UPS電源概述.doc

UPS電源概述、使用電源系統(tǒng)必要性電子時代有兩個無法回避的不幸現(xiàn)實：市電無法為敏感的電子元件提供所需的穩(wěn)定持續(xù)的電源，而用戶卻最終要對自己設備的正常運作和安全操作負責。網絡系統(tǒng)對市電的依賴性越來越強，而市電的負荷已超出了它們的承受能力。盡管現(xiàn)代個人計算機的功能有所發(fā)展，但瞬時的停電就會引起數(shù)據(jù)丟失，而更危險的是，如果計算機在存儲文件時遭遇電源問題，則可能會導致先前寫入的文件乃至整個硬盤的丟失。向磁盤持續(xù)書寫的網絡服務器對此尤為敏感。本次UPS設備采購正是為了解決電源安全的問題。信息化智能設備供電狀況:在不斷前進的信息社會中，通信、交通、新聞媒體、金融和電力等關系到國計民生的關鍵性行業(yè)一天天更加依賴于信息系統(tǒng)，而供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性直接關系到信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲和信息設備的穩(wěn)定性和可靠性，離開了穩(wěn)定可靠的供電系統(tǒng)的支持和保證，整個信息系統(tǒng)的可用性和信息網絡系統(tǒng)建立的必要性都要大打折扣。目前，眾多的公司和政府部門都在建立龐大的電子數(shù)據(jù)庫，從自己經營管理的各個方面收集、存儲和處理有關管理、銷售、財務及運作的數(shù)據(jù)和信息。Internet的興起和信息化高速公路的提出激發(fā)了更大的信息量的需求。特別是隨著經濟的不斷增長，各種高精尖電子和智能化設備的開發(fā)和應用越來越廣，其應用深度和廣度可以一日千里描述，整個國家和社會對于電力供應的數(shù)量和質量都提出了更多要求，銀行金融系統(tǒng)、郵電系統(tǒng)、新聞媒體、交通運輸、大型企業(yè)等重要部門和行業(yè)的管理和經營系統(tǒng)如果供電系統(tǒng)出現(xiàn)秒級的斷電或波動都會對政府形象、國家和人民的生命財產造成巨大損失和極壞的影響。相對于其他基礎設施的蓬勃發(fā)展，電力系統(tǒng)建設的相對滯后，已經成為我國經濟可持續(xù)發(fā)展的瓶頸，加強電力系統(tǒng)的建設，特別是加強高新技術領域的供電系統(tǒng)的建設，已經成為各級政府和社會各界的共識。由于我國的市電網絡發(fā)電及用電情況比較復雜，設備落后，管理不善，造成我們使用的交流電質量較差，電壓波動范圍大，從170250伏（320450伏 三相）大范圍變化，電磁和諧波干擾嚴重，同時，由于電力緊缺，很多地區(qū)停電現(xiàn)象時有發(fā)生。研究表明，每臺PC機平均每月受到雷擊、浪涌、低壓、噪音或斷電等電源問題的侵害多達120次，如果不能及時地解決這些問題，系統(tǒng)中的寶貴數(shù)據(jù)（或程序）將有丟失的危險。對于醫(yī)院醫(yī)療設備系統(tǒng)，電網的不正常所造成的影響將更加嚴重。歸納起來，我們認為市電會出現(xiàn)九種對負載不利的情況，我們稱之為九大市電問題，下面分述如下：、中斷市電 市電完全中斷，電壓為零，時間超過40毫秒產生原因及危害 雷擊、配電回路故障、跳閘等。數(shù)據(jù)丟失。、電壓下陷 電壓低于額定值的8085%，持續(xù)時間超過20毫秒。產生原因及危害 大型負載設備的突然啟動。數(shù)據(jù)錯誤、內存丟失、屏幕閃爍。、電源浪涌 電壓高于額定值110%，持續(xù)時間超過20毫秒。產生原因及危害 大型設備的突然關閉。數(shù)據(jù)錯誤、內存丟失、屏幕閃爍。、持續(xù)低壓 電壓低于額定值相對固定百分比，持續(xù)時間從幾分鐘到幾天。產生原因及危害 用電高峰期或負載超出電網供電能力。初級硬件故障，數(shù)據(jù)丟失。、電源干擾 由射頻干擾或電磁干擾引起的高頻雜波。產生原因及危害 閃電、打印機、硅整流設備、電動機、繼電器、電機控制裝置、微波、 廣電傳輸設備等。計算機系統(tǒng)死機，鍵盤鎖死。、電源突波 電壓快速上升到6000伏持續(xù)時間10100毫秒。、頻率波動 電源頻率發(fā)生波動，變化范圍大于3赫茲。產生原因及危害 發(fā)電機系統(tǒng)或小型并網電站。硬盤崩潰，鍵盤鎖死，屏幕抖動。、交換瞬變 電壓尖峰快速上升到2萬伏，持續(xù)時間10100毫秒。產生原因及危害 閃電、電弧、靜電放電、開關切換。程序出錯，屏幕抖動。、諧波失真 由非線形負載引起的電源波形變化。產生原因及危害 由非線形負載引起開關電源、調速電機、復印機、傳真機等引起。通訊錯誤，設備過熱。以上這些電源問題會使負載設備斷電、損壞、誤操作、工作性能變差、軟件數(shù)據(jù)丟失或錯誤、網絡數(shù)據(jù)傳輸速率降低、計算機網絡不能正常運行等。為了解決上述問題，計算機、程控交換機、數(shù)據(jù)通訊處理系統(tǒng)、航空管理和醫(yī)用診斷系統(tǒng)等精密儀器對交流供電系統(tǒng)都提出了不間斷和可靠性的要求，使UPS在技術成熟程度、產品質量和銷售量等方面都有了長足的發(fā)展。 UPS不間斷電源設備和技術作為計算機與互聯(lián)網絡和高精尖系統(tǒng)的重要組成部分，無論是過去、還是現(xiàn)在將來，在國民經濟和國家安全方面的作用變的越來越重要。我國對UPS的需求量將大于西方，原因是： （1）計算機的普及和大量應用。 （2）市電質量比西方國家差，電網供電不足、電壓波動大、干擾嚴重是長 期問題。 （3）現(xiàn)代化的進展，CAD/CAM系統(tǒng)的應用已提到議事日程上來，對UPS的需求將與日俱增。電氣設備對電源的要求UPS廣泛用于各類精密電氣設備，在各行各業(yè)中 UPS發(fā)揮極其重要的作用： 、電力系統(tǒng)：行業(yè)特殊性，一旦因電力因素使電力設備如DCS不能正常運作，電廠除遭受經濟損失外，同時對鍋爐的安全性產生巨大的危機，尤其對核電站更是危險，其社會損失不可估量。、通信、郵電系統(tǒng)：現(xiàn)在是高信息時代，信息的發(fā)展離不開電源，電信、郵電是一個信息的服務中心，如果電信、郵電一旦斷電，整個通信將處于癱瘓狀態(tài)，其中的損失將是無法用金錢來衡量。、政府辦公機房、金融、證券等系統(tǒng)：此行業(yè)對電源的要求十分嚴格，所有數(shù)據(jù)處理均通過電腦來完成，因而對電源的要求必須24小時不間斷，任何不穩(wěn)定或突然斷電將是一個致命的打擊。、醫(yī)療系統(tǒng)：醫(yī)院行業(yè)特殊性，一旦因電力因素供各種檢測儀器如CT/MRI機損壞或停電不能正常運作，醫(yī)院除遭受經濟損失外，同時延緩對病人病情的確診，影響醫(yī)院的信譽，其社會損失不可估量。、高速公路收費，隧道、橋梁供電系統(tǒng)：現(xiàn)在是速度的時代，路通財通， 高速公路在國家、地方經濟、社會發(fā)展中有著十分重要的戰(zhàn)略地位。如果高速公路的管理中心，收費系統(tǒng)，隧道、橋梁供電系統(tǒng)，交通簡控系統(tǒng)一旦斷電，整個地方的交通將處于癱瘓狀態(tài)，社會安定將無法保證，對社會、地方的影響將是無法想象。 電源安全問題分析電源問題是數(shù)據(jù)丟失的最主要原因 l 電源故障/浪涌：45.3%l 暴風雨（雪）損壞：9.4%l 火災或爆炸：8.2%l 硬件/軟件故障：8.2%l 水災和水患：6.7%l 地震：5.5%l 網絡運轉中止：4.5%l 人為故障/故意破壞：3.2%l 資料來源：Contingency PlanningUPS系統(tǒng)可以保障用戶的計算機系統(tǒng)在停電之后繼續(xù)工作一段時間以使用戶能夠緊急存盤，使系統(tǒng)不致因停電而影響工作或丟失數(shù)據(jù)。它在計算機系統(tǒng)和網絡應用中，主要起到兩個相當重要的作用：一是應急使用，防止突然斷電而影響正常工作，給您的計算機造成損害；二是消除市電上的電涌、瞬間高電壓、瞬間低電壓、電線噪聲和頻率偏移等“電源污染”，改善電源質量，為用戶的計算機系統(tǒng)提供高質量的電源。對于電腦來說，顯示器及主機工作都需要正常的電力供應。尤其是內存，對電源的要求更高。它是一種依賴電能的存儲設備，需要不斷地刷新動作來保持存儲內容。一旦斷電，所保存的內容立即消失。如果非正常斷電，導致內存中的信息來不及保存到硬盤等存儲設備上，就會造成信息因完全丟失或變得不完整而失去價值，從而浪費大量的工作精力、時間、甚至造成巨大的經濟損失。而UNIX這樣的操作系統(tǒng)，如果不正常關機，內存中的系統(tǒng)信息沒有回寫到硬盤上，還可能造成系統(tǒng)崩潰，無法再次啟動。此外，電腦中的硬盤，雖然應用的是磁存儲介質，不會因斷電而損失信息，但突然的電力故障會使正在進行讀寫工作的硬盤物理磁頭損壞，或者系統(tǒng)文件在維護文件系統(tǒng)時，造成文件分配表錯誤，從而造成整個硬盤的報廢。另外，現(xiàn)在的操作系統(tǒng)大都能設置虛擬內存，由于突然的斷電，使系統(tǒng)來不及取消虛擬內存，從而造成硬盤中的“信息碎片”，不僅浪費了硬盤存儲空間，還會導致機器運行緩慢。電腦電源是一種整流電源，過高的電壓可能會造成整流器燒毀。而電壓尖脈沖和暫態(tài)過電壓以及電源雜訊等干擾都可能通過整流器進入主機板，影響機器的正常工作，甚至燒毀主機線路?？傊娏栴}是計算機工作的重大威脅。但是隨著計算機和網絡應用的日益重要和廣泛，安全可靠的電源已是網絡設計和管理人員不得不認真面對的重要問題?！靶枰巧鐣l(fā)展的第一推動力”，在這種背景下，UPS(不間斷電源）應運而生，并伴隨電力電子技術的發(fā)展，不斷推陳出新，在十數(shù)年間，不僅造就了一個嶄新的產業(yè)，而且隨著時間的推移更將有蓬勃的發(fā)展和燦爛的前景。 UPS對電源安全問題的解決辦法UPS電源在對數(shù)據(jù)中心的安全穩(wěn)定運行至關重要，是保證數(shù)據(jù)中心安全穩(wěn)定運行的重要基礎。UPS系統(tǒng)是一個多路電源輸入的低壓多端網絡，網絡的核心設備逆變器和靜態(tài)開關等，是一套電子元件自動控制的電力裝置，可管理同時不會給計算機網絡帶來損失，因UPS供電系統(tǒng)中的各個環(huán)節(jié)的工作可靠性是系統(tǒng)可靠性的基礎，它涉及到電子技術、自動控制、通訊技術、計算機技術等多門學科，具有技術密集型、高科技、高技能的管理特點，對機房和網絡系統(tǒng)具有可靠的安全性，保護機房系統(tǒng)正常運作，給你一個安全計算機、計算機網絡系統(tǒng)或其它電力電子設備提供不間斷的電力供應。當市電輸入正常時，UPS 將市電穩(wěn)壓后供應給負載使用，此時的 UPS就是一臺交流市電穩(wěn)壓器，同時它還向機內電池充電；如：當市電中斷( 事故停電 )時, UPS 立即將機內電池的電能,通過逆變轉換的方法向負載繼續(xù)供應220V交流電，使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞，大大增強了工作不受干擾，保證工作安全穩(wěn)定運作。UPS( Uninterruptible Power System )，即不間斷電源，是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源。主要用于給單臺計算機、計算機網絡系統(tǒng)或其它電力電子設備提供不間斷的電力供應。當市電輸入正常時，UPS 將市電穩(wěn)壓后供應給負載使用，此時的 UPS就是一臺交流市電穩(wěn)壓器，同時它還向機內電池充電；當市電中斷( 事故停電 )時, UPS 立即將機內電池的電能,通過逆變轉換的方法向負載繼續(xù)供應220V交流電，使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞。 UPS作為保護性的電源設備，它的性能參數(shù)具有重要意義，應是我們選購時的考慮重點。市電電壓輸入范圍寬，則表明對市電的利用能力強（減少電池放電）。輸出電壓、頻率范圍小，則表明對市電調整能力強，輸出穩(wěn)定。波形畸變率用以衡量輸出電壓波形的穩(wěn)定性,而電壓穩(wěn)定度則說明當UPS突然由零負載加到滿負載時，輸出電壓的穩(wěn)定性。 還有UPS效率、功率因數(shù)、轉換時間等都是表征UPS性能的重要參數(shù)，決定了對負載的保護能力和對市電的利用率。性能越好，保護能力也越強，總的來說，后備式UPS對負載的保護最差，在線互動式略優(yōu)之，在線式則幾乎可以解決所有的常見電力問題。當然成本也隨著性能的增強而上升。因此用戶在選購UPS時，應根據(jù)負載對電力的要求程度及負載的重要性不同,而選取不同類型的UPS。UPS對電源保護主要有以下幾種方式：1.停電保護-一瞬間停電時立即由UPS將電池直流電源轉換成交流電繼續(xù)供電。2.電壓保護-市電電壓過高或過低時UPS內建穩(wěn)壓器(AVR)將做適當?shù)恼{整,使市電的電壓保持在可使用的范圍,若電壓過低或過高超過可使用范圍,UPS將電池直流電源轉換成交流電繼續(xù)供電,以保護用戶設備。 3.波形失真處理-由于電力經由輸配電線路傳送至客戶端,各種機器設備的使用,往往造成市電電壓波形的失真,因為波形失真將產生諧波干擾設備且會使電力系統(tǒng)變壓器溫度升高,一般要求失真率5%,一般UPS設計失真率3%。4.穩(wěn)壓穩(wěn)頻-市電頻率分為50Hz/60Hz兩種,所謂頻率就是每一秒變動的周期,50Hz就是每秒50周次,臺灣市電的頻率是60Hz,大陸是50Hz。發(fā)電機運轉時受到客戶端用電量的突然變化造成轉速的變動將使轉換出來的電力頻率飄移不定,UPS轉換的電力可提供穩(wěn)定的頻率;電壓穩(wěn)定-市電電壓易受電力輸送線路品質的影響,離變電所較近的用戶電壓較高約130120V,離變電所較遠的用戶電壓較低約10090V,電壓太高或太低會使用戶設備縮壽命,嚴重時會燒毀設備,使用在線式U