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如何計算新的UPS的容量需求？
數(shù)據(jù)中心UPS需求取決于多種可變因素。開發(fā)配置工具并確定UPS的估計容量，可滿足企業(yè)當下和未來的需求。當企業(yè)需要一臺不間斷電源單元時，該如何對容量需求進行計算?
部分不間斷電源(UninterruptiblePowerSupply，UPS)系統(tǒng)是按照額定千瓦(kW)參數(shù)進行分級的，而另一些按照千伏安(VA)參數(shù)進行分級的。
UPS術語與現(xiàn)狀
千瓦(KW)和千伏特安培(kVA)僅僅簡單意味著1000瓦特或1000伏特安培——而k(千)前綴用于較大量級的數(shù)字。
對直流電路來說，物理學的基本規(guī)律是瓦特=伏特x安培。交流(AC)電源為我們的建筑物和設備供電。對于電力公司來說交流電源更具有效率，但當其到達設備的變壓器，它會展現(xiàn)出一種稱為電抗的特性。
電抗降低會降低視在功率(伏特安培)中的有用功率(瓦特)。這兩個數(shù)的比值稱為功率因數(shù)(PowerFactor，PF)。因此，交流電路的實際功率公式是瓦特=伏特x安培x功率因數(shù)。不幸的是，大多數(shù)設備的PF都不固定，但其數(shù)字一般是1.0或更少，1.0的PF一般是指一只燈泡。
多年來，大型UPS系統(tǒng)是基于PF0.8的數(shù)值設計的，這意味著一個10萬伏特安培UPS只能支持80千瓦的電力負載。
大多數(shù)大型商業(yè)UPS系統(tǒng)現(xiàn)在是按照PF0.9的數(shù)值設計的。這讓我們認識到當今大多數(shù)的計算技術對UPS的PF值都在0.95和0.98之間。有些系統(tǒng)甚至被設計成PF值為1，這意味著千伏特安培千瓦額定值是相同的(100千伏特安培=100千瓦)。然而，由于IT負載不會對這些UPS系統(tǒng)表現(xiàn)出1.0的PF值，實際的負載限制取決于千伏特安培的參數(shù)。
不論參數(shù)是如何標明的，在真實世界的數(shù)據(jù)中心100KVAUPS事實上將無法支持100千瓦的負載。真正了解您設備容量的唯一方法是閱讀UPS顯示器。負載百分比會告訴您的設備在多大程度上接近最大千瓦值或千伏特安培值，但要注意，這一比例會會在負載最重的一相上展示出來，并非總計的UPS容量。
大型UPS系統(tǒng)是三相電源設計。在美國，您可以在任何一個相位和所謂的中性導體之間獲得120伏特，而在任意兩個相位導體之間，您可以獲得208伏特(而不是220或是240伏特)電壓。在歐洲，您在任一相位和中性線之間可獲得230或240伏特。相位間是不連接的。除非所有三個相位之間的負載接近相等，否則您不會像顯示器所展示那樣接近最大總容量。您需要進一步檢查所有三個相位之間的負載以確定該數(shù)值。舉例來說，某臺100kVA的UPS擁有0.9的PF數(shù)值，或90kW容量。如果相位A加載到95%，相位B加載到60%，、而相位C只有25%，UPS將仍然有40kVA或36kW處于未使用狀態(tài)。盡管度數(shù)95%之多，這40%的剩余容量。
UPS的kW或kVA的容量都不能被超出額定值，但由于較高的PF數(shù)字，當今通常是kW這一參數(shù)更加重要。然而市面上也有部分UPS系統(tǒng)的功率因數(shù)經(jīng)過校正，使得這些產(chǎn)品的kW和kVA額定數(shù)值是相同的。
臺達蓄電池-在線式UPS電源的發(fā)展歷程
最早的在線式UPS電源現(xiàn)在看起來是個非常古怪的東西：采用了非常原始的機械儲能方式，是帶有一個大飛輪的電動機——發(fā)電機組，在發(fā)電機上帶有一個數(shù)噸重的飛輪，市電停電后該發(fā)電機可以維持正常供電數(shù)秒鐘。現(xiàn)代的逆變式在線式UPS問世后，在近十幾年中得到了迅速發(fā)展。就其技術性能講，它走過了從方波到正弦波、從離線式到在線式、從小功率到大功率、從常規(guī)延時(分鐘級)到長延時(小時級)、從簡單不停電供電到智能化操作和處理功能的發(fā)展歷程。隨著蓄電池和半導體技術的發(fā)展，其控制電路也發(fā)展很快，由開始的立分元件的簡單控制發(fā)展到今天的微處理機控制，由硬件控制又發(fā)展成軟件控制，如軟件濾波器;甚至光纖通訊也被引入在線式UPS，而且，微處理機也已被廣泛應用于小容量的在線式UPS中，甚至還專門為蓄電池的監(jiān)控設立了微處理機，以保持電池的最佳狀態(tài)。
隨著計算機網(wǎng)絡結構的擴展，現(xiàn)在在網(wǎng)絡中應用的在線式UPS不再只是單純的電源設備，而逐步成為整個網(wǎng)絡中電源的管理中心，在線式UPS由最初單純不間斷供電已發(fā)展到今天的智能化、多功能。新型的在線式UPS本身融合了多種新技術， 在線式UPS不僅是提供不間斷電源的工具，而且當作為負載的設備在無人值守時，當市電故障后，在線式UPS可以按照事先的約定順序關機，甚至還可以自動發(fā)傳呼或E-mail給管理者?，F(xiàn)代的在線式UPS與服務器上的軟件協(xié)同工作，還能實現(xiàn)事件記錄、故障告警、在線式UPS參數(shù)自動測試分析、調節(jié)等多項功能，提供了完全的電源管理解決方案。現(xiàn)在有些在線式UPS甚至可以對環(huán)境溫度、濕度和煙霧等進行監(jiān)視。
在線式UPS的智能化還表現(xiàn)在加強在線式UPS的節(jié)能功能即所謂“綠色在線式UPS”上?！熬G色在線式UPS”可以減少PC系統(tǒng)使用的電能量，既降低了費用又保護了環(huán)境。比如“綠色在線式UPS”在檢測到打印機長時間空閑后,就會把打印機的電源關閉。當出現(xiàn)打印排隊請求時，在線式UPS可以馬上給打印機恢復供電，隨著“綠色在線式UPS”的出現(xiàn)，為節(jié)約能源又提供了理想的解決方案。
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利用離線式測量方法進行電池組容量試驗時,應注意以下幾個問題:
①電池組離線式容量試驗,測試數(shù)據(jù)準確,電池組實際容量計算方便,便于了解電池組實際容量。但當該供電系統(tǒng)只剩下一組電池后備,系統(tǒng)備用電池供電時間明顯縮短,且不清楚在線電池組是否存在質量問題;尤其使用六年以上的電池組,一旦市電中斷,該電池組對通信設備放電保障風險系數(shù)增大。所以用此種方法對電池組進行容量試驗時,要求柴油發(fā)電機組必須處于最佳工況狀態(tài),以確保發(fā)電機組、開關電源等設備正常運行;
②放電結束后的電池組充滿電后再并入供電系統(tǒng),此時與在線電池組間存在電壓差,若操作不當將引起開關電源對并入的電池組進行大電流充放電,產(chǎn)生火花,易發(fā)生安全事故。為了解決打火花問題,必須調整開關電源輸出電壓,然后與充滿電的電池組電壓相等后進行并聯(lián)浮充;
③利用離線式測量方法時,放電方式操作難度偏大,既要脫離電池組的正極電源線,又要脫離電池組的負極保險,尤其是脫離電池組負極保險時,需要特別小心并做好絕緣處理。操作不當引起負極短路,將造成系統(tǒng)供電中斷和人身安全事故的發(fā)生。同時放電電池組通過假負載以熱量形式消耗,浪費電能,增大了機房空調的制冷時間,影響機房設備運行環(huán)境,需要維護人員時刻守護,以免假負載高溫引發(fā)通信供電設備故障;
④關電源直流輸出電壓為46.4V,使電池組直接對實際負荷進行放電至開關電源直流輸出電壓保護設置值。由于電池組放電電流大,應按電源維護規(guī)程考慮48V供電范圍40～57V的最低供電低壓門限,電池組至設備供電回路全程壓降3.2V及電池單體放電最低1.8V的要求考慮。為了保證供電系統(tǒng)安全,所以帶實際負載的放電電流和放電時間掌控較困難,對電池組容量評估不夠準確,對電池性能測試存在不確定因素,尤其對使用3年以上電池組性能檢測難以達到試驗的預期效果。
(2)在線式測量法
在利用在線式測量法進行蓄電池組容量試驗時,應按如下步驟進行:
①在供電系統(tǒng)中,關掉整流器或降低整流器輸出電壓后,由蓄電池組放電供給通信設備,在蓄電池組放電中找出蓄電池組中電壓最低、容量最差的一只電池來作為容量試驗的對象;
②恢復整流器至正常工作狀態(tài),對蓄電池組進行充電,等蓄電池組充滿電后穩(wěn)定1h以上;
③對①中放電時找出最差的那只電池進行10h率放電試驗。放電前后要測記該只電池的端電壓、溫度、放電時間和室溫。以后每隔30min測記一次,放電快到終止電壓時,應隨時測記,以便準確記錄放電時間;
④放電時間乘以放電電流即為該只電池的容量。當室溫不是25℃時,應按式(1)換算成25℃時的容量;
⑤放電試驗結束后,用充電機對該只電池進行充電,恢復其容量;
⑥根據(jù)測記的數(shù)據(jù)繪制放電曲線。
在利用在線式測量法進行蓄電池組容量試驗時,應注意以下幾個問題:
①若兩組電池的單體電池都有失容、落后等質量問題,其放電至輸出保護值的時間,不易被維護人員及時發(fā)現(xiàn),此時可能后備電池組容量所剩無幾,因此該放電方式比離線放電方式不安全系數(shù)更大。同時由于放電深度有限,對電池組的測試的目的無法達到,關鍵是在全容量放電的實踐中會經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有些單體電池在放電前期電壓正常,但到中后期,有些落后電池才開始逐步暴露出來;
②這一部分落后單體電池,由于放電深度不夠而沒有被及時發(fā)現(xiàn),此放電方式只能大致評估電池組容量,而無法準確檢測具體放電多長時間。同時兩組電池組間放電電流不完全均衡,各電池組將根據(jù)自身情況自然分攤系統(tǒng)的負載電流。落后電池組內(nèi)阻大、放電電流小,而正常電池組內(nèi)阻小、放電電流大。這就造成某些落后電池因放電電流不夠大而無法暴露出來,達不到進行電池組放電性能質量檢測目的。
(3)單組全在線式節(jié)能容量試驗很明顯,離線式測量法和在線式測量法,在實際運用時,存在重大缺陷:
?工作量太大,耗時耗力,一年內(nèi)無法保證對所有的蓄電池組進行一輪放電試驗,亦即蓄電池組得不到及時有效的維護;
?這兩種測量方法追求的是結果而不是過程,所以當發(fā)現(xiàn)該組蓄電池有質量問題時,可能問題在很早以前就存在了。也就是說,即使非常嚴格地按照維護規(guī)程進行著維護,仍然無法確保在用蓄電池的性能良好、保證通信網(wǎng)絡的順暢運行;
?離線全容量放電測試存在嚴重的安全隱患問題,操作不當會對系統(tǒng)供電安全造成嚴重的影響,同時嚴重浪費能源,而且放電結束后被測蓄電池組和系統(tǒng)存在巨大的壓差,回接系統(tǒng)相當困難且危險。而一些單位采用定期的在線式放電測試,雖然這種在線式放電測試相比離線放電測試,操作較簡單,也沒有電能的浪費和電池組回接困難的問題。但是在線式放電測試是將系統(tǒng)電壓降低,系統(tǒng)上所有的電池組同時對實際負載放電,如果市電停了,系統(tǒng)上就沒有滿容量的電池組,同樣存在巨大的安全隱患問題。而在線式放電測試的放電深度不夠,且放電不恒流,不能準確的測試出蓄電池的剩余容量,達不到檢測蓄電池性能的目的,給系統(tǒng)維護留下安全隱患。
