IT设备对UPS供电系统的技术要求4055.docx
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1、数据中心心机房用用IT设设备对UUPS供供电系统统的技术术要求为设计和和构造一一流的数数据中心心机房,应应高度关关注ITT设备对对UPSS供电系系统的以以下关键键技术要要求和运运行特性性:允许许的瞬间间供电中中断时间间、输入入电源的的零地电电压以及及双电源源输入的的运行特特性。与与此同时时,ITT设备所所允许的的输入电电源的电电压和频频率的波波动范围围很宽。 鉴于当当今安装装于信息息网络机机房内的的绝大多多数ITT设备(服务器器、小型型机、交交换机、光光端机、网网关、磁磁盘阵列列机和网网络通信信设备等等)均采采用带输输入功率率因数校校正(PPFC)功能的的开关电电源作为为其CPPU存存储芯片片
2、的直流流辅助电电源,以以及ITT设备供供应商为为提高IIT设备备的运算算能力而而设计出出的体积积越来越越小、功功率密度度越来越越高的IIT设备备,如在在IDCC机房中中,常用用的高功功率密度度的刀片片式服务务器和大大容量磁磁盘阵列列机的功功率密度度有可能能高达220330 kkW机机柜,其其IC芯芯片所使使用的直直流辅助助电源的的电压呈呈现出越越来越低低的发展展趋势,如如从DCC 5 V逐渐渐下降到到DC 33317 VV,因此此,位于于信息网网络机房房内的IIT设备备对UPPS供电电系统提提出如允允许的瞬瞬间供电电中断时时间、输输入电源源的零地地电压以以及双电电源输入入等的技技术要求求。IT
3、设备备对UPPS输出出电源的的适应能能力很强强。 由于当当今的IIT设备备输入电电源都采采用开关关电源的的设计方方案,因因此,它它对输入入电源的的适应能能力很强强。它所所允许的的输入电电压和频频率的波波动范围围相当宽宽,其典典型值分分别为33802200(120)V和和50(110)Hzz,如图图1所示示。这意意味着只只要是正正规UPPS厂家家所生产产的产品品均能完完全满足足这些IIT设备备对输入入电源的的技术要要求。这这是因为为目前UUPS产产品的典典型输出出电压的的波动范范围为:静态稳稳压精度度1,动动态稳压压精度5,恢恢复时间间100200 mss(UPPS负载载在执行行0-1000-0
4、0的突突然加载载或突然然减载操操作时的的运行特特性)。UUPS的的典型输输出频率率为:当当输入电电源正常常时,UUPS的的逆变器器电源同同步跟踪踪于其交交流旁路路电源的的频率。此此时的逆逆变器电电源与交交流旁路路电源之之间的相相位差不不超过11度22度。当当输入电电源不正正常或出出现停电电故障时时,UPPS输出出频率的的稳频精精度为50(10002)Hz左左右。此此外,由由于UPPS的同同步跟踪踪速率小小于1HHzss,所以以UPSS的逆变变器电源源的输出出频率不不会发生生突变。大大量运行行实践表表明:在在IDCC机房中中所实测测到的UUPS的的输入和和输出电电压失真真度仅为为23。如如表1所
5、所示为GGB 550177420008电电子信息息系统机机房设计计规范中中对UPPS的技技术要求求。 图1 不允许许IT设设备的输输入电源源存在 表1 GB 5011 74420008电电子信息息系统机机房设计计规范中中对UPPS的技技术要求求 上述数数据表明明:对于于当今的的UPSS而言,其其输出电电压和频频率的波波动范围围远小于于IT设设备所允允许的输输人电压压和频率率的变化化范围。因因此,影影响信息息网络机机房能否否正常工工作的主主要因素素并不在在于UPPS供电电系统的的输出电电压和频频率是否否足够稳稳定。因因此完全全没有必必要花过过多精力力去计较较UPSS电源的的某项电电压频频率指标标
6、是否满满足GBB 5001744-220088电子子信息系系统机房房设计规规范以以及YDDT 1099520008通通信用不不间断电电源中中对UPPS供电电系统的的技术要要求:电电压稳定定度:3(A级和和B级机机房)、5(C级机机房)以以及稳频频范围50(1055)HHz。这这是因为为对于当当今的UUPS而而言,其其稳压和和稳频的的波动范范围远小小于在规规范中所所规定的的技术指指标。对对于IDDC机房房中的IIT设备备而言,它它所允许许的输入入电源的的电压和和频率的的波动范范围远高高于规范范中所规规定的技技术指标标。为此此,建议议将关注注焦点转转移到UUPS电电源的输输入功率率因数、效效率、输
7、输出功率率因数及及其抗输输出过载载能力上上。不允许IIT设备备的输入入电源存存在大于于8-220 mms的瞬瞬间供电电中断故故障隐患患 如图11所示,对对于当今今的ITT设备和和工控设设备而言言,在其其运行过过程中,它它们所允允许的输输入电源源的瞬间间供电中中断闪闪断的时时间仅为为1020 ms。近近期的相相关检测测信息显显示:对对于某些些新型的的IT设设备来说说,它所所允许的的瞬间供供电中断断时间甚甚至已降降至小于于8 mms。这这就意味味着对于于在重要要的数据据中心机机房中所所配置的的UPSS供电系系统而言言,运行行中如果果因故曾曾经出现现过超过过0001s以以上瞬间间供电中中断事故故的话
8、,就就会造成成IT设设备执行行“先停电电、再恢恢复供电电”的所谓谓的“开机、自自检型”误启动动操作,从从而导致致因ITT设备所所运行的的操作程程序和应应用软件件系统崩崩溃,进进而致使使整个信信息网络络进入瘫瘫痪状态态,造成成用户数数据丢失失,最终终导致正正常的运运营活动动被迫停停顿。大大量统计计资料表表明:一一旦这种种信息网网络的瘫瘫痪事故故发生,要要想让整整个信息息网络系系统重新新恢复正正常工作作,往往往需耗时时几十分分钟甚至至几小时时。众所所周知,当当今社会会生活中中,各种种生产操操作和商商业经营营活动对对信息资资源的依依赖程度度越深,由由信息网网络系统统的瘫痪痪事故所所可能造造成的危危害
9、性也也就越大大。对于于这样的的关键信信息网络络而言,即即使只有有一个重重要关关键性的的服务器器发生瘫瘫痪故障障,也将将带来巨巨大的经经济损失失。 对于金金融电电信行业业所使用用的数据据中心托管机机房来说说,不仅仅它们自自己的营营业网站站和重要要用户的的网站所所用的IIT设备备被连接接在所配配置的UUPS供供电系统统上,而而且金融融系统的的内部管管理系统统电信信运营商商的话费费收费系系统和电电话号码码查询系系统等信信息资源源管理系系统也均均由UPPS供电电系统负负责供电电。因此此,一旦旦其UPPS供电电系统因因故发生生输出停停电闪闪断事故故,有可可能造成成上述信信息网络络系统的的运营活活动陷入入
10、瘫痪状状态,由由此可能能给企业业带来数数千万元元的直接接经济损损失和大大量的用用户投诉诉、要求求赔偿等等事件的的发生,导导致公司司信誉度度下降,带带来难以以估量的的间接经经济损失失。类似似地,由由于UPPS供电电系统因因故出现现输出停停电闪闪断故障障而诱发发的信息息网络系系统瘫痪痪事故也也曾在气气象、钢钢铁、民民航、石石化以及及交通等等行业发发生过。 基于上上述原因因,对于于承担着着向关键键信息网网络机房房供电的的UPSS供电系系统而言言,考察察其设计计及其维维护水平平高低的的最关键键、最重重要的技技术指标标是能否否确保彻彻底消除除发生不不小于8820 ms的的瞬间供供电中断断闪断断事故的的能
11、力。从从某种意意义上讲讲,这是是事关信信息网络络机房能能否安全全运行的的生命线线。 对于当当今的信信息网络络机房的的主管来来说,为为确保其其UPSS供电系系统不会会出现停停电闪闪断故障障隐患,可可供选用用的供电电方案有有: 1)对对于信息息产业系系统用IIT设备备和生产产自动化化的工控控DCSS系统而而言,在在20世世纪900年代末末以前,即即采用以以“单电源源输入”为主的的时代,为为尽可能能确保向向这些用用电设备备提供“永不间间断”型的供供电需求求,确保保运行的的连续性性,常采采用如下下形式的的“单总线线输出”型的UUPS冗冗余供电电系统:串联热热备份式式UPSS冗余供供电系统统,其可可利用
12、率率为9999999左左右。“N+1”型UPPS冗余余并机供供电系统统,因UUPS产产品的质质量高低低和并机机调机的的水平不不同,其其可利用用率为9999999(每年年平均停停电时间间5 mmin左左右)999999 9(每年年平均停停电时间间32 s左右右)。常常见的UUPS冗冗余并机机系统有有直接并并机式和和带集中中并机柜柜式两种种。“N+x”型模块块化、阵阵列式的的UPSS冗余并并机供电电系统,因因UPSS产品的的质量高高低和并并机原理理的不同同,其可可利用率率为9999999999999 9。对于于这样的的供电系系统而言言,当位位于UPPS冗余余供电系系统的某某台UPPS因故故故障时时
13、,仍然然可确保保向后接接的用电电设备提提供高品品质的UUPS逆逆变器电电源,不不会发生生UPSS供电系系统转入入由普通通的市电电电源经经UPSS的交流流旁路向向负载提提供可靠靠性很差差的市电电电源的的不利供供电局面面,从而而达到改改善UPPS供电电系统容容错特性性的目的的。 2)对对于信息息产业系系统用IIT设备备和生产产自动化化的工控控DCSS系统而而言,在在采用以以“双电源源输入”为主的的当今时时代,为为了充分分利用这这些“双电源源输入”用户设设备的技技术优势势、最大大限度地地向用电电设备提提供“永不间间断”型的供供电需求求,确保保它们运运行的连连续性,常常采用由由两台UUPS单单机所组组
14、成的UUPS“双总线线输出”供电系系统或由由两套“N+00”型并机机系统所所组成的的UPSS“双总线线输出”供电系系统。对对于这样样的供电电系统而而言,正正常工作作时,分分别由两两台UPPS或由由两套“N+00”型并机机系统经经各自相相互独立立的两套套输出供供配电系系统向负负载供电电。在其其运行中中,即使使遇到其其中一套套UPSS的输出出供配电电系统因因故发生生罕见的的输出停停电闪闪断事故故时,仍仍然可确确保向后后接的用用电设备备提供高高品质的的UPSS逆变器器电源,并并不会造造成对用用户设备备的供电电中断,从从而达到到大大提提高UPPS供电电系统容容错特性性的目的的。 3)对对于采用用“双总
15、线线输出”设计方方案的UUPS供供电系统统而言,由由于它能能消除在在UPSS并机“单总线线输出”供电系系统中所所可能出出现的单单点瓶颈颈故障,可可将其可可利用率率从9999999 999(每年平平均停电电时间33 s左左右)提提高到9999999 9999(每每10年年平均停停电时间间3 ss左右)。在这这里需说说明的是是:对UUPS的的“多总线线输出”供电系系统而言言,如果果设计巧巧妙,不不仅可以以大幅度度地提高高UPSS供电系系统的可可利用率率,而且且还有可可能提高高UPSS单机的的负载百百分比和和UPSS的实际际运行效效率,从从而达到到既能降降低UPPS设备备采购成成本、又又能降低低UP
16、SS功耗的的目的。 对于中中、高档档IT设设备(如如主机、小小型机、服服务器、磁磁盘阵列列机和存存储器)而言,期期望它们们输入电电源的零零线对地地线的电电压小于于155 V。如如位于信信息网络络机房中中的PCC机、低低档服务务器及网网络通信信设备等等,一般般说来,它它们对采采用三相相五线制制运行中中输入电电源零线线对地线线电压的的大小并并无特殊殊要求。然然而,近近年来数数据中心心机房的的运行实实践表明明:对于于中、高高档的IIT设备备而言,则则期望将将其输入入电源的的零线对对地线电电压控制制在不超超过15 VV的范围围之内。根根据GBB 500174420008电电子信息息系统机机房设计计规范
17、中中对UPPS供电电系统的的技术要要求:应应该将UUPS供供电系统统零地电电压的有有效值控控制在小小于2 V的范范围之内内,因此此本文建建议将高高频机型型UPSS的零地地电压的的有效值值控制在在小于115 V。对对工频机机型的UUPS供供电系统统而言,可可将它对对零地电电压的有有效值的的要求放放宽到小小于2 V。否否则,如如果其输输入电源源的零线线对地线线电压过过高,则则可能会会带来如如下的不不利影响响: 1)位位于中、高高档ITT设备中中的CPPU芯片片可能会会发生偶偶发性的的“莫名其其妙”的损坏坏。这是是因为按按照过去去传统的的故障分分析思维维方式,往往往会认认为导致致CPUU芯片损损坏的
18、原原因应该该是UPPS的输输出电压压过高,然然而事实实并非如如此。这这是因为为:对于于当今的的UPSS而言,不不仅其稳稳压精度度已高达达1左左右。而而且还配配置有完完善过保保护装置置。在此此条件下下,导致致CPUU芯片损损坏的原原因是零零地电压压过高。 2)导导致位于于信息网网络机房房中的IIT设备备发生“死机”事故的的几率增增大。有有关的统统计资料料显示ii如果能能将其输输入电源源的零线线对地线线电压控控制在合合适的范范围之内内,ITT设备发发生“死机”事故的的几率将将会被大大幅度地地下降。在在此需要要说明的的是:在在当今的的UPSS产业所所提供的的UPSS产品中中,其输输出电源源的零地地干
19、扰电电压的频频谱可大大致划分分为两类类:501000 Hzz的低频频型零地地电压,其其峰值为为所检测测到零地地电压有有效值的的14415倍。几千赫赫兹到几几万赫兹兹的高频频型零地地电压,其其峰值为为所检测测到零地地电压的的有效值值的3倍倍左右。因因此,在在分析由由零地电电压所可可能造成成的危害害性时,不不仅需要要关注零零地电压压的有效效值大小小,还应应关注零零地电压压的频率率的高低低。显然然,在有有效值相相同的条条件下,零零地电压压的频率率越高、峰峰值越大大,它对对IT设设备所可可能带来来的危害害则越大大。正因因为如此此,从对对IT设设备的安安全运行行所可能能产生的的危害性性来看,高高频型的的
20、零地电电压危害害性远大大于低频频型的零零地电压压的危害害性。 3)数数据中心心机房中中绝大多多数的IIT设备备的输入入功率因因数已从从原来的的07708(滞滞后)变变为当今今的0910998(超超前)。近近年来,由由于绝大大多数IIT设备备所使用用的开关关电源都都采用了了输入功功率因数数校正技技术,由由此所带带来的重重大变化化之一是是使得其其输入功功率因数数已从不不带输入入功率因因数校正正功能的的低档IIT设备备的07008(滞后)变成带带输入功功率因数数校正功功能的中中、高档档IT设设备的0090997(超超前)。因因此,为为了适应应这种变变化,目目前已有有相当数数量的UUPS厂厂家已研研制
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- IT 设备 UPS 供电系统 技术 要求 4055
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