UPS 基础介绍

UPS购买须知的信息

在购买电池后备系统时，需要知道这些设备的以下信息：

UPS电池供电的时间长短

UPS在使用待机电源时是否向服务器提供警告系统

UPS是否包含可以消除输入的瞬态噪声的电源调节功能

电池的寿命和它的性能如何随时间而降低

在电池不再能够提供后备功率时设备是否发出警告

何时需要替换电池

一般情况下还需要了解要挂接UPS的设备的电源要求。对服务器装置而言，这可能包括CPU（和其他附加的设备）、监视器、外部路由器、集中器单元和布线中心，设备的背面提供了有关这些设备的电源要求，设备上的标牌列出了各单元使用的功率。UPS具有一个VA （伏安）额定值，即线路电压与电流（安培）的乘积。用户首先需要将要挂接到UPS上的设备的各个功率要求加起来，再去购买可以处理这么大负荷的UPS。先从要挂接的每种设备背面了解电流额定值，并将它与电压（通常为120/220V）相乘；然后，将所有设备的值加起来，再去选择一个处理能力比该负荷高出20%的UPS。

挂接到文件服务器的UPS通常需要一个附加电缆，用于在UPS使用后备电源时警告文件服务器，服务器于是将进行关机程序。请记住查问UPS供应商，确保用户的操作系统可以使用此功能。

某些供应商已经为他们的电源保护设备开发出某些高级功能。American Power Conversion的Smart-UPS系列通过一种称为PowerChute的软件控制程序为网络管理员提供诊断信息。该软件安装在服务器上并通过电缆与UPS通信，这样，管理员可以跟踪电源质量、UPS工作温度、线路频率、UPS输出电压、最大和最小线路功率、电池功率强度、线路电压和UPS负荷。 ^[6]

UPS电源蓄电池好坏判别方法如下

蓄电池的好坏判断有专用的蓄电池测量仪,但是一般的用户很少有这种仪器,都只有一只万用表.下面几点维修中判断蓄电池好坏的几点总结,以供参考.

1、从外观判断：观察外观有无变形、凸出、漏液、破裂炸开、烧焦、螺丝连接处有无氧化物渗出等。

2、 带载测量：若外观无异常，UPS工作于电池模式下，带一定量的负载，若放电时间明显短于正常放电时间，充电8小时以后，乃不能恢复正常的备用时间，判定电池老化。

3、 用万用表测量：

A 、电池放电模式下测量：测量电池组中各个电池端电压，若其中一个或多个电池端电压显明高于或低于标称电压（标称电压12V/节），判断电池老化。

B 、 市电模式下测量：电池组中各个电池端的充电电压，若其中一个或多个电池的充电电压显明高于或低于其他电压，判定电池老化。

C、 测电池组的总电压：电池组总电压明显低于标称值（以C1K电池组标称值是36V为例），充电8小时后乃不能恢复到正常值，即使恢复到正常值，放电时间达不到正常放电时间，判定电池老化。

D、电池开机测量：UPS不开机，也不要接市电，先用万用表测量电池组总电压，以C1K为例，此时电压可能在36V-40V之间，属于正常值，表笔不要离开，一直盯住万用表的指示，然后接开机键，若此时电池总电压马上降至30V以下乃至十几伏，UPS马上自动关机，关机后电压立即恢复到原有值。判定电池老化。 ^[7]

UPS为何要同交流稳压电源搭配使用？

因为中国电网存在的问题是： 电网突然停电或来电时电压不稳，忽高忽低，高电压涌流，瞬态脉冲电压过高频率误差太大，单用UPS只能解决掉电，而影响存盘使资料丢失，而无法对电波的杂质进行过滤。

针对以上，常 用解决的方法是：对电压忽高忽低，电流增加或减弱，相位不正确及电网中的杂质只能用净化稳压电源来解决。由于电网突然掉电或瞬态干扰和频率误差较大将影响系统信息的传导和重要资料被删除，需要UPS来解决。因而UPS电源要同净化稳压器一起搭配使用，才能解决电源的质量问题，才能符合计算机的要求。

行业发展特点

（1）高效率、高可靠性

由于IT 设备不断增多、用电量加剧、机房面积紧张、低耗节能需求等客观因素的存在，高效率、高可靠性的UPS 技术倍受关注。为提高UPS 运行效率，高性能电力电子器件不断被研发成功并投入实际应用，如IGBT、MOSFET、GTR、智能功率模块IPM、MOS 控制晶闸管MCT 等，变流技术也需要随着电力电子器件而更新。此外，业界正逐步推广UPS 内部多模块冗余并联运行、甚至多台UPS 组成的系统冗余运行技术，在并联运行中，当单一模块或单机发生故障时，其功能则自动转由冗余单元承担，大大提高了UPS 供电系统的可靠性。

（2）大功率化、模块化

由于IT 行业迅猛发展，数据中心的数据量也在以爆炸式的速度持续增长，随之而来功率消耗增大。UPS 一方面朝着更大功率的方向发展，另一方面为应对不间断电源容量分期扩充的需求，产品模块化已是不可阻挡的趋势。更个性化的用户需求、更庞大的数据中心规模及更高的维护成本使得UPS 已不再是单纯的不间断供电设备，针对不同行业领域的全套电源供应与管理解决方案才将倍受市场青睐。

行业内针对模块化UPS 解决方案基本形成了两个方向：一是单机冗余化，即通过多模块冗余并联构成大功率单相或者三相UPS，其可用性指标得到了质的飞跃；二是全模块化结构，即一个模块是一台完整的UPS，通过冗余并联直接构成中等功率UPS，在兼顾可用性指标的同时还具有良好的性价比。

（3）高频化

相比传统的工频UPS，高频UPS 采用功率因数校正和高频软开关技术，省去了工频电能转换环节，因此运行效率更高、对电网的谐波污染及无功消耗极小，完全能够满足国内外相关电力行业的标准要求。此外，高频电能变换装置在减小磁性部件体积和重量、降低制造成本、遏制运行噪音、节能环保等方面效果显著，因此越来越受到用户认可。目前国内外主流厂商已逐步建立起完整的产品线，相继推出了高频大功率UPS 产品，功率覆盖10KVA 到300KVA，成为UPS 技术发展的潮流。

（4）数字化、智能化、网络化

数字化技术的优势在当今信息社会中愈加明显。在UPS 产品的研发和制造过程中采用全数字化技术可有效缩小产品体积、降低生产成本、提高产品的可靠性及针对用户需求的匹配性；而数字化控制技术则会在UPS 系统运行过程中准确及时地进行信号采样、处理、控制（包括电压电流环等）、通信等工作，并将各环节的控制参数优化统一后发送给UPS 综合控制单元，从而使UPS 系统的运行更具效率，实现更简单、更稳定的通信与均流，并获取优良的电磁兼容指标。智能化主要贯穿于UPS 系统的控制、检测与通信过程中，完全由计算机管理。计算机及其外设能自主应付一些可预见的问题，进行自动处理和调整，发出预警、告警信息等。通信设施所处环境日趋复杂，增大了维护难度，对电源设备的网络化监控管理提出了新的要求。网络化技术可通过对UPS 配置与计算机互连的软硬件接口，实现计算机网络系统及数据资料的双重保护、网络远程事件记录和监测控制、故障告警、参数自动测试分析等功能，使维护人员更为轻松、安全、高效地通过互联网进行数据查询、控制等维护工作。

（5）绿色、节能、环保

在世界能源格局变化加剧，国际油价剧烈震荡，全球能源供应紧张的形势下，节能环保已成为UPS 厂商进行产品技术创新的指导原则。对UPS 而言，输入功率因数的高低表明其吸收电网有功功率的能力及对电网影响的程度。降低电源的输入谐波，不但能改善UPS 对电网的负载特性，减少给电网带来的严重污染，也能降低对其他网络设备的谐波干扰。目前已有许多UPS 厂商推出的产品功率因数接近1，可最大限度地减少无功功率的消耗。UPS行业有利因素分析

1、有利因素

（1）市场需求不断扩大

UPS 广泛应用于信息、通信、电力、金融、政府、制造业、交通运输、医疗生、公共安全等众多领域。随着信息产业在国民经济中的地位越来越重要，我国将进一步加大在各行业特别是信息、通信、电力、金融、政府、制造业、交通运输、医疗卫生、公共安全等领域的信息化建设投资，下游领域信息化建设步伐的加快，必然带动市场对UPS 的需求.

（2）国际产业转移的发展机遇

近年来，发达国家和地区加速向我国进行制造业转移，国际著名厂商如伊顿、施耐德、艾默生、西门子等均在我国投资设厂。前瞻性较强的本土企业将充分把握住国际产业转移的大好机遇，学习世界前沿技术和管理理念、引进高端人才和先进设备、扩大生产规模、提升产品质量、降低成本、积累经验，逐步提高国际市场份额。

（3）工业化、信息化建设促进技术更新

我国正处于工业化、信息化建设的关键时期，众多行业领域对UPS 的巨大需求量促使厂商们在高效、节能、环保等方面进行技术创新，不断推出新产品，在满足不同行业需求、促进国民经济发展的同时，也推动了电力电子技术的进步，激发了UPS 行业内的良性竞争。

（4）产业政策扶持

电力电子装置制造业属于国家重点扶持的高新技术产业，近年来，国家颁布了一系列发展政策和发展规划以鼓励本行业的发展，具体情况请参阅本章节“二、本公司所处行业的基本情况——（一）行业主管部门、监管体制与主要法律法规及政策”。

编辑本段行业不利因素

（1）技术基础薄弱

UPS制造商只有掌握核心技术，并具备自主研发及创新能力，才能取得发展的主动权。目前国内多数中小规模厂家普遍缺乏大功率电源控制技术、电路保护技术、系统集成技术等核心技术，部件和整机的制造工艺水平距离标准化大批量生产的要求较远，在设计能力、工艺技术及新材料应用研究等方面也与国际先进水平差距较大。此外，国内厂商对于信息化建设的投入大都停留在基础硬件方面，软件投入相对不足，对现有网络和信息资源的利用不够，导致产品竞争力不强，企业发展受到限制。

（2）原材料价格波动，少数电力电子器件依赖进口

近年来，国际市场的铜、铅、钢材等基础原材料价格波动较大。尽管可与下游客户协商调整价格，进行成本转移，但总体而言，原材料价格的波动将为UPS厂商带来一定的成本控制压力。此外，生产高端UPS 产品所必需的部分电力电子器件主要依赖进口，生产成本偏高、外币汇率波动等因素也会在一定程度上阻碍本土厂商的发展。

不间断电源解决方案

方案总述

电力操作电源是为电力系统中控制和保护设备提供独立电源的设备。同时，一些重要的动力负荷电源，如保证发电机组，大型厂用电设备起停的润滑油泵电源系统，氢密封油电系统电源，主要的热工动力电源，以及UPS不间断电源和事故照明电源系统等，由于安全性和可靠性要求极高，需要采用与控制电源系统同等可靠的直流电源系统供电。因此，电力系统直流操作电源对于可靠性的要求极高。无论是大型枢纽变电站，中小型变电站站，还是核电站，水、火力发电厂等，均要求直流供电系统的高可靠性。通过对电源系统的的合理设计，各分立部件的可靠性保证及协同工作，以及冗余配置方案，可以满足电力系统对于直流操作电源系统的高可靠性要求。

解决方案

图示为完整的工程解决方案示例。整个系统的能源由市电与蓄电池组共同提供。

电厂是一个自动化程度很高的特殊生产企业，自动化的生产设备依赖于供电系统的安全、稳定运行。

在现代化的发电厂中，大容量机组发电机的DCS控制系统，包括各种热工自动装置，如自动调节用组装仪表、汽轮机电液数字调节装

置、锅炉联锁及安全监察系统FSSS、汽机监视仪表（TSI）、协调控制系统（CCS）等，都需要有一个可靠的电源，该电源要

求无论在机组本身厂用电中断还是电网故障时，都不应中断供电，这就要求大容量机组中不但有可以使机组安全停机的事故保安电源，

而且要求有一个为控制、监视装置及事故后状态参数记录装置提供高供电品质且不间断供电的交流不停电电源。

解决方案

1、DCS系统电源保护方案：

易克赛公司的DL31系列电力专用电源采用1+1的冗余供电系统，针对电力系统应用负载及环境，运用先进技术制造的工业级交流保护电源，能够充分满足电力DCS系统等负载对供电可靠性的要求。 （图：DL31电力UPS应用方案）

方案的优点：

1） 为电力行业量身定制的专业型UPS，适应电力行业内部的恶劣电网环境，既满足了电力行业的负载需求，又可以让用户不必再为负载的三相不平衡而烦恼。

2） 1+1冗余并联的工作方式，让本来已经很可靠的供电系统再增加一把安全锁，满足电力行业用户对UPS高可靠性指标的极限需要。

3） 充分利用电力行业的220V/110V大容量电池组，可最大限度的延长UPS的后备时间，并节省电池组的安装空间和前期投资。

4） 选配旁路隔离变压器，实现输入与输出的完全隔离，并可保证输出的零地电压<1V。

5） 丰富的干接点监控信号，可纳入电厂自身的DCS监控系统；出现问题，及时上报，便于值班人员对UPS的实时监控 ^[11]

大型数据中心解决方案

大型数据中心的基础设施系统主要分电源、环境控制和机房监控管理系统。由于大型数据中心承载企业、集团、机构的核心业务，重要性高，不允许业务中断。因而大型数据中心一般根据TIA942标准的Tier4标准建设，可靠性要求99.99999%以上，以保证异常故障和正常维护情况下，数据中心正常工作，核心业务不受影响。

1、电源系统，通常选用多路市电源互为备份，并且机房设有专用柴油发电机系统作为备用电源系统，市电电源间、市电电源和柴油发电机间通过ATS（自动切换开关）进行切换，为数据中心内UPS（不间断供电电源）、机房空调、照明等设备供电。由于大型数据中心业务重要性，通常采用双母线的供电方案供电，满足大型数据中心服务器等IT设备高可靠性用电要求。双母线供电系统，有两套独立UPS供电系统（包含UPS配电系统），在任一套供电母线（供电系统）需要维护或故障等无法正常供电的情况下，另一套供电母线仍能承担所有负载，保证机房业务供电，确保数据中心业务不受影响。在UPS输出到服务器等IT设备输入间，选用SPM（服务器电源管理器）进行电源分配和供电管理，实现对每台机柜用电监控管理，提高供电系统的可靠性和易管理性。对于双路电源的服务器等IT设备，直接从双母线供电系统的两套母线引人电源，即可保证其用电高可靠性。对于单路电源的服务器等IT设备，通常选用STS（静态切换开关）为其选择切换一套供电母线供电。在供电母线无法正常供电时，STS将自动快速切换到另一套供电正常的母线供电，确保服务器等IT设备的可靠用电。

2、环境控制系统，通常选用机房精密空调对数据中心的环境调节，确保服务器等IT设备的运行环境。对于发热量大的服务器等IT设备，通常选用高通孔率（一般大于70%）网孔门的机柜，提高机柜进出风量；将机柜面对面、背对背布置，在机房内形成冷热隔离的风道，提高制冷效率；空调采用下送风方式，确保机房送风均匀，提高制冷效率。

在某些功率密度特别高场合（发热量超过5kw/机柜），往往容易产生局部热点，形成故障隐患。为消除局部热点，需要采用相应的高热密度解决方案，如开放式方案即为在局部热点发生处加装制冷终端XD，加强局部制冷能力，以消除局部热点；封闭式方案即为高功率密度设备放置在封闭机柜内，通过机柜内制冷循环，高效率制冷散热。

3、机房监控管理系统，大型数据中心需要对电源、空调等设备运行状态进行管理，同时还需要对机房内环境，如温湿度、漏水、烟感等参量进行监控，确保数据中心工作在一个正常的范围之内。并对数据中心设备运行参数和环境量实时监控和管理，同时远程监控和管理，实现机房无人值守。