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臺達高智能、容錯UPS的發展趨勢

來源: 編者:張彥和 發布時間:2010-09-14

摘要:人們對UPS需求的改變引導著UPS不斷地發展變化,現階段智能、容錯是UPS的發展趨勢
關鍵詞:智能 容錯 海福 HIFT
Abstract:
Keyword:

  縱觀UPS的發展歷史,由動態到靜態、由工頻到高頻、由低指標到高性能 ……,短短幾十年發生了巨大的變化,是什么原因促使它這樣發展變化呢?

 

首先,人們的需求是UPS發展變化的原動力,需求的變化決定著UPS的發展方向。當市電頻繁中斷,使生產無法正常進行時,人們需求一種不斷電的裝置,于是出現了初級的動態式UPS;當UPS的使用場所和應用范圍發生變化時,人們需求一種更輕便、更靜音的UPS,于是出現了靜態式的工頻UPS;當人們越來越追求效益、越來越重視節能環保時,人們需求效率更高、節能指標更好的UPS,于是出現了高頻UPS ……

 

其次,技術進步和元器件的更新換代是UPS發展變化的客觀保障。IGBT、高性能磁性器件、CPUDSP等功率和控制組件的出現,以及PFCPWM波等控制技術的成熟和廣泛應用,使UPS的高功率密度、高效率、低成本、低污染等特性得以實現。

 

第三,計算機和網絡技術的高速發展使UPS的需求量快速膨脹,這為UPS的發展變化提供了難得的歷史機遇。

 

這三者之間相互作用,共同促進UPS的快速發展,但其中最重要、起決定性作用的因素還是人們的需求,離開了需求,技術再高,元器件再好,人們也不一定會想到將其應用到UPS中去,即便是應用了也不一定會得到市場的廣泛采用。總之,沒有需求就沒有市場,人們的需求變化引導著UPS的發展趨勢。

 

那么現階段人們需要什么樣的UPS呢?

經調查,目前人們對UPS的需求主要集中在以下五個方面:

    1.要求可靠,有沒有從來不壞的?

2.強調可用,有沒有壞了馬上就能修好的?

3.需要擴容,有沒有不加限制配置靈活的?

4.投入運行,有沒有成本比別人都低的?

5.強化管理,有沒有功能實用實施簡便的?

其實,這五個方面基本可歸納為兩點----智能、容錯。

 

人們最重視UPS的可靠性,那么有沒有從來不壞的UPS呢?沒有!不僅沒有,和整個供電系統的其它環節比較起來,UPS還是最容易壞、最不可靠的。

 

來自IEEE美國電氣與電子工程師協會的一組數據顯示:電池的MTBF(平均無故障時間)是1402524小時,斷路器的MTBF2502878小時,接線端子的MTBF22993791小時,而帶靜態旁路UPSMTBF只有156362小時,也就是15萬多小時,比系統中的電池、斷路器、接線端子等環節都低。可能有人會說,15萬小時相當于20年的時間,可靠性已經很高了呀!其實,MTBF雖然科學,但是不可信,因為它無法測量,僅代表設備的平均無故障時間,而每次發生故障的具體時間是不確定的,即使是MTBF20年的設備,也可能在開機運行的第一周就發生故障。

 

既然沒有從來不壞的UPS,那么人們就只能退而求其次了:能不能使UPS故障后對負載的影響達到最小,甚至沒有影響呢?能不能使故障UPS快速修復呢?為了滿足第一個需要,人們采用了串聯熱備份、1+1或者N+1并聯冗余,雙總線甚至三總線等復雜的系統解決方案。其實,方案越是復雜,故障點就越多,系統故障率也就越高,人們花巨資設法建立復雜UPS系統的目的就是為了提高系統的容錯性。

 

容錯是一種能力,即UPS能夠容忍故障的能力。最能體現UPS容錯能力的指標是可用性,可用性衡量的是系統提供持續服務的能力,對于可用性高的UPS系統,當UPS發生故障時,不會影響系統的繼續運行,并且可以快速修復。隨著信息化的發展,人們對供電要求越來越高,一年365*24小時不能斷電,所以對UPS的需求也正在由可靠性向可用性轉變。可用性的公式如下:

 

從公式中可以看出,要想提高可用性就必須提高UPS的平均無故障時間(MTBF)或者降低UPS的平均維護時間(MTTR)。實際上要想提高UPS單機系統的可靠性是很困難的,它受到很多因素的制約。而通過降低UPS的平均維護時間(MTTR) 提高UPS的可用性卻是很有效的。

 

容錯的核心是系統內部資源冗余,而資源冗余的技術支撐是模塊化。串聯熱備份、并聯冗余,雙總線甚至三總線等方案正是通過各UPS間的相互冗余達到系統容錯的。但是為達到這一目的所付出的采購、運營和維護成本等代價也是昂貴的,并且即便如此,仍然不一定滿足人們對“故障UPS快速修復”的需求,因為這些系統的模塊化程度還不夠高。以臺達海福(HIFT)系列UPS為例,真正的模塊化UPS在容錯方面具備下述優點:

1.最高的系統可靠性。當UPS容量一定時,負載越輕,模塊冗余的數量越多,而等容量的單機或者1+1并機是無法隨負載變化而提高系統冗余度的。例如,對于由520kVA模塊組成的4+1冗余模塊UPS,當負載只有75%時,系統配置就變成了3+2,此時其可靠性比同容量配置的1+1并機系統高出20倍。

 

2.最快的修復時間。在N+X的冗余模式下,可以在線更換故障模塊,系統修復時間完全可控,不會影響系統的正常運行, MTTR接近于0 不僅如此,模塊標準化的返廠維修還可以降低再發生故障率500-2000倍。

 從以上兩點結合可用性公式可以看出,模塊化UPS具有最高的可用性,也就是說其容錯能力最強。具有低成本、高效率、高可靠性,并且能夠快速修復的容錯性UPS必將成為UPS的發展趨勢。

在目前的實際應用中,UPS容量的過度配置已經成為常態,甚至30kVA的負載配置160kVAUPS都不足為奇,這主要是因為以下幾點:

1.負載擴容較快,如果設計人員設計了在一開始容量就不足的UPS,其犯的錯誤是不可饒恕的。

2.在設備運行期間增加UPS容量的成本非常高。

3. 在設備運行期間增加容量會造成嚴重的、無法估量的停機風險。

過度配置給用戶帶來的成本是巨大的,這不僅僅體現在初期的購置成本上,還體現在其它的一些相關方面。比如空調的購置成本、運營成本、設備的安裝成本、資金的時間成本等等。模塊化UPS可以隨著業務的增長逐步擴容,最大限度地節省資源。能夠不加限制地靈活擴容這一智能特性正成為人們對UPS的需求之一。

 

除了初裝成本,人們對UPS的運營成本同樣關注,這一點主要體現在UPS的效率上。

因為UPS的效率高低不僅決定了自身耗電的多少,還直接影響到制冷成本。節能降耗是當今世界的熱門話題,很多行業或單位已經制定了節能減排的硬指標,能夠低排高效地運行這一智能特性也已成為人們對UPS的重要需求之一。

 

在節能減排方面,臺達的海福(HIFT)系列UPS做的也特別優秀,我們不妨以此為例加以說明。當負載在15%時,海福UPS的整機效率已經超過90%,當負載在27%時,它的整機效率已經達到94%。輕載高效是一個非常實用的智能特色,因為UPS在大多數情況下都工作在較低的負載狀態下,它能給用戶帶來的好處可通過以下例子看出來。

假設UPS功率為120kVA,帶載30%,那么單臺UPS每年的耗電量如下表:

 

從中可以看出,效率為94%的海福系列UPS與效率只有88%的普通UPS相比,每年可以節省近2萬度電,若以一度電1.8元計算,每年可以節省近4萬元人民幣,而這還沒有計算因UPS效率提高而節省下來的制冷費用。 所以說是效率一小步,節能一大步。

 

目前,UPS的管理功能也越來越受到人們的重視,因為人員的成本越來越高,UPS的管理功能是否智能直接影響到設備運營成本的高低,甚至會直接威脅到系統的安全。一條地鐵線二十幾個站,不可能在每個站都放一個維護人員,青藏鐵路海拔四五千米以上,不可能在那里長期派人值守,所以說UPS的智能管理功能已變的非常重要。

 

UPS的管理功能不只是UPS對于自身的管理功能,還包括UPS對機房動力環境監控的管理功能,包括機房內的溫濕度、門禁、煙霧、火警等等。目前能夠實現自身管理功能的UPS已經非常普遍,機房的動力環境監控也可通過專門的動力環境監控系統實現,然而復雜而又昂貴的專用監控系統是人們難以接受的,智能的機房動力環境監控功能是人們對UPS的又一需求。

 

總之,隨著人們需求的變化,可快速修復的容錯能力以及包括擴容方便、運行高效、管理全面的智能特性必將成為UPS的發展趨勢。 在這方面臺達的海福(HIFT)系列UPS走在了所有品牌UPS的前面,它緊貼客戶需求,定位明確,可插拔更換修復和冗余配置的模塊化系統達到了UPS可用性的最高級別,重點強調最快的系統修復時間、最高的可靠性、最經濟的投資策略、最低的運行成本以及最全面的動環監管,集中體現了客戶的核心價值,是一款名副其實的高智能容錯的UPS               



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