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备案信息
备案号:74308-2020
备案月报: 2020年第8号(总第244号)
不间断电源的输入电源是蓄电池,是直流电,但是它的输出是经过变换了的交流电。不间断电源只是一个转换器。
UPS(Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power &nb...
不间断电源调试是按系统为单位 的
电力用直流和交流一体化不间断电源设备
介绍电力用直流和交流一体化不间断电源设备的原理及应用。
DLT1074-2007电力用直流和交流一体化不间断电源设备
DLT1074-2007电力用直流和交流一体化不间断电源设备
交流(AC)和直流(DC)是二种不同的电气讯号型式,AC是变动电流(alternating current)的简称,原意是指周期性正负变化的电流,DC是直接电流(direct current)的简称,原意是指方向固定不变的电流,不过除了形容电流外,也常用交流和直流来形容电压。
直流
直流(DC)原来的英文名称是galvanic current,也称原义是指电荷的单向流动,一般是由像电池、太阳能电池等设备产生。直流电流可以在导体(例如电线)中流动,也可以在半导体、绝缘体中流动,甚至在真空也可以以离子束的方式流动。在直流电中,电子以固定的方向流动,和交流电不同 。
交流电
交流(AC)原义是指电荷的运动会周期性的变换方向,和直流不同,直流电流的电荷只会单方向流动。一般商业、家用及工业用电多半是交流电,例如一般插座提供的电就是交流电。最常见的交流电波形是正弦波,但在特殊应用中也会出现其他的波形,像三角波或方波。像调幅广播及调频广播的讯号也是交流的例子之一,其目的是在利用调变技术,在交流讯号中加入要传递的讯号后传递,而接收端可以再还原为原始的讯号。
交流讯号有周期性的变化,其周期的倒数即为频率,常见的电源频率为50或60Hz。有些交流讯号的频率为定值,也有些不是定值,像调频广播的频率就不是固定值 。
国际的电网供电以交流的方式代替直流。回到19世纪,爱迪生鼓吹直流的简单方便,而威汀豪斯和特斯拉支持交流电。交流电传送方便,使用更细更便宜的线缆,行业最终选择了交流电。但是交流电并非一定是最高效的供电方式,数据中心机架和系统使用直流电也有一定的拥护者,他们之前都在为能源预算头疼。
现在我们就来看一下直流电的一些关键问题。目前数据中心直流供电的现状交流电的问题是损失,交流电在高压下会留下一个发电机。这些高压被送往城市、乡镇、建筑等等,而且中途会多次使用变压器。每次直流电压键入一个建筑,大概在600VAC或者480VAC,会用240VAC或者120VAC,来提供机架服务器能源,要把AC转换成几个DC电压来给服务器部件供电,比如处理器、内存、硬盘等等。交流向直流转换并不完美,每次转换都会有损失,但是无论损失与否你都得支付电费,所以转换过程中的损失会带来成本。直流供电的支持者建议单独的交流转直流将会带来损失,使得供电低效。所以转换出的直流电应该分配给数据中心的机架和系统,代替传统交流电线和子系统。
直流和交流,哪个好处值得关注?主要的好处是能效和成本节省。概念很直接,你取消了损失能源的步骤,于是省了钱。LawrenceBerkeleyNationalLaboratory在2006年做过一次调查,数据中心使用直流供电能省20%的能源成本。另外,在单独的服务器或者其他系统供电最终也会被淘汰,由给机架供电取而代之,这只需要规定更低的所需电压即可。这还将减少冗余功能和他们的吵杂的供能制冷风扇。 通过直流供电直接省下来的成本也是争议纷纷,后来绿色网格这样的组织也开始测试了,并探寻直流和交流的最终性能区别,绿色网格的报告中总结两种供电方式没有特别大的区别,主要因为没有单独的直流或者交流配置在每个可能的状况下看起来更加高效,而且因为服务器和配电装置在每一代都会更加高效。不过成本的节省还是可以被感受到的。现在,像是Google和Swiss这样的IT巨人开始配置直流供电的数据中心了。
数据中心需要什么设备(或者作何改变)来支持直流供电呢?采用直流供电最大的障碍是如今已经高度分化的技术。这不仅仅是转换直流交流的问题。一个直流数据中心需要完全不同的配电系统。配电将需要整合站内发电机,使得后备发电机能源能够转成直流。同时服务器和系统也得革新。现有的服务器和其他硬件系统无法翻新来适应直流供电,所以需要一个完全不同的硬件套件。UPS系统依靠交流到直流的转换来掌握内部的电池,而电压逆变电流以前是把直流转回交流,也需要换成纯直流设备。企业如果要配置直流供电,得重新建个数据中心。现在能源成本不断提升,决定该采用直流还是交流显得十分重要。采用直流供电架构来代替传统的交流供电可以减少转换步骤,降低能耗。如果配置合理,的确可以达到高效节能的效果。
UPS不间断电源是针对中国电网环境和网络监控及网络系统、医疗系统等对电源的可靠性要求,克服中、大型计算机网络系统集中供电所造成的供电电网环境日益恶劣的问题,以全新的数字技术研制出的第三代工频纯在线式智能型UPS。直流电源,是维持电路中形成稳恒电流的装置。如干电池、蓄电池、直流发电机等。 UPS和直流电源是企业重要的供电保障设备,传统的维护管理包括:①日常巡检外观,定期更换电池、滤波电容、风机等易损件,大修时做电池活化等;②改造或采用换代设备,使用高级工具测试电池性能。这种管理方式企业投入成本高,维护人员工作量大,不易实时掌握设备运行状态和关键数据,设备事故预防能力低。实施在线维护管理可避免传统方式的不足之处,获得良好效益。 UPS的中文意思为"不间断电源",是英语"Uninterruptible Power Supply"的缩写,它可以保障计算机系统在停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急存盘,使用户不致因停电而影响工作或丢失数据。
1、总控站(后台) 由监控站、工程维护站、系统接口等构成,运用管理分析软件处理接收的数据并通过Web发布。工程维护人员登录服务器可查看全厂所有在线设备的运行状态以及完善的历史、实时数据分析统计。 2、现场设备控制站(ES) 根据现场设备需要,可选择监控功能仪或设备运行状态信息采集仪(EII)。EII通过RS-232/485端口与电能表、电池采集模块、直流屏、UPS等智能设备通信,将监测数据转换为符合通信协议的数据包,接入局域网,传送至主控室服务器。独立完整的ES包括以下部分。 2.1、系统主机。由下行串口通道、数据处理器、显示器、上行串口通道组成。下行串口通道通过RS-485总线访问电池电压采集模块,采集数据,管理电压采集模块,数据处理器完成数据解压、数据计算、存储管理,将处理后的数据一部分送往显示器,另一部分由上行串口通道发送至协议处理器,或传给上一层管理系统。 2.2、数据采集模块组。可根据用户需要确定采集数据要求及配置相应采集仪器,一般由电池电压采集模块、电流、温度、功率等组成,模块间隔离良好、绝缘性强,可靠性、安全性高。数据采集可分组,每个模块可对一定数量电池进行电压采集,可配备电流、温度传感器,模块间与系统主机一般采用RS-485连接。 2.3、协议处理器。具有协议处理程序的接口板,处理各种通信协议。可实现:①将主机发送的电池电压、电流、温度等信息按约定协议编码、打包、发送至远程服务器;②将远程服务器发出的遥控、遥调指令经过解码发给主机,实时控制。 2.4、放电模块。可快速测出电池直流内阻,瞬间测试电池性能,大功率放电模块可提供瞬间大电流冲击负荷。 2.5、远程服务器。实现局域网内计算机数据通信,通过局域岗远程访问现场的蓄电池监测系统,接收、分析数据,通过Web服务器发布数据。 3、通信网络 联网现场设备各分站(采集监控站),采用光纤作为数据通信主干线,组成全厂UPS和直流电源在线监控的局域网。
组成
UPS电源系统由五部分组成:主路、旁路、电池等电源输入电路,进行AC/DC变换的整流器(REC),进行DC/AC变换的逆变器(INV),逆变和旁路输出切换电路以及蓄能电池。其系统的稳压功能通常是由整流器完成的,整流器件采用可控硅或高频开关整流器,本身具有可根据外电的变化控制输出幅度的功能,从而当外电发生变化时(该变化应满足系统要求),输出幅度基本不变的整流电压。净化功能由储能电池来完成,由于整流器对瞬时脉冲干扰不能消除,整流后的电压仍存在干扰脉冲。储能电池除可存储直流直能的功能外,对整流器来说就象接了一只大容器电容器,其等效电容量的大小,与储能电池容量大小成正比。由于电容两端的电压是不能突变的,即利用了电容器对脉冲的平滑特性消除了脉冲干扰,起到了净化功能,也称对干扰的屏蔽。频率的稳定则由变换器来完成,频率稳定度取决于变换器的振荡频率的稳定程度。为方便UPS电源系统的日常操作与维护,设计了系统工作开关,主机自检 故障后的自动旁路开关,检修旁路开关等开关控制。 在电网电压工作正常时,给负载供电如图所示,而且,同时给储能电池充电;当突发停电时,UPS电源开始工作,由储能电池供给负载所需电源,维持正常的生产(如粗黑→所示);当由于生产需要,负载严重过载时,由电网电压经整流直接给负载供电(如虚线所示)。