1-UPS培训-基础篇(new)

UPS技术培训基础部分1什么是UPS2UPS的功能3常见UPS种类4UPS基本原理5UPS供电方案6UPS技术指标7UPS相关技术8UPS基础维护主要内容什么是UPSUPS－UninterruptedPowerSystemUPS--不间断电源：利用电池化学能作为后备能量，在市电断电等电网故障时，不间断地为用户设备提供（交流）电能的一种能量转换装置。用户设备蓄电池市电或燃油发电机UPS主机作用：不间断供电、净化电网电压波动停电电源浪涌电线噪声瞬态尖峰频率漂移谐波失真……为什么用UPS？为什么用UPS？－电网问题电网问题引发原因现象市电断电停电、空气开关跳闸零电压持续2个周波以上电压浪涌大型设备关闭或雷击引起电压高于110%额定值，持续一个或多个周波波形下陷大型设备突然启动、电网切换电压低于80-85%额定值，持续一个或多个周波瞬态尖峰闪电、电子开关工作，电焊电压峰值高达6000V，持续时间一般为0.5-5个周波谐波干扰电动机、电焊机、广播通信设备、无线通信设备、微波设备频率漂移小水电，发电机为什么用UPS？电源中断--给用户造成各种经济损失!1，数据丢失，通信中断，商机延误......——直接损失以每分钟5000-100000元计2，设备停运，仪表失灵，手术中断......——间接经济损失无法估量为什么用UPS？电源污染--严重影响网络安全和运行效率!——造成网络传输误码率大增，数据传输速度低下瞬态尖峰、电源浪涌、高压脉冲、——造成服务器、路由器、磁盘阵列等设备硬件损坏谐波污染线间噪声频率漂移供电紧张已成为广东经济难以突破的瓶颈最新出版的《瞭望》周刊报导，由于供电形势紧张，广东省2002年上半年累计限电7437次、限电量7682万瓩，限电地区主要集中在经济发达的珠江三角洲地区。因电力供应不足，珠三角的部分地区已停止新用户申请用电，许多企业只能自行发电。目前排队等候装电的企业中，深圳龙岗区占了200多家，宝安区则超过300家。为什么需要UPS为什么用UPS？用投资额百分之几的UPS保护占投资额百分之九十几的设备实现客户价值的不间断增长UPS的功能及地位演化供电备份净化电网提供永久安全电力实现用户心中梦想!1、不停电功能解决电网停电问题2、交流稳压功能解决网压剧烈波动问题3、净化功能解决电网与电源污染问题4、管理功能解决交流动力维护问题UPS的四大功能为什么需要UPSUPS种类按工作原理不同，UPS分为：离线式（后备式UPS、互动式UPS）在线式UPS按供电体系不同，UPS分为：单进单出UPS三进单出UPS三进三出UPS按输出功率不同，UPS分为：微型6kVA小型6-20kVA中型20-100KVA大型100kVA按电池位置不同，UPS分为：电池内置式UPS（标准机型）电池外置式UPS（长延时机型）按多机运行方式不同，UPS分为：串联热备份UPS（用于中小功率机器）交替串联热备份UPS（中小UPS)直接并联UPS(用于中大功率）UPS种类UPS种类按变压器特点不同，UPS分为：高频UPS（高频机）工频UPS（工频机）按输出波形不同，UPS分为：方波输出UPS阶梯波（准正弦波）UPS正弦波输出UPSUPS用户机用户机监控平台监控平台电源线电源线网线网线通讯线网络系统市电柴油机UPS系统结构监控平台也是UPS的最重要组成部分之一UPS的基本原理后备式UPS运行原理有市电时，市电通过开关后直接供给负载，逆变器不工作；另外，市电通过充电器给电池充电。停电后，启动逆变器，把电池储存的能量通过逆变器和开关供给负载。充电器逆变器市电负载电池组功率等级0.25-2KVA左右互动式UPS运行原理在线互动UPS与后备式比，主要区别在于：逆变器与充电器合二为一；输出通过变压器的抽头跳变，实现分段稳压UPS的基本原理市电双向变换器电池组负载市电正常/整流停电/逆变264-276V150-175V150-264V功率等级0.7-20KVA左右在线式UPS运行原理不管电网电压是否正常，负载所用的交流电压都要经过逆变电路，即逆变电路始终处于工作状态。UPS的基本原理功率等级0.7-1500KVA左右UPS的基本原理功率等级10-480KVA左右市电负载主变换器电池组Delta变换器175～264V220±4％～±10％V补偿变压器Delta变换UPS运行原理Delta变换器和补偿变压器实现稳压功能，主变换器是双向变换器。不能稳定频率。较低中等较高较高成本5ms－12ms4ms左右零零切换时间低（供电差、仅是不停电功能）中等（分段稳压、滤除部分干扰）较好（稳压、滤除部分干扰）最高（稳压、滤除电网所有干扰）输出电源质量后备热备热备工作市电模式下逆变器状态后备式互动式Delta变换式在线式四种UPS的比较UPS的基本原理UPS供电系统一个完备的UPS供电系统，是由前端配电（市电，发电机，配电柜），UPS主机、电池、后端配电组成，附加后台监控或网络监控软/硬件等单元。ATSPD~/––/~~/~UPS+-UPS供电方案集中供电方式：优点：可以实现网络设备资源的等电位控制，减小传输误码率。缺点：初期投资大，单机故障影响大。分散供电方式：优点：方案布置灵活，故障影响小。缺点：如整个设备不能保持同地线，易引发干扰。UPS供电方案---四种供电方式单机工作方式串联热备份工作方式直接并机工作方式双总线工作方式分散供电，单机方案•UPS解决方案中最简单的一种•每一分散地点交流供电系统容量多为6KVA以下•各点交流负载独立地由一台UPS提供动力保护•市电通常就近采用插座输入分散供电，单机方案不需要专门的配电设计和工程施工，安装特别快捷每台UPS后备供电时间可从8分钟至8小时分别灵活选择输入网压范围：－45％～＋25％,特别适合恶劣电网内置D级防雷装置1.2/50μs+8/20μs6KV/3KA电池市电输入插头稳压输出插座艾默生UH11系列1/2/3/6/10KVA分组供电，热备份冗余方案•相同业务的交流设备总容量为10-20KVA•按照不同业务，分别采用多组UPS分别给负载供电•同类业务的负载集中由一组UPS进行供电•每一组UPS由一台主机和一台从机组成，从机串接在主机旁路中。主机工作时，从机不承担负载主从机串联“热备份”供电系统图市电负载AC/DC----DC/ACAC/DC----DC/AC主机从机主机旁路从机输出SSSS主从串联备份供电优缺点优点：–两台甚至多台UPS基本处于相对独立、互不干扰的运行状态。–对于UPS同步跟踪性能要求较低。–采用不同型号、不同容量UPS构成串联热备份方式。缺点：–从机长期处于空载运行状态、效率低。–机电池组长期处于浮充状态，得到定期带载放电维护机会少，会影响电池寿命。–从机必须有良好的带阶跃负载能力。–长期运行，主机逆变器=静态旁路转换功能良好是关键–无扩容功能。–相对于“并联”冗余系统平均无故障时间偏低。分组供电，热备份冗余方案艾默生UH31系列UPS10/15/20KVA•全数字DSP控制•充电可扩充，满足8备电时充电要求•可交替热备份，进一步提高可靠性自动交替运行用户服务设备用户服务设备集中供电，并机冗余方案•UPS为同一品牌，同一型号机器，且有数量限制•全部交流负载集中供电，由各台UPS平均分担•各台UPS的旁路和输出分别并接在一起•主路可以采用不同的输入交流电注：三台以上并机需加旁路均流电感直接并联供电系统图市电负载AC/DC----DC/ACAC/DC----DC/AC从机输出并机逻辑控制UPS供电方案一直接并联并联条件：–同型号、同容量UPS–两台逆变器输出必须在同频率，同相位的严格同步跟踪状态。–两台逆变器输出电压幅值必须相等。优点：–完善的锁相同步技术保证多台UPS直接并联时可均分负载电流。–良好的扩容性能（N+1）–避免了“串联”热备份方式的缺点。缺点：–对设备本身同步锁相技术要求高–对设备制造技术要求高——输出阻抗接近。–对逆变器输出电压调节性能要求高——分相调节–UPS必须同型号、同容量。–多台并联时，旁路也需增加“均流电感”UPS单机和并机系统都存在输出单点故障单机及并机存在共同的问题……UPS单机和并机系统都存在输出单点故障单机及并机存在共同的问题……根据美国的大型数据中心的统计资料:在UPS输出供电系统的故障中,各种故障出现的几率:79%来源于UPS输出与负载之间的供电线路上的故障（保险“烧毁”，断路器“跳闸”，负载“短路”，由施工/老鼠咬所造成的“开路”故障等）11%来源于UPS和电池组其它故障占10%79%的故障来源于UPS至负载的配电线路故障79%10%11%UPS主机和电池故障UPS至负载的配电线路故障其他故障UPS供电方案－双母线双母线供电：解决单母线运行方式存在的单点“瓶颈”问题。进一步提高系统可靠性。系统配置复杂，投资大，安装调试要求高。BCB~~~~电子切换开关母线一母线二重要负载一般负载UPS1UPS2艾默生网络能源公司不间断电源双母线解决方案LBSATS3STS1负载柜1负载柜2双电源负载旁路1UPS1-1INTUPS输入配电柜1MSS1UPS1-2UPS输出配电柜1油机1市电1ATS1单电源负载1INTMSS2旁路2UPS2-1UPS2-2UPS输入配电柜2UPS输出配电柜2油机2ATS2市电2STS2单电源负载2电池2-1电池2-2电池1-2电池1-1UPS系统1UPS系统2为什么应用双总线方案在线维护改善了重要总线的可用性更大的灵活性/双输入计算机负载7/24/365运行目标灵活的供电配电在线扩容在线升级容错双总线供电不间断供电的目的:消除可能出现在UPS输出端与最终用户负载端之间的“单点瓶颈”故障隐患,以提高输出电源供电系统的“容错”功能。PPC为双输入负载提供精密配电为单输入负载提供精密配电PPC：精密配电中心AC：机房精密空调TVSS：浪涌抑制器STS：静态切换开关Transformer：隔离变压器MSS：旁路柜ATS：自动切换开关PPCUPSUPSMSSUPSUPSMSSLBSPPCPPCPPCPPCSTSPPCSTSPPCSTSPPCPPCPPCACACOthersSpareTransformerPPCTVSSTVSSTVSS市电1市电2发电机ATS2ATS1InterlockInterlockInterlock服务器交换机单输入负载双输入负载双母线整体解决方案输入特性：1、输入电压范围输入电压范围宽可减小电池放电机会，延长电池寿命。2、输入功率因数功率因数低，输入无功功率大，谐波电流污染电网，影响干扰其它设备。3、主电源频率允许范围。4、输入电流谐波分量。（PFC、6/12脉冲变压器）UPS主要技术参数输出特性：1、静态稳定度。大型为1%，中小型为2%。2、输出瞬态特性。大型5%，中小型8%。3、输出过载能力。（如：过载125%5MIN;150%10S)4、输出功率因数。（0.6、0.7、0.8）5、输出电压谐波失真度。典型3%以内。•VA（伏安）与W（瓦特）的区别VA----视在功率W----有功功率UPS容量单位----VA负载容量单位----W、VA注意：对UPS而言，输出功率因数并不是越高越好。VA（伏安）与W（瓦特）的换算关系典型计算机负载：功率因素0.6-0.7UPS主要技术参数UPS新技术1、数字控制技术•模拟控制单片机控制DSP控制•数字PID控制全数字矢量控制2、UPS冗余技术•交替串联热备份技术•单机/并机软件硬件兼容技术•分散式直接并联技术•数字并联技术3、UPS防护技术•专业防雷技术•集中式风道技术•瞬态短路电流限定技术5、绿色电源技术•功率因数校正技术•12脉冲整流技术•隔离变压器技术•电磁兼容技术UPS新技术4、高频开关技术•晶闸管绝缘栅双极晶体管（IGBT）•工频整流技术高频整流技术•简单高频逆变数字化高频逆变技术6、电池自动管理技术•均浮充转换和温度补偿•电池放电终止电压自动调节•市电和电池联合供电技术•电池容量检测和寿命预估技术•电池自动巡检技术7、网络监控技术•中文视窗技术•多数量UP