银行数据中心的解决方案与关键技术

UPS系统设计，大致可遵循以下工作流程：确定实际负载、预估潜在扩容需求，了解负载类型，从而计算UPS容量；科学选择UPS类型；确定并机方案；合理配置电池等。

1.计算UPS容量

在进行UPS容量计算之前，首先要明确需要由UPS供电的关键负载。这是决定UPS容量大小的最根本因素，UPS的输出能力必须达到或超过负载需要才能保证正常供电。通常来讲，所有IT设备、冷冻水二次泵、精密空调、安防设备、消防报警设备、弱电设备、新风设备、应急照明、应急指挥中心、生产调度中心等都属于关键负载，均由UPS供电。实际应用中，还要考虑UPS是采用集中式供电还是分布式供电。采用集中式供电，负载总量应是将机房所有由UPS供电负载的功率累计。采用分布式供电，则根据每台UPS所带负载不同确定。

负载类型的不同，对UPS容量配置有很大影响。不同类型的负载，其有功功率和无功功率的比例不同，但UPS需向负载同时提供足够的有功功率和无功功率，因此UPS的实际输出能力受负载类型所限制。对于计算机类负载，UPS基本上可以输出额定的功率，如果负载是电阻性或电感性的，则UPS的输出功率有所下降，需要加大UPS容量。目前，数据中心IT设备趋向容性化，传统UPS需要降容使用，以应对容性负载。

环境条件对UPS容量的影响也不容忽视。UPS的工作温度一般应控制在0～40℃范围内。如果温度过高、通风条件不好，则不利于散热，应降额使用。另外海拔对UPS容量也有影响。

此外，配置UPS容量时，还应考虑不同UPS类型，其带载能力有所不同，甚至有较大差异。同时，应考虑设备今后扩容需要，留有一定余量，以免将来负载增加时再次购置UPS。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。

建议在实际工作中，进行UPS容量配置时，留出充裕容量。因为数据中心有各种非线性负载，这些负载冲击电流大，如果供电UPS容量过小，长期重载运行，容易出现波形失真，而且易造成输出末级功率器件过电流，加上重载引起的发热量，对系统可靠性明显不利，将影响UPS使用寿命。

2.选择合适的UPS类型

正确而科学地规定UPS的电性能指标。UPS的所有电性能指标都是由负载和使用的要求决定的，并且在使用过程中不断改进和完善。UPS的电性能指标通常包括：对电网环境有很强的适应能力；向负载提供符合要求的高质量电源；有很强的输出适应能力和可靠性；UPS系统配置功能；UPS的智能管理与通信功能；有很高的可用性与可维护性等。

总体来说，所有电路结构形式的UPS都有各自的优点，也必然存在有待改进的不足之处；所有电路结构形式的UPS都有各自的应用市场，市场的需要决定着产品的存在；所有电路结构形式的UPS都不可能是一成不变的，市场对UPS技术和性能提高的要求是UPS技术发展的动力，将促使它得到进一步改进、完善和革新。

3.确定UPS并机模式

在UPS系统结构中，常见的有单机供电、热备份供电和并机供电3大种类。其中，由于银行数据中心的高可靠性要求，目前规模较大的数据中心一般均采用并机供电模式，即由两台或多台同品牌、同型号、同功率的UPS在输出端并联连接在一起而构成的UPS冗余供电系统。

大中型数据中心为了增大系统的额定功率、提高可用性，通过几台相同功率的UPS并联是常用的方法。并机系统在正常情况下，所有UPS输出实现严格的锁相同步（同电压、同频率、同相位），各台UPS的逆变器均分负载；当其中一台UPS故障时，该台UPS从并联系统中自动脱机，其余UPS继续保持锁相同步并重新均分全部负载。

在并机系统中，大体可分为直接并联的UPS单元、带公共静态旁路柜的并联UPS单元和模块化并联UPS系统3种类型。

（1）直接并联UPS单元 每个UPS单元都有一个静态旁路和一个手动维修旁路，手动维修旁路也可能是整个系统公用的，如图4⁃42所示。

负载电力的可用性为99.99947%，MTBF（TimeBetweenFailure，平均故障间隔时间）比单机UPS高4倍。在维护其中的一个单元期间，负载供电仍然受到其他单元的保护。易于升级，几个相同的UPS单元可以并联，满足低成本和减少占地的要求。

图4⁃42 直接并联UPS单元

（2）带公共静态旁路柜的并联UPS单元 静态旁路柜由一个静态旁路和一个手动组成，它是几个不带旁路的UPS单元共同使用的，如图4⁃43所示。(www.xing528.com)

图4⁃43 带公共静态旁路柜的并联UPS单元

（3）模块化并联UPS系统 由专用的和冗余的功率模块\智能模块\电池模块和旁路模块组成，当需要更高的可用性或功率需要增容时，功率模块可容易地添加到系统中。缩短维护时间，提高可用性，如图4⁃44所示。

4.合理配备电池数量

UPS后备蓄电池的容量计算方法很多，包括恒功率法、电流估算法、电源法和恒电流法等，很难说出哪种计算方法是最准确的，各种计算方法各有侧重点，在实际应用中需要综合考虑蓄电池的使用情况、UPS所带负载情况以及应用的场合来选择适合的电池容量计算方法。

目前，恒功率法（或称查表法）是UPS蓄电池容量计算的最常用方法，蓄电池容量及型号的确定是根据对应型号蓄电池实际试验数据得来的，电池放电功率数据有限，不能满足所有放电时间下的电池容量计算。不同电压等级电池和同电压等级不同容量电池因提供的恒功率与电池容量值没有线性关系，故不同电压等级和容量不可简单地用数字换算来配置，需要严格按照提供的恒功率来配置。不同品牌蓄电池的产品性能存在差异，放电参数相差较大，所以同容量不同品牌电池也不可以互换。

图4⁃44 模块化并联UPS系统

恒功率法计算公式如下：

式中 P（W）——电池组提供的总功率；

P（VA）——UPS标称容量（V·A）；

P_f——UPS功率因数；

η——逆变器转换效率；

P（nc）——每cell需要提供的功率；

N——单体电池cell数；

n——UPS配置的电池数量。

计算出P（nc）数值后，可以在厂家提供的Vmin下的恒功率放电参数表中，找出等于或者稍大于P（nc）的功率值，这一功率值所对应的型号即能够满足UPS系统的要求。如果表中所列的功率值均小于P（nc），可以通过多组电池并联的方式达到要求。