机房UPS设计方案

xxxx公司机房UPS设计方案

北京xxxx科技股份有限公司

2012年12月

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)

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一、系统需求

为保证信息系统的安全，UPS间的建设尤为重要。由于供电系统中不可避免的存在如供电中断、电压浪涌、电压陷落、波形畸变、频率漂移、持续过压、持续低压、瞬间过电压和噪声干扰等情况，这些情况中的任一出现必将造成整个供电系统的不稳定，尤其是对通信网络信息设备轻则工作出错、通信失败，重则设备损坏、数据丢失、系统崩溃。作为网络信息系统核心的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、稳定的电源。设备最大功率统计如下：

序号名称

功率（kw）1Sut-Total35

2Total with20%increase42

增加UPS主要为服务器等数据通讯设备提供后备电源，根据需求，对服务器等重要设备提供约为1个小时的供电时间。

同时，还要求UPS还具有网络监控功能，UPS的工作状况能被系统管理员随时掌握。一旦UPS出现异常，可以通过多种方式通知把信号传达到工作人员办公室、保安室；同时采用短信息方式通知相关负责人。

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二、UPS设计概述

2.1、编制目的

本文件用来描述xxxx机房电源解决方案，主要对保证监控中心服务器设备、网络设备及视频设备的用电安全。对UPS设计进行了总体说明，并作为甲方、监理、专家监督施工的依据。

2.2、编制依据

1、《通信用不间断电源-UPS》YD／T1095－2000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／T14715

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、设计原则

1、高可靠性：

这是系统设计最重要的基础、是用户设备稳定工作的重要保障。

2、技术的先进性：

UPS系统应具备目前先进的技术，并能满足未来发展的需要。

3、良好的管理性：

UPS具备直观的状态显示和方便的操作、具有远程监控和管理能力。

4、良好的维护性：

UPS系统具备故障自动检测和报警能力；

特别具有良好的维护性并保护用户对电池系统的投资。

5、最佳性能价格比：

UPS系统具备良好的性能和相对较低的价格，满足用户的投资需求。

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三、UPS系统设计

3.1、UPS主机的选择

考虑到UPS主要为服务器等数据通讯设备提供后备电源，根据用户需求，对服务器等重要设备提供为1个小时的供电时间。机房的负载约40KVA，按照用户现场最大负载计算，考虑到UPS运行的效率在80%左右，需要选择48KVA的UPS机头。

本设计为新装48KVA UPS相结合，对机房设备进行供电。

根据以上需求，我们为用户选用了美国APC公司英飞系列中的ISX48KVA UPS电源，标准配置输出隔离变压器，降低共模干扰，最大程度提高系统的可靠性；电池采用铅酸免维护电池。

3.2、后备电池的选择

机房新建UPS所供负载大约40KVA，需要采用48KVA的UPS机头。48KVA的UPS机头充电电压为384V，需要选用12V单体电池为384/12=32只。根据方案需求我们为xxxx机房电源解决方案配备的UPS系统采用ISX48KVA三进三出在线式UPS，配备天利电池12V100AH 长寿命铅酸免维护电池，满足客户要求的服务器及网络设备延时1小时的需要。

UPS后备时间计算方式如下：

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12V100AH64只的单体电池。

3.3、UPS设备间布置及承重设计说明

3.3．1设备的重量

需要放置的设备包括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主机柜的重量及体积：

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名称配置说明数量重量（kg）UPS主机柜48KW1440电池12V100AH6440kg/块

每个电池柜放置16块电池，重量共计790kg（含柜子）。

有4个电池柜。每个电池柜的底面积（深×宽mm）：0.9×0.8＝0.72m2

3.3．2设备间的散力架的铺设说明

散力架采用50mmX50mm5mm厚U型槽钢，焊接成7000X850mm的承重网，4个电池架排成一排与承重网焊接成一体。有效面积为5.95平方米。

3.3．3UPS设备的摆放说明

APC UPS按4个电池柜，每个电池柜放置16块电池，重量共计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，重量共计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公斤

承重总面积为：=7X0.85=5.95平方米

单位面积承重：=3600/5.95=605公斤/平方米。

通过测算，UPS设备间敷设散力架后单位面积承重为605公斤/平方米，小于1500公斤/平方米。

3.4、APC UPS产品特点

3.4．1全面提升系统可靠性的专业设计

采用第四代IGBT功率器件及多重保护技术

先进的双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

先进的分布式直接并联技术保证了在线扩容和系统冗余

专业的UPS防雷技术，内置D级防雷

3.4．2优异的输入特性

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超宽输入电压范围(-45%~+15%)，可适应恶劣电力环境

宽频率输入范围(50Hz±10%)，保证了发电机供电时UPS稳定运行

低直流母线纹波，延长电池寿命

3.4．3优异的输出特性

采用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

带三相100%不平衡负载的能力

具有很强的过载能力及抗冲击能力

3.4．4智能化电池管理

根据电池放电曲线自动调节放电终止电压，避免固定设置导致的电池过度放电

基于温度补偿的智能化充放电电池管理，延长电池寿命50%以上

定期自动进行电池自检，确保电池可靠工作

精确预测电池的后备时间

3.4．5完备的本机监控管理

自适应UPS并机层通讯，无需任何附加设备，可以通过任意一台UPS监测并机UPS系统信息

单机提供8路输出及6路输入继电器接点

支持RS232、RS485、SNMP、MODEM多种后台通讯方式

3.4．6超强的网络管理功能

先进的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，监控软件具备电源事件记录和分析功能，灵活多样的

组网方案，可实现在Internet/Intranet上的远程监控

UPS系统具备自诊断、自保护功能，可以实现声光、E-mail和BP机报警

3.4．7人机界面友好，便于操作和维护

大屏幕液晶显示

操作简单，“一键开机”

3.4．8适合中国用户的UPS

性能价格比高：实用、够用、好用的UPS。

安装、维护简便：配件价格便宜，维护成本低。

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致力与UPS行业多年的APC集团遍布全国三十多个城市的销售、服务网为中国用户提供完善的电源解决方案及细致的售后服务。

3.4．9方便的网络监控

?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

?自动侦测市电中断及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的间隔时间

?可设定UPS诊断性自我测试时间

?离开系统前自动关闭及存储应用程序

?记录及分析电源状态

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一方面通过整流器、逆变器给负载提供高品质交流电源；另一方面通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。

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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，由电池通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：

旁路工作方式有两种，一种能自动恢复到正常工作模式；另一种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式。

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。此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。

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图3旁路工作模式

3.5．4维修旁路模式描述：

需要对UPS系统及电池进行全面检修或设备故障维修时，可以通过闭合维护开

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内部的主路输入开关Q1、旁路输入开关Q2和电池输入开关以及输出开

关Q5，实现UPS内部不带电而对负载仍然维持供电的维修工作模式。原理框图

见图示4。

图4维修工作模式

3.6、UPS网络管理

随着计算机互联网络的发展，“网络就是计算机”的趋势日益明显，要让信息实时畅通并为人所共享将至关重要，而网络的高速建设和广泛普及，甚至宽带到户、宽带到桌面的逐步实现，未来世界中互联网络的充分利用程度、有效信息的交互容量以及人们对网络的依赖程度都会大大增加。而网络是一个数字化的电子环境，高质量的供电乃是网络正常运转的基

石和源泉，所以要保护网络首先是要保障整个网络的高品质的电源环境，保障不仅是主机

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（HOST）、路由器（ROUTER）、交换机（SWITCH）、集线器（HUB），还包括一切能让网络正常运行的关联设备的高品质、高可靠的供电，因而智能化不间断电源——UPS便成为高品质网络必不可少的一员。同时，随着UPS在保护网络运转，保证网络高可靠、高可用、网络服务的优质稳定、信息传输和数据业务的永不间断中所起的重要作用，对其的可靠监控和有效管理利用，并实现智能化、自动化、高效率低成本的维护管理，就成了必须考虑和面对的问题。通过APC的管理软件，可以实现已集中管理和远程监控所有工作在网络中的智能UPS，并提供一整套完善、可靠、有效的网络监控管理方案成为APC提供进一步高端服务的技术特点。

同时APC还推出手机短的管理模式，手机短信以其简洁、方便、即时、可靠等特点被广泛推荐。大容量UPS作为关键设备的电源的支撑，其运行的稳定可靠对用户系统的安全有至关影响；所以用户希望及时了解到UPS的运行异常状态。MobileMate利用成熟的移动通信方式，通过手机短信让用户管理人员对UPS运行情况了如指掌。

通过APC厂家的管理软件进行网络管理。通过串行通讯建立UPS与服务器之间建立一个事件/响应的通讯机制。当发生紧急电源故障时，UPS向被保护的服务器发送事件报警，而此时服务器上的软件将按照事件的类型及相对应的设置决定需要进行的响应。其核心功能是：在UPS故障或者电池即将耗尽时，完成对UPS保护的服务器实现操作系统安全关闭，保护用户系统及数据的安全性。两台UPS机头分别安装一台网络适配器，通过网络适配器连接入集团的局域网里。并且不需要专门的pc。管理人员可以在自己的pc上安装UPSilon2000进行管理。

适用于各种操作系统。Windows95/NT/2000/xp、NoVell Netware/IntraNetware、Macintosh、LAN SerVer、OS/2Warp、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。

网络管理连接图如下：

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12/

网络管理功能简介

1）UPS 异常发送手机短信通知，如市电中断、UPS 故障、旁路；2）同时向多台手机发送短信告警通知；

3）完善的用户管理权限功能，确实保护监控的安全可靠；

4）实时时钟，可记录一定数量UPS 运行历史事件、历史数据，以供管理员查询和分析；5）实现不同告警发送不同手机；

6）实现计算机负载危机保护功能，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，定期放电测试；

8）告警简洁明了，支持纯中文信息，内容包含设备名称、故障描述、发送时间；9）设定UPS 在某些紧及（如环境过温）情况下自动关闭UPS，以保护关键设备和UPS 的安

全。

3.7、UPS声光报警功能

主机报警信息及时地传到保安室和监控室，声光报警提醒相关人员。

具体报警信息相关如下：

主机干接点报警信号输出功能说明：

在UPS输入端子区下方，有REMOTE（远程）和RS232接口：

15-pin母座标为REMOTE.

15-pin远程信号接口（REMOTE）.

接口信号如下：

Nr.1辅助电源12Vdc80mA(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0.5A-42V.

远程命令

两个命令如下：

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48KVA的UPS要满足1小时的供电时间，需配用（12V）的电池（64）块，电池柜（4）个，总重（3600）公斤。

电源具体的配置清单如下：

APC60KVA 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1APC 电池开关盒60KVA电池开关1

声光报警装置特殊定做

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短信报警平台mobile mate1APC

管理软件1APC

网络适配器2随主机附件

电池系统电池12V/100AH64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

由于电源安装在新办公楼的二层，因要求电源的后备时间1小时，电源及后备电池占用的底面积较大，设计时不仅考虑电源系统承重的要求，而且还留出了充分的电源使用面积。设计标准如下：

?机器前必须留有至少一米的空间，便于维护。

?在机器后部和墙边留有至少20CM的空间，以利于风机空气的流动，风机维修时至少40CM 的维修空间。

?机器上不能放置其他物品。

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，同样避免阳光直射、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的装有空调的独立房间内，由于可能性的噪音干扰建议不要安装在办公室内，操作环境必须清洁，干燥并受到保护，空气须无灰尘和腐蚀性气体，系统运行时还必须保持空气流通，考虑到我们UPS间的可供选择房间只有食堂旁边的位置，UPS隔墙应该绝对不可以留有缝隙，绝对不可以让食堂潮湿的气体通过缝隙进入UPS间。安装RT UPS的环境必须符合以下条件：

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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

特别注意！

●所有电源线和控制线只能由持证电工在APC授权工程师的督导下进行安装连接，所有输

入、输出和紧急电源关断布线必须符合国家电气标准。

●建议为UPS电源布线时使用柔性护套，这样易于维护和保护线路。

●防雷接地到C级

●UPS房间内部强弱电分开敷设，避免交叉干扰，具体敷设根据现场条件而定。

4.2、主机线缆敷设要求

4.2.1、UPS输入与输出线径尺寸如下（括号内为最大线径）:

线径[mmq]输入输出

L1-L2-L3/N PE L1/L2/L3/N

48KVA35(50)16(50)

35(50)

UPS主机内部输入与输出接线方式如下：

4.2.2保险容量

内部保护

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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 FB1/2FSCR Nominal

60100A(3P)type

C 100A(3P)

type C

100A(3P)160A(NH0)32A(gG)

10x38

10087

五、售后服务

自安装验收之日起，主机均享有2年的免费保修服务。本保修内服务条款适用于保内设备，及用户购买年度续保的设备。人为损坏和不可抗力造成的损坏不在保修之列。

5.1、保内服务项目说明

质量保证：主机质保2年，电池质保三年

5.2、培训

我公司中国工程技术部向用户提供的培训分为两个层次：

A.用户现场培训：由现场服务工程师在开机验收现场进行。其目的是通过现场培训使

用户的操作人员掌握正确的操作步骤，方法，初步故障识别，描述以及日常维护要点（免费培训）

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B.定点集中培训：由专业培训教师集中开班进行（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）；

考核标准：熟练掌握UPS基本操作，简单故障排除，日常维护。

培训课程表如下：

UPS基本原理和发展趋势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

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