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由于传统UPS设计的局限性及设备本身的一些问题,如今一种机架式的模块化UPS正在悄悄地引起一种革命性的变革,它的引入必将引起不间断电源新的革命。模块化UPS目前比较有代表性的结构有两类:一类是功率模块化UPS,另一类是完全模块化UPS.功率模块化UPS由机架加功率模块构成,功率模块中包括传统UPS的整流、滤波、充电、逆变器等部分,但静态旁通与系统的部分监控和显示共用一个机架,各模块独立控制并联运行,机架上的显示控制模块仅作为用户开关UPS主机和进行网络化监控平台。完全模块化UPS由机架加单体模块构成,每个单体模块内部都装有整个UPS电源与控制电路,包括整流器、逆变器、静态旁路开关及附属的控制电路、CPU主控板,每个UPS模块均有独立的管理显示屏。
我们同样以前面的案例为依据,假设采用完全模块化UPS设备,配置方案如下:
根据近期的负荷,结合远期发展需求,UPS系统同样按双母线配置方式考虑,可配置2套UPS设备,每架只需配置2个UPS模块(每块50kVA)即可满足本期需求,采用1+1冗余方式配置,主用1个模块,冗余1个模块,若其中的一个模块发生故障,它将自动脱离系统,由其它模块继续给负载供电,以保证系统的正常运行;2套模块化UPS系统采用双母线供电工作方式,主设备交流配电屏分别从2套UPS输出屏各引接1路,当1套UPS故障时,由另1套UPS承担全部负载供电,保证设备安全运行。
现有UPS设计方案
数据设备初建时,以使用交流电源为主,所以大多配置UPS设备为其供电。
在配置UPS设备时,由于要考虑用电设备扩容的需要,加之早期UPS设备无法扩容,只能按数据设备远期负荷考虑配置。这样就造成初期建设投资偏高,系统建成投产后,设备利用率又偏低。
根据以上设备负荷情况,还有UPS厂商提供的UPS输出功率因数为0.8(功率因数为有功功率与视在功率之比,以COSΦ表示。在交流电路里,电压乘电流是视在功率,而能起到做功的一部分功率即有功功率则小于视在功率)。同时考虑负载的功率因数(按0.8考虑),当负载的功率因数与UPS的输出功率因数不一致时,应注意保证UPS的容量能提供给负载足够的有用功率和无用功率,并以此为原则计算UPS的容量。
根据计算,需配置250kVAUPS,当时考虑支撑系统的重要性,采用了双母线配置方式,即配置了2套250kVAUPS设备,每套按1+1并机系统考虑。由于UPS设备本身谐波分量难以控制到要求的数值,必须配置滤波设备来降低谐波分量。
UPS市场需要变革,以色列的GA(伽玛创力)公司致力于推广“模块UPS”的概念与产品,力擎技术革命大旗,推进产业的变革。其中,相对于传统意义上的UPS,模块UPS具有无可比拟的优势:
“模块化冗余并联”凸现价值。在行业用户的信息网络供电系统建设中,经常会UPS的容量产生错误的、或是过低或是过高的预计,其结果可能会导致采购成本过高、无法满足负载需要或造成资源、空间及能源浪费等情况。模块化UPS通过可扩充的模块结构有效的解决了这一问题,它可以帮助用户在未来发展不明确的情况下分阶段进行建设和投资。当用户的用电负载需求增加的时候,只需要根据用电规划阶段性的增加功率模块即可。
此外,在传统高端UPS产品中,一直存在着单台UPS容易出现单点故障的问题,以往用户对此的安全保障措施是采用传统的“1+1”或“N+1”的冗余机制,这不仅增加了采购、安装及维护成本,而且只能容错一次。而在模块UPS系统中,各并联模块皆为内置冗余的智能型独立个体,无需系统控制器对并联系统进行集中性的控制。当任何模块(包括系统控制模块)发生故障后,该冗余设计将会实现大程度的故障冗余,同时还可以允许用户根据自身的需求选择超过一次容错率的冗余。也就是说在模块UPS的系统下,用户只需要购买相应的功率模块,即可实现“N+X”的故障冗余及升级扩容。
高安全、易维护突破应用“瓶颈”。在电信、金融、电力等行业的故障往往是灾难性的,其网络系统需要更高的安全体系保障。传统高端UPS在日常维护、设备维护期间均需要采取转旁路的方式,而负载在这种情况下是不受UPS保护的。因此如果此时发生电源中断、过载等故障,将会造成严重的损失,并且其维修过程相对繁琐,不利时效。模块UPS系统中采用的热插拔技术可以允许单体模块在不需停电的前提下任意进入或退出并联单元。从而实现了并联系统的在线维护,同时无需专门的仪器或技术即可进行。