机房UPS设计专业方案.doc

xxxx企业机房UPS设计方案

北京xxxx科技股份
12月

目录
一、系统需求 3
二、UPS设计概述 4
三、UPS系统设计 5
四、施工安装 14
五、售后服务 16

一、系统需求
为确保信息系统安全，UPS间建设尤为关键。因为供电系统中不可避免存在如供电中止、电压浪涌、电压陷落、波形畸变、频率漂移、连续过压、连续低压、瞬间过电压和噪声干扰等情况，这些情况中任一出现必将造成整个供电系统不稳定，尤其是对通信网络信息设备轻则工作犯错、通信失败，重则设备损坏、数据丢失、系统瓦解。作为网络信息系统关键服务器及通信设备能否稳定地工作，取决于电源系统能否提供高质量、稳定电源。设备最大功率统计以下：
序号
名称
功率（kw）
1
Sut-Total
35
2
Total with 20% increase
42
增加UPS关键为服务器等数据通讯设备提供后备电源，依据需求，对服务器等关键设备提供约为1个小时供电时间。
同时，还要求UPS还含有网络监控功效，UPS工作情况能被系统管理员随时掌握。一旦UPS出现异常，能够经过多个方法通知把信号传达成工作人员办公室、保安室；同时采取短信息方法通知相关责任人。

二、UPS设计概述
2.1、编制目标
本文件用来描述xxxx机房电源处理方案，关键对确保监控中心服务器设备、网络设备及视频设备用电安全。对UPS设计进行了总体说明，并作为甲方、监理、教授监督施工依据。
2.2、编制依据
1、《通信用不间断电源-UPS》YD／T 1095－国家信息产业部
2、《信息技术设备不间断电源通用技术条件》GB／T 14715
3、《不间断电源设备》GB／T7260-1987
4、《通信电源设备安装设计规范》YD5040－97
2.3、设计标准
1、高可靠性：
这是系统设计最关键基础、是用户设备稳定工作关键保障。
2、技术优异性：
UPS系统应含有现在优异技术，并能满足未来发展需要。
3、良好管理性：
UPS含有直观状态显示和方便操作、含有远程监控和管理能力。
4、良好维护性：
UPS系统含有故障自动检测和报警能力；
尤其含有良好维护性并保护用户对电池系统投资。
5、 最好性能价格比：
UPS系统含有良好性能和相对较低价格，满足用户投资需求。
三、UPS系统设计
3.1、UPS主机选择
考虑到UPS关键为服务器等数据通讯设备提供后备电源，依据用户需求，对服务器等关键设备提供为1个小时供电时间。机房负载约40KVA，根据用户现场最大负载计算，考虑到UPS运行效率在80%左右，需要选择48KVAUPS机头。
本设计为新装48KVA UPS相结合，对机房设备进行供电。
依据以上需求，我们为用户选择了美国APC企业英飞系列中ISX48KVA UPS电源，标准配置输出隔离变压器，降低共模干扰，最大程度提升系统可靠性；电池采取铅酸免维护电池。
3.2、后备电池选择
机房新建UPS所供负载大约40KVA，需要采取48KVAUPS机头。48KVAUPS机头充电电压为384V，需要选择12V单体电池为384/12=32只。依据方案需求我们为xxxx机房电源处理方案配置UPS系统采取ISX48KVA 三进三出在线式UPS ，配置天利电池12V100AH长寿命铅酸免维护电池，满足用户要求服务器及网络设备延时1小时需要。
UPS后备时间计算方法以下：
放电电流=S*COS∮/每组电池数*电池平均放电电压*逆变效率
注释： UPS输出功率48KVA ，S为实际负载约为40KVA，计算机负载功率因数COS∮为0.8，每组电池数为64，电池单体数为1，UPS逆变效率为0.95，当UPS单机负载40KVA时，在负载为计算机负载情况下，满足1小时电池后备工作时间共需12V100AH 64只单体电池。
3.3、UPS设备间部署及承重设计说明
3.3．1 设备重量
需要放置设备包含APC UPS一套（含主机和电池等），，具体电池数量、重量见下表。
1) 新增 UPS主机柜重量及体积：
名称
配置说明
数量
重量（kg）
UPS主机柜
48KW
1
440
电池
12V100AH
64
40kg/块
每个电池柜放置16块电池，重量累计790kg（含柜子）。
有4个电池柜。每个电池柜底面积（深×宽mm）：0.9×0.8＝0.72m2

3.3．2 设备间散力架铺设说明
散力架采取50mmX50mm 5mm厚U型槽钢，焊接成7000X850mm承重网，4个电池架排成一排和承重网焊接成一体。有效面积为5.95平方米。
3.3．3 UPS设备摆放说明
APC UPS按4个电池柜，每个电池柜放置16块电池，重量累计1000kg。
占地面积（深×宽mm）：0.45×0.475×＝0.2375m2。APC配置有4
个电池柜，每个电池柜放置16块电池，重量累计1000kg。占地面积（深×宽mm）：0.9×0.8＝0.72m2。
设备重量总计：=440＋150x4＋640×4＝3600千克
承重总面积为： =7X0.85=5.95平方米
单位面积承重：=3600 / 5.95=605千克/平方米。
经过测算，UPS设备间敷设散力架后单位面积承重为605千克/平方米，小于1500千克/平方米。
3.4、APC UPS产品特点
3.4．1 全方面提升系统可靠性专业设计
Ø 采取第四代IGBT功率器件及多重保护技术
Ø 优异双DSP全数字技术，整机不需任何可调电阻，抗干扰能力强，无老化漂移问题
Ø 优异分布式直接并联技术确保了在线扩容和系统冗余
Ø 专业UPS防雷技术，内置D级防雷
3.4．2 优异输入特征
Ø 超宽输入电压范围(-45%~+15%)，可适应恶劣电力环境
Ø 宽频率输入范围(50Hz±10%)，确保了发电机供电时UPS稳定运行
Ø 低直流母线纹波，延长电池寿命
3.4．3 优异输出特征
Ø 采取高精度矢量控制逆变技术，输出电压稳压精度高，动态响应快，且畸变率低
Ø 带三相100%不平衡负载能力
Ø 含有很强过载能力及抗冲击能力
3.4．4 智能化电池管理
Ø 依据电池放电曲线自动调整放电终止电压，避免固定设置造成电池过分放电
Ø 基于温度赔偿智能化充放电电池管理，延长电池寿命50%以上
Ø 定时自动进行电池自检，确保电池可靠工作
Ø 正确估计电池后备时间
3.4．5 完备本机监控管理
Ø 自适应UPS并机层通讯，无需任何附加设备，能够经过任意一台UPS监测并机UPS系统信息
Ø 单机提供8路输出及6路输入继电器接点
Ø 支持RS232、RS485、SNMP、MODEM多个后台通讯方法
3.4．6 超强网络管理功效
Ø 优异SNMP卡及其相关软件，兼容10M/100M以太网，支持SNMP、HTTP、TFTP、TELNET、TTYP等协议，监控软件含有电源事件统计和分析功效，灵活多样组网方案，可实现在Internet/Intranet上远程监控
Ø UPS系统含有自诊疗、自保护功效，能够实现声光、E-mail和BP机报警
3.4．7 人机界面友好，便于操作和维护
Ø 大屏幕液晶显示
Ø 操作简单，“一键开机”
3.4．8 适合中国用户UPS
Ø 性能价格比高：实用、够用、好用UPS。
Ø 安装、维护简便：配件价格廉价，维护成本低。
Ø 致力和UPS行业多年APC集团遍布全国三十多个城市销售、服务网为中国用户提供完善电源处理方案及细致售后服务。
3.4．9 方便网络监控
¨ 支持Windows NT SerVice function
¨ 可无限扩充多国语言
¨ 自动以电子邮件发送警讯
¨ 自动以呼叫器传呼警讯
¨ 可透过TCPIP或Internet进行网络远程UPS监控
¨ 自动侦测市电中止及UPS电池低电位
¨ 可弹性设定自动开关机时间
¨ 实时以图形显示UPS状态，如温度、电压、负载、频率...等。
¨ 广播警告讯息
¨ 可设定关机倒数时间和每次警告之间间隔时间
¨ 可设定UPS 诊疗性自我测试时间
¨ 离开系统前自动关闭及存放应用程序
¨ 统计及分析电源状态

3.5、APC UPS运行描述
3.5．1 正常工作模式描述：
在主路市电正常时，UPS首先经过整流器、逆变器给负载提供高品质交流电源；其次经过整流器为电池充电，将能量储存在电池中。原理框图见图示1。

图1 正常工作模式
3.5．2 电池工作模式描述：
当主路市电异常时，系统自动无间断地切换到电池工作模式，由电池经过逆变器输出交流电向负载供电。市电恢复后系统自动无间断地恢复到正常工作模式。原理框图见图示2。

图2 电池工作模式
3.5．3 旁路工作模式描述：
旁路工作方法有两种，一个能自动恢复到正常工作模式；另一个需人工干预才能回到正常工作模式。
在超出逆变器过载能力、逆变器受大负载冲击等情况下，系统自动无间断切换到静态旁路电源向负载供电。过载消除后，系统自动恢复正常供电方法。
当用户关机，或主路市电异常且电池储能耗尽，或发生严重故障等情况下，逆变器关闭，系统会切换并停留在旁路供电工作模式。以后若需恢复到正常工作模式，则需要用户重新开机。原理框图见图示3。

图3 旁路工作模式
3.5．4 维修旁路模式描述：
需要对UPS系统及电池进行全方面检修或设备故障维修时，能够经过闭合维护开关Q3BP，将负载转向维修旁路直接供电，以实现对负载不停电维护。维修时需要断开UPS内部主路输入开关Q1、旁路输入开关Q2和电池输入开关和输出开关Q5，实现UPS内部不带电而对负载仍然维持供电维修工作模式。原理框图见图示4。

图4 维修工作模式
3.6、UPS网络管理
伴随计算机互联网络发展，“网络就是计算机”趋势日益显著，要让信息实时通畅并为人所共享将至关关键，而网络高速建设和广泛普及，甚至宽带到户、宽带到桌面逐步实现，未来世界中互联网络充足利用程度、有效信息交互容量和大家对网络依靠程度全部会大大增加。而网络是一个数字化电子环境，高质量供电乃是网络正常运转基石和源泉，所以要保护网络首先是要保障整个网络高品质电源环境，保障不仅是主机（HOST）、路由器（ROUTER）、交换机（SWITCH）、集线器（HUB），还包含一切能让网络正常运行关联设备高品质、高可靠供电，所以智能化不间断电源——UPS便成为高品质网络必不可少一员。同时，伴随UPS在保护网络运转，确保网络高可靠、高可用、网络服务优质稳定、信息传输和数据业务永不间断中所起关键作用，对其可靠监控和有效管理利用，并实现智能化、自动化、高效率低成本维护管理，就成了必需考虑和面正确问题。经过APC管理软件，能够实现已集中管理和远程监控全部工作在网络中智能UPS，并提供一整套完善、可靠、有效网络监控管理方案成为APC提供深入高端服务技术特点。
同时APC还推出手机短管理模式，手机短信以其简练、方便、即时、可靠等特点被广泛推荐。大容量UPS作为关键设备电源支撑，其运行稳定可靠对用户系统安全有至关影响；所以用户期望立即了解到UPS运行异常状态。MobileMate利用成熟移动通信方法，经过手机短信让用户管理人员对UPS运行情况了如指掌。
经过APC厂家管理软件进行网络管理。经过串行通讯建立UPS和服务器之间建立一个事件/响应通讯机制。当发生紧急电源故障时，UPS向被保护服务器发送事件报警，而此时服务器上软件将根据事件类型及相对应设置决定需要进行响应。其关键功效是：在UPS故障或电池立即耗尽时，完成对UPS保护服务器实现操作系统安全关闭，保护用户系统及数据安全性。两台UPS机头分别安装一台网络适配器，经过网络适配器连接入集团局域网里。而且不需要专门pc。管理人员能够在自己pc上安装UPSilon 进行管理。
适适用于多种操作系统。Windows 95/NT//xp、NoVell Netware/IntraNetware、Macintosh、LAN SerVer、OS/2 Warp、IBM AIX、Solaris、Sun OS、UnixWare、SCO Unix、SGI Irix、HP-UX 、Digital Unix(True64)、VMS on VAX、OpenVMS on AXP or VAX、Linux、Unisys Unix等。
网络管理连接图以下：

网络管理功效介绍
1） UPS异常发送手机短信通知，如市电中止、UPS故障、旁路；
2） 同时向多台手机发送短信告警通知；
3） 完善用户管理权限功效，确实保护监控安全可靠；
4） 实时时钟，可统计一定数量UPS运行历史事件、历史数据，以供管理员查询和分析；
5） 实现不一样告警发送不一样手机；
6） 实现计算机负载危机保护功效，在UPS故障时将计算机系统安全存盘并退出，以保障计算机数据安全；
7） 安排UPS定时开/关机，定时放电测试；
8） 告警简练明了，支持纯汉字信息，内容包含设备名称、故障描述、发送时间；
9） 设定UPS在一些紧及（如环境过温）情况下自动关闭UPS，以保护关键设备和UPS安全。
3.7、UPS声光报警功效
主机报警信息立即地传到保安室和监控室，声光报警提醒相关人员。
具体报警信息相关以下：
主机干接点报警信号输出功效说明：
在UPS输入端子区下方，有REMOTE（远程）和 RS232 接口：
15pin 母座标为REMOTE.
15pin 远程信号 接口（ REMOTE）.

接口信号以下：
Nr. 1 辅助电源 12Vdc 80mA(max)
Nr. 3 报警信号接口
Nr. 2 关闭逆变器和UPS控制信号
The pin arrangement of the connector is as follows (see figure opposite):
电池低
电池放电
旁路/故障
接触位置表示没有报警 (NORMAL OPERATION).
触点信号电流为0.5A42V.
远程命令
两个命令以下：
转旁路关闭逆变器，连接8针和15针（2秒后）
UPS 锁住命令，连接7针和15针（2秒后）
3.8、UPS电源设备清单
新增48KVAUPS要满足1小时供电时间，需配用（12V）电池（64）块，电池柜（4）个，总重（3600）千克。
电源具体配置清单以下：
APC 60KVA UPS配置清单
项目
设备名称
型号、描述
数量
品牌
　备注
UPS
主机
APC主机
1
APC

电池开关盒
60KVA电池开关
1

声光报警装置
特殊定做
1

短信报警平台
mobile mate
1
APC

管理软件

1
APC

网络适配器

2
随主机附件

电池系统
电池
12V/100AH
64
天利

电池柜
特殊定做
4

电池电缆
BVR50MM2
一套

四、施工安装
4.1、设备安装
4.1.1空间要求
因为电源安装在新办公楼二层，因要求电源后备时间1小时，电源及后备电池占用底面积较大，设计时不仅考虑电源系统承重要求，而且还留出了充足电源使用面积。设计标准以下：
· 机器前必需留有最少一米空间，便于维护。
· 在机器后部和墙边留有最少20CM空间，以利于风机空气流动，风机维修时最少40CM维修空间。
· 机器上不能放置其它物品。
电池柜可放置于UPS机柜旁边，前后左右和上净空要求同UPS机柜，一样避免阳光直射、液体或异物掉落。
4.1.2环境要求
RT 系列UPS最好安装在无导电杂质装有空调独立房间内，因为可能性噪音干扰提议不要安装在办公室内，操作环境必需清洁，干燥并受到保护，空气须无灰尘和腐蚀性气体，系统运行时还必需保持空气流通，考虑到我们UPS间可供选择房间只有食堂旁边位置，UPS隔墙应该绝对不能够留有缝隙，绝对不能够让食堂潮湿气体经过缝隙进入UPS间。安装RT UPS环境必需符合以下条件：
1） 运行相对湿度：0—95%，不结露。
2） 运行温度：0摄氏度-----40摄氏度。
3） 注：要求UPS间环境为无水，不得安装液体灭火装置
4.1.3 配电要求
尤其注意！
l 全部电源线和控制线只能由持证电工在APC授权工程师督导下进行安装连接，全部输入、输出和紧急电源关断布线必需符合国家电气标准。
l 提议为UPS电源布线时使用柔性护套，这么易于维护和保护线路。
l 防雷接地到C级
l UPS房间内部强弱电分开敷设，避免交叉干扰，具体敷设依据现场条件而定。
4.2、主机线缆敷设要求
4.2.1、UPS输入和输出线径尺寸以下（括号内为最大线径）:
线径 [mmq]
输入

输出

L1-L2-L3/N
PE
L1/L2/L3/N
48 KVA
35(50)
16(50)
35(50)
UPS主机内部输入和输出接线方法以下：

4.2.2 保险容量

内 部 保 护
UPS Type
自动断路器
开关
电池熔断丝
旁路熔断丝
最大输入电流.
输出电流
[KVA]
输入整流器
旁路输入

[A]
[A]

SWIN
SWBY
SWOUT
SWMB
FB1/2
FSCR

Nominal
60
100A(3P) type C
100A(3P) type C
100A(3P)
160A(NH0)
32A (gG) 10x38
100
87

五、售后服务
自安装验收之日起，主机均享受2年无偿保修服务。本保修内服务条款适适用于保内设备，及用户购置年度续保设备。人为损坏和不可抗力造成损坏不在保修之列。
5.1、保内服务项目说明
质量确保：主机质保2年，电池质保三年
5.2、培训
我企业中国工程技术部向用户提供培训分为两个层次：
A. 用户现场培训：由现场服务工程师在开机验收现场进行。其目标是经过现场培训使用户操作人员掌握正确操作步骤，方法，初步故障识别，描述和日常维护关键点（无偿培训）
B. 定点集中培训：由专业培训老师集中开班进行（收费另商）。地点：北京（待定）。
培训老师：董成进；
教材：自编教材及上机操作（见课程表）；
考评标准：熟练掌握UPS基础操作，简单故障排除，日常维护。
培训课程表以下：
UPS基础原理和发展趋势
2课时
产品介绍
2课时
UPS 日常操作
2课时
UPS日常维护
2课时