监控模块、外部维修旁路设计，均使得该系统维修时间缩短，维修难度降低。适应性好。该产品输入参数为功率因数0.99，输入谐波5%，输出功率125KVA/125KWN+1，实际功率大，满足新型IT负载和发电机的要求。其他产品只能输出125KVA/100KW的功率可扩容性好。如果今后负载增加，可以再插入5个功率模块，形成225KWN+1冗余。可管理性好。该产品标配多种通讯和管理卡，RS232，IP45，继电器接口，EPO，功能强大。柜体为黑色，19英寸机架式外观。与服务器机柜外观一致，可直接放在机房里面，和负载机柜并排安放。减少中间环节，提高系统可用性。降低其他配套系统的投资,缩短安装施工时间。采用外部维修旁路开关，提供真正意义上的不间断供电。UPS占地面积小。只有3个服务器机柜柜体，只操作一套系统，操作简单，降低误操作的可能性，提高可用性。3.3SYPX250UPS系列模块化UPS下图为250KVA模块化UPS主机与模块化电池柜，均为19英寸机柜式外观，黑色。SYPX250UPS主机采用2套冗余控制系统，CANBUS总线数据通讯模式，数据传送高速可靠，控制精度高，系统可用性高。该UPS机柜最多可安装10个25KVA/25KW功率模块，形成250KVA或225KVAN+1冗余输出。内置公用的250KVA静态旁路模块，可热插拔更换。3.4SYPX250系列模块化UPS内部控制连接图可以发现，每个模块均会受两个控制模块的控制，可用性非常高。ControllerAreaNetworkCANBUS控制器局域网总线控制系统电池模块功率模块静态旁路模块电池监控模块控制模块控制模块液晶显示模块RS232通讯模块3个通讯插槽模块3.5SYPX250系列模块化UPS系统图3.6APC模块化SymmetraPX250KVA结构介绍Symmetra™PX安装在42U机柜中；Symmetra™PX机柜最多能够支持10个电源模块，向系统提供总共225KVA/KWN+1的容量；可以从机柜的前面对电源模块、静态开关、MIM和RIM智能控制模块、内部低压电源卡进行热插拔操作。电源模块电源模块实质上是一个不带电池的独立UPS。工作原理图内部电池外部电池电池开关静态旁路输入部分输出部分功率模块每一个电源模块最大可支持25KVA/25KW的功率。用户每添加一个电源模块，就可使Symmetra™PXUPS增加25KVA/25KW容量（或使UPS的冗余度得到提高）。Symmetra™PX电源模块在输入端使用了IGBT驱动的高频率整流器。这将提供小于2%的输入电流谐波THD，在满负载时小于5%（非线性负载），因此不需要额外安装谐波滤波器；此外，使得系统与柴油发电机连接时，能够更好的匹配。每个电源模块都含有一个输入和输出开关以及一个数字信号处理（DSP）监控器；如果某个电源模块出现了问题，它可以自动从总线（以及其它电源模块）中隔离出来并进行自我诊断。每个电源模块都有三个大型的散热风扇将气流排出；风扇是按N+1的配置进行排列的，因此可以使可用性达到最优。这就使得Symmetra™PX利用了目前典型机架安装式IT设备上常见的散热技术。电源模块的主要部分包括：•带输入功率因数校正的PFC电路•带有交流断路开关的输出逆变器•电池充电器•微处理器控制的容错逻辑电路主智能模块主智能模块(MIM)就是系统的“大脑”，它监视输入功率，使不同模块的输出同步，与外界进行交互并执行故障检测和管理。MIM是SYPXUPS系统的协调器；它负责收集和报告状态信息、配置系统、进行系统诊断、电源和电池管理、系统状态控制和输出电压调节/均流等；MIM通过串行数据线与外界进行接口，该线路通过通信卡分配到最多2个SmartSlot端口、其中一个是计算机端口，和最多2个PowerView显示器。通过使用RIM，MIM可以进行热插拔操作而不会给负载带来任何风险；还可以通过将系统切换到维护旁路（如果没有使用RIM）来取下这个模块。冗余智能模块这是一个确保智能冗余的“备用大脑”，冗余智能模块和主冗余模块一模一样（使用相同的部件号：SYMIM4）；当MIM出现故障或被取下时，就由它来负责系统的运转；通过使用MIM，该模块可以进行热插拔而不会对负载构成任何威胁；也可以通过将系统置于维护旁路再取下该模块（如果没有使用MIM）静态转换开关一旦在SY3P系统内出现灾难性的故障（即：多个电源模块同时出现故障），该开关可以为客户提供一个“安全网”。静态转换开关重新设置电源输入回路，并在激活时直接向负载提供保护。逆变器故障时静态开关的转换时间是4ms，可在125%额定功率时持续工作。这就意味着无需任何机械接触器就可持续运转，从而防止熔断组件的保险丝。静态转换开关只能由经过训练的人员进行热插拔。系统电源卡SYPXUPS包括两个系统电源卡，并以N+1的方式配