1信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展為UPS產(chǎn)業(yè)帶來巨大商機
??? 市場需求和技術(shù)進步是推動UPS產(chǎn)業(yè)發(fā)展的兩大原動力。在我國所制定的“加快國民經(jīng)濟和社會的信息化，以信息化帶動工業(yè)化，全面優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)”的政策的激勵下，特別是在加入WTO后和成功地申辦2008年奧運會所帶來的巨大商機推動下，近年來，將計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，電信網(wǎng)絡(luò)和傳輸技術(shù)有機地融合在一起的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC）和多媒體數(shù)據(jù)中心（MDC）機房如雨后春筍般地出現(xiàn)在我國和世界各地。在這里，成千上萬臺的服務(wù)器，路由器和磁盤陳列機等“互聯(lián)網(wǎng)集群設(shè)備”被集中地安裝在同一IDC或MDC機房內(nèi)，其所需的“供電電源功率密度”高達0.8kW/m2，當今在我國總電源功率需求量達1200～3000kVA的大型IDC機房的出現(xiàn)已屢見不鮮。這樣的IDC必須具備有向入駐的各類網(wǎng)站，企業(yè)和用戶提供能適應(yīng)“突發(fā)性”的大“數(shù)據(jù)吞吐量”需求的，高“數(shù)據(jù)傳輸率”的，安全和保密的365d×24h/d的連續(xù)“互聯(lián)網(wǎng)增值服務(wù)”的能力。從而為各類網(wǎng)站和用戶提供能高速互聯(lián)和信息資源共享的優(yōu)良運行環(huán)境。鑒于互聯(lián)網(wǎng)運行所要求的高度“時效性”，顯而易見，為達此目的，負責向IDC和MDC機房內(nèi)的關(guān)鍵“互聯(lián)集群設(shè)備”供電的UPS供電系統(tǒng)所應(yīng)完成的任務(wù)的重點將逐漸轉(zhuǎn)移到如何確保在互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)及工業(yè)自動化控制網(wǎng)絡(luò)所運行的各種信息資源（數(shù)據(jù)，語音及圖像等）能高效，可靠和安全地進行遠程的信息處理、存貯和傳送，而不是僅局限于確保能不間斷地向互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備供電。從某種意義上講，保護用戶的數(shù)據(jù)的重要性一點不亞于保護用戶的互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。對于這樣的高質(zhì)量UPS供電系統(tǒng)來說，它應(yīng)具有如下優(yōu)異的運行特性：
1.1高可靠性
??? 具有能提供365d×24h/d連續(xù)提供高質(zhì)量的UPS“逆變器電源”的供電能力。這就意味著，在UPS供電系統(tǒng)的運行中，既不允許出現(xiàn)任何瞬間供電中斷/停電事故。也不允許在UPS運行中，出現(xiàn)由普通的市電經(jīng)交流旁路直接向用戶的負載供電的局面。為此，要求UPS供電系統(tǒng)應(yīng)滿足如下要求：
1）UPS單機本身的“故障率”低，目前大型UPS產(chǎn)品的平均無故障工作時間（MTBF）為(2～4)×105h；
2）采用具有高度“容錯”功能的“N＋1”型UPS冗余并機系統(tǒng)來進一步提高UPS供電系統(tǒng)的可靠性。〔“1＋1”型冗余并機系統(tǒng)的典型MTBF值可達(1.4～2)×106h〕；
3）在整套UPS供電系統(tǒng)中，不應(yīng)存在“單點瓶頸”性故障隱患；
4）允許在UPS“逆變器電源”連續(xù)供電的條件下，執(zhí)行“不停電”的維護和檢修操作；
5）萬一在用戶設(shè)備端出現(xiàn)“短路”故障時，應(yīng)將“故障”的影響范圍縮小到盡可能小的范圍。
1.2高抗干擾性
??????? UPS供電系統(tǒng)能為互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備獲得100％的高“可利用率”（低“誤碼率”，低數(shù)據(jù)傳輸“丟包率”，高網(wǎng)絡(luò)“接通率”），創(chuàng)造優(yōu)良的運行環(huán)境。
??? 大量的運行實踐表明，“電源干擾”問題是造成互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的“可利用率”下降的重要原因之一。能否盡可能地消除“電源干擾”是確保信息網(wǎng)絡(luò)能否獲得100％的高“可利用率”的關(guān)鍵所在。在此需說明的是，“電源干擾”不僅來源于普通的市電電網(wǎng)，它還來源于“設(shè)計不完善”的UPS電源本身及用戶的互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備本身。這是因為配置在IDC和MDC機房內(nèi)的服務(wù)器、磁盤陳列機、交換機等均內(nèi)置有“開關(guān)電源”。這種“整流濾波型”非線性負載會向UPS供電系統(tǒng)反射3～23次低次諧波“干擾”，其可能帶來的惡果之一是降低語音通話質(zhì)量。實踐證明，過大和過頻地出現(xiàn)“電源干擾”，輕者會導致互聯(lián)網(wǎng)的傳輸速率下降，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的數(shù)據(jù)“丟包率”增大，Modem的上網(wǎng)“掉線率”增大等隱形故障出現(xiàn)，從而導致互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備被迫進入“降額”使用狀態(tài)；嚴重時還會導致網(wǎng)絡(luò)癱瘓。為說明此問題，現(xiàn)舉例說明如下：如果將用戶向網(wǎng)絡(luò)運營商租用“帶寬”為64kbit/s專線時所需付的費用作為1計算的話，當用戶租用10Mbit/s和150Mbit/s的網(wǎng)線使用權(quán)時所需支付的費用將分別增到34和210倍。由此可見，如果因“電源干擾”問題或電磁兼容問題而導致互聯(lián)網(wǎng)進入“降額使用”狀態(tài)的話，它會給網(wǎng)絡(luò)和電信運營商的利潤帶來多大的損失。由此可見，隨著高速信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，它在給UPS產(chǎn)業(yè)帶來巨大商機的同時，也對UPS供電系統(tǒng)所能提供的電源質(zhì)量提出更為嚴格的要求。
2信息網(wǎng)絡(luò)用UPS電源供電系統(tǒng)的全方位解決方案
??? 為確保各種信息網(wǎng)絡(luò)能獲得100％的高“可利用率”，以便向它的網(wǎng)絡(luò)用戶提供高速、安全和可靠的信息資源增值服務(wù)。為此對當今的UPS產(chǎn)品供應(yīng)商不僅要求他們能提供高質(zhì)量的UPS產(chǎn)品，而且，還要求他們具有足夠的技術(shù)實力，根據(jù)不同用戶的具體需求，采用“量體裁衣”式的“個性化”服務(wù)方式，為用戶提供UPS供電系統(tǒng)的全方位解決方案、工程施工建議及完善的售后服務(wù)保障體制。只有這樣，才有可能贏得盡可能多的訂單。一種具有“雙總線輸入”和“雙總線輸出”特性的UPS冗余供電系統(tǒng)框圖如圖1所示。
2.1冗余式“雙總線輸入”供電系統(tǒng)
??? 其基本配置為：首先由2路（或多路）市電組成冗余式市電供電系統(tǒng)，再由冗余式市電供電系統(tǒng)＋備用發(fā)電機組＋由1臺（或多臺）自動切換開關(guān)＋防雷擊抗瞬態(tài)浪涌抑制器（TVSS）來共同組成“輸入電源控制中心”。該控制中心所應(yīng)完成的調(diào)控功能有：

1）時刻監(jiān)視各種輸入電源的實時運行狀態(tài)，確保總是將其中“最可靠”的一路輸入電源送到UPS的輸入端；
2）能有效地阻止高能雷擊“浪涌”及高能“切換瞬變”干擾被串入到UPS的輸入端，以免這些高能“脈沖干擾”損壞UPS或造成UPS誤動作。

2.2“N＋1”型UPS冗余并機系統(tǒng)
??? 在當今的技術(shù)條件下，采用“N＋1”型UPS冗余并機供電方案是消除UPS供電系統(tǒng)出現(xiàn)“單點瓶頸”故障的最佳方案。它是在確保各臺UPS單機的輸出處于電壓幅度相同，輸出頻率和相位相同的條件下，將“N＋1”臺具有相同輸出功率的UPS單機的輸出端并聯(lián)起來，共同向具有N臺UPS單機輸出功率的用戶負載供電。正常工作時，由“N＋1”臺UPS來平均分擔負載電流。萬一某臺UPS出故障時，在并機控制信號的調(diào)控下，在將有故障的UPS“自動脫機”的同時，由剩下的N臺UPS繼續(xù)供電。

2.3“雙總線輸出”冗余式UPS“輸出配送電”系統(tǒng)
??? 盡管當今的“1＋1”型UPS冗余供電系統(tǒng)的可靠性已達很高的水平，然而根據(jù)對美國的大型IDC機房統(tǒng)計表明，從UPS輸出端到最終用戶的設(shè)備輸入端仍存在如下故障隱患或“單點瓶頸”故障隱患：
1）79％的故障來源于UPS輸出端與負載之間的供電線路（例如：保險絲燒毀，斷路器跳閘或不慎“短路”等）；
2）11％的故障來源于UPS機組及電池組；
3）其它故障占10％左右。
由此可見，應(yīng)采取必要的技術(shù)措施來消除可能出現(xiàn)在UPS輸出端的種種故障隱患。實踐證明行之有效的辦法是配置如下的UPS“雙總線輸出”配送電系統(tǒng)。其基本配置為：由“N＋1”型UPS并機系統(tǒng)輸出的兩路UPS輸出電源＋UPS輸出配電柜＋負載自動切換開關(guān)（LTS）所組成的UPS的“雙總線輸出”供電系統(tǒng)。對于某些要求極高的場所（如中國民航三大空管中心和大型IDC機房等），還應(yīng)配置由兩套“N＋1”型UPS冗余供電系統(tǒng)＋負載同步控制器（LBS）＋LTS所組成的高品質(zhì)的UPS雙總線輸出供電系統(tǒng)。
眾所周知，當今在IDC和MDC機房機內(nèi)所使用的互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可大致分為如下三類：
——具有雙路/三路交流輸入電源端的關(guān)鍵性負載（如高級服務(wù)器，磁盤陳列機，通訊設(shè)備等），相關(guān)統(tǒng)計資料表明，這類設(shè)備約占IDC機房用互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的30％～50％；
——具有單電源輸入的關(guān)鍵設(shè)備；
——具有單電源輸入的非關(guān)鍵性設(shè)備。
顯而易見，對于帶雙路輸入的關(guān)鍵性設(shè)備，比較好處理。我們只需將“N＋1”型UPS冗余并機供電系統(tǒng)所輸出的兩路電源分別連接到它們的兩個輸入端即可。
對于帶“單電源輸入”的關(guān)鍵設(shè)備而言，則需將分別來自“N＋1”型UPS冗余并機供電系統(tǒng)的兩路輸出電源首先連接到LTS的兩個輸入端上。在此條件下，由用戶自行指定其中一路輸入電源為“優(yōu)先供電電源”，另一路為“備用電源”。然后再將LTS的輸出端連接到用戶的單電源輸入關(guān)鍵設(shè)備上。正常工作時，由“優(yōu)先供電”電源經(jīng)LTS向負載供電。當因故導致“優(yōu)先供電電源”的電壓/頻率波動超過工作范圍時，LTS將超快速地將另一路從UPS輸出的“備用電源”同用戶的負載接通，從而確保用戶負載的安全運行。

3雙變換在線式UPS應(yīng)是關(guān)鍵負載的首選機型
??? 眾所周知，雙變換在線式UPS是將普通的市電首先經(jīng)整流濾波變成穩(wěn)壓直流電源（AC/DC變換），然后再經(jīng)逆變器變成穩(wěn)壓，無頻率“突變”，無電壓失真和無干擾的純潔正弦波電源。當在線式UPS正常工作時，逆變器應(yīng)在100％的時間內(nèi)，向用戶的負載供電。與此形成鮮明對比的是，對“非在線式UPS”（后備式，在線互動式和Delta變換型）來說，當市電供電正常時，它們向用戶所提供的是僅對市電的輸入電壓作不同程度的穩(wěn)壓精度調(diào)整的電源。在這種電源中，難于消除來自市電電網(wǎng)的各種高能瞬態(tài)”浪涌“，頻率“突變”，電壓失真及各種電磁干擾所可能帶來的種種不利影響。在這種供電體制下，常見的故障現(xiàn)象有，計算機/網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器莫明其妙地“死機”，網(wǎng)絡(luò)的“數(shù)據(jù)傳輸率“急劇下降”，Modem及服務(wù)器的上機“掉網(wǎng)率”增大，網(wǎng)關(guān)/路由器產(chǎn)生“偶發(fā)性”的自動關(guān)機/自檢誤啟動等。為說明此問題詳見表1所列。
??? 從表1可見：只有雙變換在線式UPS電源才有可能在100％的時間內(nèi)向用戶提供100％的高質(zhì)量的逆變電源及確保用戶負載同普通的市電處于“電隔離”狀態(tài)。顯然，這十分有利于消除來自市電的各種“干擾”串入到用戶的負載上的可能性。相比之下，其它的三種“非在線式”UPS電源均難以滿足上述條件。由此可見，為確保用戶的關(guān)鍵設(shè)備獲得盡可能優(yōu)良的電源運行環(huán)境，應(yīng)首選在線式UPS。當然，對于那些使用“非關(guān)鍵性負載“用戶來說，在財力不充分的條件下，為節(jié)省投資，也不妨選用“非在線式UPS”。因為，后者至少可以確保用戶的負載獲得不間斷的電源供電，而無需考慮市電供電正常與否。

4高抗自然災害/抗人為“惡意破壞”能力是衡量UPS供電系統(tǒng)質(zhì)量高低的重要標志之一
??? 由恐怖分子所策劃的美國“911”事件毫無疑問對世界的政治和經(jīng)濟的發(fā)展均產(chǎn)生了不可低估的影響。在此背景下，作為UPS的生產(chǎn)廠家，國家相關(guān)部門的采購決策主管和各種重要用戶，都有必要考慮所生產(chǎn)和選購的UPS產(chǎn)品及UPS機房的設(shè)計和配置是否具有足夠高的抗自然災害/抗人為“惡意破壞”的能力。據(jù)相關(guān)的資料顯示：西方國家在海灣戰(zhàn)爭期間曾利用“石墨碳素”炸彈造成伊拉克65％左右的輸電電網(wǎng)因高壓“短路”而癱瘓。類似地，在科索沃戰(zhàn)爭期間，利用這種“石墨碳素”炸彈造成70％左右的南斯拉夫電網(wǎng)癱瘓。由此給我們的啟示是：為防患于未然，有關(guān)的國家機關(guān)，軍隊和重要企業(yè)的決策主管，在選購、設(shè)計和配置UPS機房時，需要考察當在供電電網(wǎng)上出現(xiàn)諸如人為“誤操作”或惡意破壞所造成的UPS輸入端/輸出端出現(xiàn)“短路”，瞬間“供電中斷”，高壓變壓器跳閘或大容量的雙電源供電系統(tǒng)在作“互投切換”操作時，UPS供電系統(tǒng)是否還能正常工作。這個問題乍聽起來，似乎有點聳人聽聞。然而，在某些UPS供電系統(tǒng)中，這種系統(tǒng)“脆弱性"被暴露無遺。現(xiàn)舉例說明如下：
1）某種三相UPS，當用戶在它的輸入端因操作不慎而致使其輸入電源發(fā)生“短路”故障時，這種UPS立即進入逆變器和交流旁路兩條供電通道同時停止工作的狀態(tài)，而沒有進入由電池放電來支持逆變器繼續(xù)運行的這種“故障”狀態(tài)，從而造成對用戶負載的停電。顯而易見，如果選用到這種UPS供電系統(tǒng)，用戶設(shè)備用電的“安全性”是何等的脆弱。
2）某種大型在線式UPS電源，當在用戶的輸入電源端因故出現(xiàn)高能“切換瞬變”干擾（例如：雙輸入電源作“互投切換”操作或在輸入變壓器的高壓側(cè)作“切投”操作時），會出現(xiàn)如下故障：
——UPS的蓄電池組中的某些電池出現(xiàn)“爆炸”損壞故障。
——當市電恢復正常后，UPS卻長期處于交流旁路供電狀態(tài)。與此同時，還發(fā)現(xiàn)UPS中的蓄電池組被“深度放電”。眾所周知，如果用戶的負載長期處于由普通市電經(jīng)交流旁路供電的狀態(tài)，其用電的安全性，可靠性是極差的。其典型惡果之一是造成XX移動通訊局的IP電話停止正常工作達0.5h左右。
??? 綜上所述，如果我們忽視或者沒有充分地認識到這種可能存在于UPS供電系統(tǒng)中的“潛在故障”隱患。一旦出現(xiàn)種種人為“誤操作”或人為惡意破壞事件時，肯定會給信息網(wǎng)絡(luò)的安全運行帶來巨大的損失。為解決好上述問題，應(yīng)注意如下事項：
——選好UPS機型；
——采取正確的“雙總線輸入”和“雙總線輸出”冗余設(shè)計方案和系統(tǒng)配置。
在這里強調(diào)一下，配置智能化UPS監(jiān)控系統(tǒng)的重要性，這是因為我們不僅可利用該集中監(jiān)控系統(tǒng)來實現(xiàn)遠程實時監(jiān)視UPS的運行參數(shù)和狀態(tài)，而且，還可利用存貯在它的“運行大事記”中的歷史運行參數(shù)，報警信息以便及時、準確地“診斷”故障的性質(zhì)及故障發(fā)生部位。
對于力博特牌7000系列UPS來說，它可提供如下多種遠程集中監(jiān)控方案供用戶選擇：
1）UPS對PC機/服務(wù)器的"端對端”的監(jiān)控方案它是利用通訊電纜（距離15～20m）將UPS的RS232接口直接同PC機/服務(wù)器的RS232接口連接起來。如選用“線路驅(qū)動放大器”，還可將兩者的通訊距離增長至1000m。

??? 2）利用多臺PC機平臺/網(wǎng)管服務(wù)器對多臺UPS進行監(jiān)控的配置方案
——利用服務(wù)器/客戶機型局域網(wǎng)監(jiān)控UPS的配置方案
它是利用通訊電纜將位于用戶原有的服務(wù)器/客戶型局域網(wǎng)中的服務(wù)器上的RS232接口與位于“N＋1”型UPS并機系統(tǒng)中第1臺UPS的RS232接口相連。然后再利用RS485通訊線將第1臺UPS的RS485接口同第2臺UPS的RS485接口相連。如此類推可直接監(jiān)控6臺UPS。
——利用SNMP/HTTP適配器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控UPS的配置方案
它采用在每臺所需監(jiān)控的UPS上增配一個SNMP/HTTP適配器，然后再將從每臺UPS的SNMP網(wǎng)卡送出的網(wǎng)線分別連接到網(wǎng)絡(luò)“集線器”HUB上的辦法來構(gòu)成網(wǎng)管監(jiān)控系統(tǒng)。在此條件下，位于互聯(lián)網(wǎng)上的各臺服務(wù)器/PC機就可經(jīng)由HUB來監(jiān)視每臺UPS的運行狀態(tài)。
??? 3）利用Modbus/Jbus系統(tǒng)構(gòu)成的智能化樓宇集中監(jiān)控系統(tǒng)來實現(xiàn)對“N＋1”型UPS并機系統(tǒng)的遠程監(jiān)控方案
它是利用Modbus“主控服務(wù)器”的RS485通訊線與“N＋1”型UPS并機系統(tǒng)中的第1臺UPS的RS485接口相連，然后再利用各臺UPS之間的RS485通訊線來形成“串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通訊網(wǎng)“。采用這種配置所能監(jiān)視的最長距離為1000m，最大監(jiān)控UPS臺數(shù)為32臺。
5艾默生網(wǎng)絡(luò)能源公司所提供機房環(huán)境調(diào)控產(chǎn)品
??? 艾默生網(wǎng)絡(luò)能源公司是隸屬于艾默生集團公司（2001年被“財富論壇"列為世界500強企業(yè)中的第323位，44年連續(xù)保持經(jīng)營業(yè)績增長的工業(yè)電氣巨型跨國公司）的60多個全資子公司之一。它是全球能向信息網(wǎng)絡(luò)用戶提供最佳的“全方位網(wǎng)絡(luò)能源”解決方案的最大供應(yīng)商。集生產(chǎn)、開發(fā)、銷售和工程施工為一體的高科技公司，它能提供的用于IDC和MDC機房所需的各種“機房環(huán)境調(diào)控”產(chǎn)品如下：
1）用于“雙總線輸入”冗余供電系統(tǒng)的自動切換開關(guān)（ATS）；
2）能實現(xiàn)6臺直接并機的全系列UPS供電系統(tǒng)（單機容量1～800kVA，并機系統(tǒng)的最大輸出功率為4800kVA）；
3）提供“計算機級接地系統(tǒng)”的精密配電柜（PPC）；
4）用于UPS“雙總線輸出”冗余供電系統(tǒng)的“負載自動切換開關(guān)"（LTS，它包括STS和SS型兩種產(chǎn)品）
5）確保兩套“N＋1”型冗余并機UPS供電系統(tǒng)處于同步跟蹤狀態(tài)的“負載同步控制器”（LBS）；
6）防雷擊，抗高能“瞬態(tài)浪涌”的抑制器（TVSS）；
7）消除“計算機型”非線性負載所產(chǎn)生的諧波干擾的隔離變壓器（Z－Z繞組型零相移變壓器，K型變壓器）；
8）確保機房恒溫、恒濕的各種力博特牌精密空調(diào)機；
9）各種－48V通信電源和蓄電池；
10）各種規(guī)格的變頻器；
11）適合中國國情的功能強大的中文化、智能化網(wǎng)管和監(jiān)控系統(tǒng)。