模块化UPS对传统UPS的性能优势比较

模块化 UPS 电源 交流不间断供电技术的新理念 模块化模块化 UPSUPS 电源方案电源方案 与传统与传统 UPSUPS 电源方案的优势比较电源方案的优势比较 一 概述一 概述 随着通信技术 信息技术的发展 保障网络的畅通和网络设备的正常运行 成 为网络设计工程师和网络运维人员的重大责任和使命 为保障这些重要网络和信息设备的交流不间断供电 通常采用 UPS 供电方案 这样 保障网络设备的供电安全性就转变为了保障 UPS 方案的安全性 可靠性 为提高 UPS 方案的安全性 可靠性 设计人员和运维人员在实际工作过程中总 结出了诸如 单机系统 串联冗余系统 并联冗余系统 分布式冗余系统 单机双 总线系统 1 1 系统并联双总线等多种配置方案 这些方案在一定程度上提高了 系统和供电的可靠性 但是也带了了诸多的问题 诸如 设备投资大 配套设备投 资增加 占地面积更多 运营成本升高 维护和扩容困难 风险大等一系列问题 为解决这些问题 众多 UPS 厂商率先在新技术的发展方面做出了积极的探索和 工作 并成功推出了模块化 UPS 电源系统 这一技术的推广和应用必将为今后的交 流供电带来一场新的技术革命 二 模块化二 模块化 UPSUPS 系统的定义系统的定义 模块化模块化 UPS 系统是将系统是将 UPS 各部分功能完全以模块化实现的各部分功能完全以模块化实现的 UPS 产品 产品 其具有如下特点 1 系统主机由 机架 功率模块 静态开关模块 监控模块机架 功率模块 静态开关模块 监控模块等组件构成 2 系统主机组件诸如 功率模块 静态开关模块 监控模块功率模块 静态开关模块 监控模块均应具备在线热插拔 在线热插拔 扩容 维护的扩容 维护的功能 任一组件拔出或故障均不影响系统供电 3 系统具有并联冗余 在线扩容并联冗余 在线扩容的特性 并能构成系统双总线方案 完全取代传统 UPS 方案 诸如 1 1 1 或 2 1 并机冗余方案 2 单机双总线方案 3 1 1 系统并联双总线方案 4 系统是一个 绿色 节能 环保绿色 节能 环保 的电源方案 具有高输入功率因数 低谐波高输入功率因数 低谐波 失真度 高效率失真度 高效率 高可靠性 高稳定性高可靠性 高稳定性的优点 模块化 UPS 电源 交流不间断供电技术的新理念 5 配以功能强大的监控软件及完善的通讯界面 能够完全满足用户的监控要求 6 模块化 UPS 系统应采用符合行业标准的结构设计 对空间需求低 以模块模块为安 装 扩容 维护单元 具备在线扩容 维护方便的特点 最大限度地提高系统的可 靠性 可用性 安全性 为用户提供一个最完美的电源解决方案 三 模块化三 模块化 UPSUPS 与传统与传统 UPSUPS 的性能特点比较的性能特点比较 1 可靠性比较 UPSUPS 的可靠性 提高单机平均无故障时间 冗余的可靠性 提高单机平均无故障时间 冗余 UPSUPS 供电系统设计采用并联冗余技术 双母线技术 消除系统中的单点故障瓶颈 供电系统设计采用并联冗余技术 双母线技术 消除系统中的单点故障瓶颈 是目前传统是目前传统 UPSUPS 系统提高供电可靠性的主要方式 系统提高供电可靠性的主要方式 1 1 模块化 模块化 UPSUPS 电源方案的可靠性源于全方位技术突破电源方案的可靠性源于全方位技术突破 传统传统 UPSUPS 并联冗余存在的隐患并联冗余存在的隐患模块化模块化 UPSUPS 的先进设计理念的先进设计理念 传统传统 UPSUPS 电源在并机冗余运行时必然电源在并机冗余运行时必然 存在交流环流 当环流过大时会导致存在交流环流 当环流过大时会导致 系统宕机 这是传统系统宕机 这是传统 UPSUPS 电路结构所电路结构所 无法克服的 无法克服的 传统传统 UPSUPS 电源在并机冗余运行时 如电源在并机冗余运行时 如 其中任一电源内部静态开关损坏 会其中任一电源内部静态开关损坏 会 导致整个供电系统宕机 导致整个供电系统宕机 传统传统 UPSUPS 电源在并机冗余运行时 如电源在并机冗余运行时 如 均流不一致 负载功率分配不当 会均流不一致 负载功率分配不当 会 导致整个供电系统宕机 导致整个供电系统宕机 传统传统 UPSUPS 电源在并机冗余运行时 如电源在并机冗余运行时 如 对其进行在线扩容 升级 维护风险对其进行在线扩容 升级 维护风险 较大 操作不当会导致整个供电系统较大 操作不当会导致整个供电系统 宕机宕机 结论 传统结论 传统 UPSUPS 电源并机数量越多 可电源并机数量越多 可 靠性反而降低 靠性反而降低 从电路结构上根本性解决了环流对从电路结构上根本性解决了环流对 UPSUPS 功率模块并机冗余所造成的影响 理论上功率模块并机冗余所造成的影响 理论上 可以进行无限制并机冗余 可以进行无限制并机冗余 采用集中旁路的静态开关工作模式 并采用集中旁路的静态开关工作模式 并 将控制电路和切换器件与主电源在结构上将控制电路和切换器件与主电源在结构上 进行分离 避免了宕机的风险 进行分离 避免了宕机的风险 采用顺位主从同步控制技术 每个功率采用顺位主从同步控制技术 每个功率 模块的输入 输出 充电均采用了先进可模块的输入 输出 充电均采用了先进可 靠的功率均分技术 系统运行无瓶颈 靠的功率均分技术 系统运行无瓶颈 采用多级分散式控制理念 功率模块 采用多级分散式控制理念 功率模块 监控模块 静态开关模块均可在线热插拔 监控模块 静态开关模块均可在线热插拔 使扩容 升级 维护零风险 使扩容 升级 维护零风险 结论结论 模块模块 UPSUPS 既减少了系统本身的风既减少了系统本身的风 险系数 又使负载受到了险系数 又使负载受到了 UPSUPS 的全面保护 的全面保护 模块化 UPS 电源 交流不间断供电技术的新理念 模块化模块化 UPS 技术是对传统技术是对传统 UPS 运行模式的一次革命 运行模式的一次革命 它全面提升了它全面提升了 UPS 系统的可靠性 系统的可靠性 2 2 模块 模块 UPSUPS 方案与传统方案与传统 UPSUPS 设计方案的综合性能对比设计方案的综合性能对比 对比内容对比内容1 11 1 并联冗并联冗 余余 单机双总线单机双总线 1 11 1 系 系 统并联双总统并联双总 线线 模块化模块化 UPSUPS模块化模块化 UPSUPS 系统双总线系统双总线 冗余性冗余性1 1 次次1 1 次次3 3 次次N N 次次N N 次次 可靠性可靠性一般一般一般一般高高高高很高很高 在线扩容性在线扩容性困难困难 且风险大且风险大 困难困难 且风险大且风险大 困难困难 且风险大且风险大 简单简单 零风险零风险 简单简单 零风险零风险 在线维护性在线维护性困难困难困难困难困难困难简单简单简单简单 维护方式维护方式电路板电路板 及元器件及元器件 电路板电路板 及元器件及元器件 电路板电路板 及元器件及元器件 模块模块 热插拔热插拔 模块模块 热插拔热插拔 维护时间维护时间8 8 小时以上小时以上8 8 小时以上小时以上8 8 小时以上小时以上5 5 分钟分钟5 5 分钟分钟 运行效率运行效率 70 70 70 70 40 40 95 95 95 95 热损耗热损耗高高高高很高很高低低低低 输入功率因数输入功率因数 PFPF 0 90 90 90 90 90 90 9990 9990 9990 999 输入电流谐波输入电流谐波 THDITHDI 1212 35 35 需加有源滤需加有源滤 波器波器 1212 35 35 需加有源滤需加有源滤 波器波器 1212 35 35 需加有源滤需加有源滤 波器波器 3 3 不需滤波器不需滤波器 3 3 不需滤波器不需滤波器 前期购置前期购置 综合成本综合成本 高高高高很高很高低低高高 后期运行后期运行 综合成本综合成本 高高高高很高很高低低低低 后期扩容后期扩容 成本与风险成本与风险 高高高高高高低低 在线扩容模在线扩容模 块 零风险块 零风险 低低 在线扩容模在线扩容模 块 零风险块 零风险 模块化 UPS 电源 交流不间断供电技术的新理念 2 2 综合投资有效性比较综合投资有效性比较 模块化模块化 UPSUPS 具有传统具有传统 UPSUPS 不可比拟的优势不可比拟的优势 模块化 UPSUPS 优势 模块化模块化 UPSUPS传统传统 UPSUPS 可靠性更高1 其系统组件诸如 其系统组件诸如 功率模块 静态功率模块 静态 开关模块 监控模块均具有在线热插开关模块 监控模块均具有在线热插 拔功能 任一组件拔出或故障均不影拔功能 任一组件拔出或故障均不影 响系统供电 可靠性极高 响系统供电 可靠性极高 2 系统具有 系统具有 N X 并联冗余的特性并联冗余的特性 能够完全取代传统能够完全取代传统 UPS 通常采用如下并联冗余方案冗余方案 通常采用如下并联冗余方案冗余方案 1 1 1 11 1 或或 2 12 1 并联冗余方案 并联冗余方案 2 2 单机双总线方案 单机双总线方案 3 3 1 11 1 系统并联双总线方案 系统并联双总线方案 由于环流的影响 并机数量越多 由于环流的影响 并机数量越多 可靠性反而下降 可靠性反而下降 节省购买费用1 1 初期装机容量小 随需在线扩容 初期装机容量小 随需在线扩容 动态增长 避免了大量资金的沉淀 动态增长 避免了大量资金的沉淀 2 2 无需 无需 1212 脉冲整流器 谐波滤波器 脉冲整流器 谐波滤波器 相位补偿装置等相位补偿装置等 1 1 初期装机容量大 并机数量多及大 初期装机容量大 并机数量多及大 量电池组投资 造成大量资金沉淀浪费 量电池组投资 造成大量资金沉淀浪费 2 2 需要购置 需要购置 1212 脉冲整流器 谐波滤波脉冲整流器 谐波滤波 器 相位补偿装置等器 相位补偿装置等 节省占地面积占地面积非常小 占地面积非常小 200KVA200KVA 系统占地约系统占地约 0 48 0 48 只配置一 只配置一 套电池组 占地面积很小套电池组 占地面积很小 占地面积非常大占地面积非常大 200KVA200KVA 单机占地约单机占地约 1 6 1 6 1 11 1 并联冗并联冗 余或双母线方案加多套电池组 占地面余或双母线方案加多套电池组 占地面 积更甚 造成大量资源的浪费 积更甚 造成大量资源的浪费 节省建筑 加固费用 模块化模块化 UPSUPS 重量轻 配置一组电池 重量轻 配置一组电池 无需对建筑进行加固无需对建筑进行加固 传统传统 UPSUPS 重量重 加之并机冗余要求 重量重 加之并机冗余要求 电池配置多 必须对建筑进行加固电池配置多 必须对建筑进行加固 节省配套设备 安装费用 THDITHDI 3 3 输入功率因数 输入功率因数 0 9990 999 意味着可以减小安装电缆及保险的容意味着可以减小安装电缆及保险的容 量 从而降低安装费用 发电机的匹量 从而降低安装费用 发电机的匹 配容量无需太大配容量无需太大 THDI 30 THDI 30 输入功率因数 输入功率因数 0 80 8 意味着要增加滤波器 加大安装电缆及意味着要增加滤波器 加大安装电缆及 保险的容量 从而增加安装费用 发电保险的容量 从而增加安装费用 发电 机的匹配容量也需很大机的匹配容量也需很大 节省运行费 及制冷费用 采用采用 模块休眠技术模块休眠技术 整机运行效率 整机运行效率 始终保持在始终保持在 95 95 以上 功耗小 空调以上 功耗小 空调 功率无需太大 运行及制冷费用低功率无需太大 运行及制冷费用低 整机或系统实际运行效率由带载量决定 整机或系统实际运行效率由带载量决定 轻载时效率轻载时效率 70 70 以下 功耗大 空调功以下 功耗大 空调功 率需要很大 运行及制冷费用很高率需要很大 运行及制冷费用很高 模块化 UPS 电源 交流不间断供电技术的新理念 传统传统 UPS 无法扩容造成的资源浪费无法扩容造成的资源浪费 案例 模块化案例 模块化 UPSUPS 与传统与传统 UPSUPS 配置方案配置方案投资比较投资比较 比较比较 项目项目 参数参数单价单价1 11 1 并联冗余并联冗余单机双总线单机双总线 1 11 1 系统 系统 并联双总线并联双总线 模块化模块化 UPSUPS 模块化模块化 UPSUPS 系统双总线系统双总线 A A UPSUPS 主机主机 2 2 台台2 2 台台4 4 台台1 1 套套2 2 套套 B B 蓄电池组蓄电池组2 2 组组2 2 组组4 4 组组1 1 组组2 2 组组 C C 电池架电池架2 2 套套2 2 套套4 4 套套1 1 套套2 2 套套 D D CLASSCLASS A A 滤波器滤波器2 2 套套2 2 套套4 4 套套无无无无 E E 5th5th 谐波滤波器谐波滤波器2 2 套套2 2 套套4 4 套套无无无无 F F 11th11th 谐波滤波器谐波滤波器2 2 套套2 2 套套2 2 套套无无无无 G G 同步跟踪器同步跟踪器1 1 套套1 1 套套3 3 套套无无无无 H H 并机板并机板1 1 套套1 1 套套2 2 套套无无无无 I I 并机电缆并机电缆1 1 套套1 1 套套2 2 套套无无1 1 套套 J J 输入配电柜输入配电柜 K K 前级前级 ATSATS 2 22 23 31 12 2 L L 输出配电柜输出配电柜 1 12 22 21 12 2 M M 后级后级 STSSTS 1 12 22 20 00 0 模块化 UPS 电源 交流不间断供电技术的新理念 3 3 高效 节能与绿色环保高效 节能与绿色环保 运行维护费用比较运行维护费用比较 模块化模块化 UPSUPS 电源设备性能优势电源设备性能优势 高效高效 整机效率 95 逆变效率 98 环保环保 输入总谐波 THDI 3 输入功率因数 0 999 有效减小对电网的谐波电流干扰 降低噪音污染 节能 节能 高效率可有效降低设备的热损耗 节能 低 THDI 可减小谐波电流带来的无功耗能 节能 低 THDI 意味着可以减小安装电缆及保险的容量 从而降低安装费用 发电机的匹配容量无需太大 节能 效率效率 负载率负载率 IGBTIGBT逆变电路效率图逆变电路效率图 0 0 2 20 0 4 40 0 6 60 0 8 80 0 1 10 00 0 2 20 0 3 30 0 4 40 0 5 50 0 6 60 0 7 70 0 8 80 0 9 90 0 效效率率 模块化 UPS 电源 交流不间断供电技术的新理念 模块化模块化 UPSUPS 电源与传统电源与传统 UPSUPS 电源方案的电源方案的运行成本对比运行成本对比 比较比较 项目项目 参数参数单位单位1 11 1 并联并联 冗余冗余 单机双总线单机双总线 1 11 1 并联 并联 系统双总线系统双总线 模块化模块化 UPSUPS模块化模块化 UPSUPS 系统双总线系统双总线 A A 假设电用成本假设电用成本 P KWHP KWH 0 0 7 7 B B UPSUPS 功率功率 KVAKVA 120120 C C 负载容量负载容量 KVAKVA 100100 D D 负载功率因数负载功率因数 PFPF 0 80 8 E E 负载有功功率负载有功功率 C D C D KWKW 8080 F F UPSUPS 系统效率系统效率 7070 1212 脉冲 脉冲 7070 1212 脉冲 脉冲 4040 1212 脉冲 脉冲 95 959595 G G UPSUPS 输入功率输入功率 因数因数 PFPF0 90 90 90 90 90 90 9990 9990 9990 999 H H UPSUPS 系统输入系统输入 有功功率有功功率 E FE F KWKW114 29114 29114 29114 2920020084 2184 2184 2184 21 I I UPSUPS 输入视在输入视在 功率 功率 H GH G KVAKVA126 99126 99126 99126 9922222284 2984 2984 2984 29 J J UPSUPS 热损耗热损耗 I EI E KWKW46 9946 9946 9946 991421424 294 294 294 29 K K UPSUPS 年运行成年运行成 本本 A J 8760HA J 8760H 元元 288142 68288142 68288142 68288142 6887074487074426306 2826306 2826306 2826306 28 L L 空调运行成本空调运行成本 K 0 4K 0 4 元元 115257 07115257 07115257 07115257 07348297 6348297 610522 5110522 5110522 5110522 51 M M 总运行成本总运行成本 K LK L 元元 403399 75403399 75403399 75403399 751219041 61219041 636828 7936828 7936828 7936828 79 注 注 1 1 此处假设传统 此处假设传统 UPSUPS 单机标称效率 单机标称效率 90 90 模块化 UPS 电源 交流不间断供电技术的新理念 2 2 UPSUPS 的实际效率由带载率决定 的实际效率由带载率决定 50 50 带载率时 效率带载率时 效率 70 70 60 60 带载率时 效率带载率时 效率 80 80 模块化 UPS 电源 交流不间断供电技术的新理念 4 4 可用性与扩容 维护可用性与扩容 维护 1 模块化 模块化 UPS 系统配置组成系统配置组成 2 2 可用性比较可用性比较 可用性 MTBF MTBF MTTR MTBF 平均无故障时间 MTTR 平均修复时间 传统 UPS 的可用性 200 000 200 000 120 100 99 940 模块化 UPS 的可用性 700 000 700 000 5 100 99 999 传统传统 UPSUPS 与模块化与模块化 UPSUPS 可用性比较可用性比较 模块化 UPS 电源 交流不间断供电技术的新理念 3 3 扩容 维护扩容 维护 模块化 UPS 系统 结构极具弹性 功率模块的设计理念是在系统运行时可随 意移除和安装功率模块而不影响系统的运行及输出 使用户投资规划 随需扩展随需扩展 实现 动态成长动态成长 既满足了后期设备的随需扩容 又降低了初期购置成本 模块化