ups 系统节能运行模式的探讨与应用

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1、UPS系统节能运行模式的探讨与应用【】如何降低机房的运营成本和电能消耗成为提高数据中心运行效率的关键指标。数据中心核心设备均由UPS供电，因此关注UPS高效率、低辐射、低污染绿色节能的新概念成为节能的新方向。本文就中国石油数据中心（克拉玛依）UPS容量选择、运行模式、并机方案选择等问题提出一些理解和认识。【关键词】UPS系统；运行模式；效率中国石油数据中心（克拉玛依）（简称数据中心）的主要配电系统设计依据UptimeTier4标准，参照TIA942标准，UPS配电系统采用2N的冗余备份模式，做到各系统之间物理隔离，解决了单点故障的问题，具

2、有系统高容错能力，高可靠性，系统稳态可用性达到99.998715%（每年允许非计划宕机时间为0.8小时）。数据中心机房供电系统要求可同时维护性和容错性，项目中除正常照明外所有负荷都属于一级负荷，设置UPS不间断电源，为全部IT设备及精密空调、冷冻水二次泵、弱电设备提供15min不间断电源。本文对中国石油数据中心UPS运行的几个问题进行探讨。1UPS的各种运行模式1.1在线并联运行条件下双转换的工作原理正常在线并联模式运行条件下，每台UPS分别将市电通过整流、逆变，最终并联后为负载供电，负载电流均分到每台UPS。同时每台UPS为其自身蓄电池

3、组进行浮充电。本数据中心UPS采用2N冗余并联系统，每路（N）分别选用四台500kVAUPS直接并联，组成的3+1冗余并联系统。依据GB50174要求，每路最大负荷，不超过UPS总容量的80%。在1N正常模式工作条件下，四台500kVAUPS并联后总容量为2000kVA，可承担的总负荷最大为1600kVA，均分到四台并联的UPS上，可得每台UPS承担的负荷不超过400kVA。当2N正常模式工作条件下，1600kVA的负荷对半均分到A、B两路并联系统上，每路总负载便不超过800kVA，再均分到四台UPS上，每台UPS容量不超过200kVA，

4、相当于总容量的40%，当一台UPS故障，其它正常工作的三台UPS将重新均分其负荷。1.2在线并联运行条件下休眠的工作原理UPS的转换效率会随着其负载率提高而提升；通过以上计算发现，该2N冗余系统正常设计带负载量分摊到每台UPS时不到40%；实际使用当中，往往带负载和分担到每台冗余并联UPS上的负载率更低，通常需要提高UPS的负载率来提高UPS的转换效率，对于500KVAUPS，效率每提升一个百分点，20台UPS每年节省电费至少60万元，因此对于以上冗余并联系统，当每台UPS实际带负载率较低时，可在不降低系统冗余条件下，将某一或几台UPS适

5、当休眠，将休眠设备的负载暂时分摊到其它UPS上，以提高每台UPS和整个并联系统的效率。注意：未进入休眠（节能）运行模式的UPS，每台依然采用正常的在线双转换工作方式，由逆变器为精密设备和计算机负载供电，可依据设置，当每台并联UPS带载率较低时，自动关闭某一或者二台UPS的所有变换器工作，逆变器输出，负载均分到其它并联UPS，增加其带负载率和效率，一旦负载逐渐增大，会同样依据设置唤醒，并再次分担整个并机负载。1.3ECO节能并联运行工作原理ECO正常工作模式和在线模式相比相同处在于：设备内部所有整流/充电和逆变器件均处于正常工作状态，电池处

6、于浮充状态；区别在于：ECO正常工作模式下静态旁路始终导通，负载直接由旁路供电，逆变器空载备份。正常工作两路（或多路）UPS均分负载，一台UPS静态开关故障（可能性很小），负载由另一台UPS（或其它UPS）均分。（虚线部分是考虑到今后不间断供电情况下的在线（N+1）并联扩容，并联台数和在线工作方式一致）当市电停电或超出指定电压范围时，UPS自动切换到处于热备状态的逆变器为负载供电，Galaxy7000系列UPS切换时间<3ms（STS标准切换时间为≤8ms，不会造成IT类负载断电），优于IEC以及国标规定的20ms切换间断时间，该2

7、0ms主要针对计算机及通信行业紧密设备：如空调和电机等负载工作更不会受此切换影响。该工作方式的特点在于因整流/逆变等主要功率器件均空载备份运行，因此整机运行效率很高，主流品牌均达到99%。旁路工作模式的短路和耐负载冲击能力也更强。当市电恢复正常之后，负载再次无间断切回到由静态旁路供电，依据UPS传统的先通后端切换设计。同时充电器为蓄电池进行充电。2UPS的效率测试结果现场Galaxy7000系列500kVA的UPS效率在负载达到30%左右后达到较高的转换效率94%左右，同时效率值也趋于稳定。3UPS的节能推荐工作模式3.1对于IT服务器设

8、备1）优先采用ECO节能工作模式+ECO节能工作模式运行。A、B两路UPS均采用ECO节能工作模式运行，所有UPS均通过静态旁路直接给IT设备供电。模式优点：转换效率高，可达99%；切换时间短