臺達UPS在?？谌嗣襻t院UPS的應用

一、客戶(hù)需求

?？谑腥嗣襻t院UPS建設主要是為是為了保障機房?jì)热蹼娤到y的核心設備的長(cháng)期、穩定不間斷運行的需要而設立的，一來(lái)通過(guò)UPS電源系統來(lái)對電網(wǎng)的電壓信號進(jìn)行穩定，以提供給核心設備更為穩定的工作電壓，同時(shí)在停電時(shí)，發(fā)電機啟動(dòng)之前的這些時(shí)間內，弱電機房的核心設備是不能停止運行的，需要UPS給予及時(shí)的供電，以保障核心設備的不間斷工作需要 。由于負載的重要性，客戶(hù)規劃時(shí)，要求采用1+1冗余并聯(lián)的方式為負載提供高可靠的供電系統。

二、基于HIFT UPS的1+1冗余系統方案

2.1用戶(hù)需求分析

海南省人民醫院構建數據機房，配置UPS系統，實(shí)際負載約25KW，詳細如下表：

“通信行業(yè)標準YD/T1095-2000 通信用不間斷電源——UPS”標準中，表1第17項提出“輸出功率因素”項目，技術(shù)要求輸出功率因素≤0.8。

同時(shí)考慮UPS應保證有20%~ 30%的預留量。由此可計算UPS的總容量為：

UPS容量（KVA）= 23.36KW/0.8/0.8=36.5KVA。故推薦選用的UPS容量為40KVA.

由于IT應用比較重要，平時(shí)系統需要連續不間斷的運行，但可以有計劃的停電維護，但需要提前通知，在業(yè)務(wù)運行期間，絕對不可以停電，因此系統需采用冗余供電的方式。后備時(shí)間4個(gè)小時(shí)。整個(gè)系統要求極高的可靠性和可用性。

基于以上分析，我們推薦客戶(hù)選用HIFT UPS，臺達HIFT UPS具有以下4大優(yōu)勢：

一、MTTR近于0，模塊化熱插拔在線(xiàn)維修，大大縮短維修時(shí)間

二、N+X冗余，提供系統最高的可靠性。

三、隨需擴容，提供最靈活的、最經(jīng)濟的投資、配置策略

四、高效節能，提供最低的運行成本

通常帶載越少，UPS效率越差。而HIFT（海福）UPS，即使帶載只有額定容量的15%，整機效率亦超過(guò)90%；當帶載達到27%時(shí)，效率就已高達94%。效率在百分比上的每一小步提升，能耗支出的節省都是一大步。

2.2方案及方案分析：

2.2.1HIFT UPS的冗余配置方案

現在的實(shí)際負載為25KW，由于HIFT UPS隨需擴容的性能優(yōu)勢，可以按照現在的實(shí)際負載先進(jìn)行配置，所以，負載容量按照25KW進(jìn)行配置。

25KW/（0.8*0.8）≈40KVA，根據客戶(hù)的需求，需要冗余并聯(lián)方案。

2.2.2方案

2臺HIFT 40KVA系統并聯(lián) 總容量80KVA

并機系統如如下：

配置清單如下：

2臺40KVA系統并聯(lián)，每臺UPS 2個(gè)模塊，共4個(gè)模塊，總容量80KVA。系統正常運行時(shí)，每一個(gè)模塊均分負載，現負載量為25KW，4個(gè)模塊均分負載，每個(gè)模塊6.4KW均流運行。

當市電正常的時(shí)候，如果其中任意一臺模塊出現故障，在系統控制程序命令下自動(dòng)退出系統，其余模塊將自動(dòng)平均分擔該故障模塊所帶的負載。

由于實(shí)際負載容量是25KVA，實(shí)際功率容量只占2臺功率模塊，而冗余2臺功率模塊，是2+2的系統。也就是說(shuō)只有在3個(gè)模塊同時(shí)故障的時(shí)候，UPS才會(huì )轉旁路工作，才會(huì )在無(wú)保護的狀態(tài)下運行。

在系統正常運行的情況下，市電發(fā)生故障（掉電或電壓超限）時(shí)，兩臺UPS同時(shí)轉到電池逆變運行，在此期間，如果其中一臺模塊發(fā)生故障，該故障模塊脫出系統，其余模塊均分該故障模塊負載后，繼續正常電池逆變運行。

隨著(zhù)客戶(hù)負載的增長(cháng)，可隨時(shí)在線(xiàn)添加功率模塊，（每個(gè)模塊20KVA），最大可擴容到240KVA，已經(jīng)遠遠超過(guò)客戶(hù)對今后的擴容要求。

2.2.3普通UPS 1+1冗余并機系統與HIFT UPS方案配置比較

2.2.3.1可靠性比較

在本案例中，普通UPS 1+1并聯(lián)冗余系統的可靠性計算公式如下：

公式中：

R：表示系統可靠性

F（t）：故障概率

如果單機可靠性為R（t）=0.99，代入公式得出1+1并聯(lián)系統的可靠度為：R （1+1）=0.9999

HIFT UPS在方案1中，也采用主機40KVA 系統并聯(lián)冗余，但由于其模塊化結構設計，可組成N+X并聯(lián)系統，也就是在系統冗余的情況下在冗余，組成2+2系統，依據系統的可靠性模型，計算如下 ：

其中m=2 ，n=2 計算得出 R（2+2）=0.999996

系統方案可靠度比較

通過(guò)以上對普通UPS 1+1并聯(lián)與HIFT UPS N+X冗余方案可靠性分析和比較，可以得出以下的結論：

由單機1+1組成冗余供電系統，當單機可靠度為0.99時(shí)，并機系統可靠度可達到0.9999。

由HIFT UPS組成的1+1冗余系統中，當單個(gè)模塊同樣可靠度同樣為0.99時(shí)，雙系統并聯(lián)組成的2+2系統的可靠度為0.9999999995，比1+1系統的可靠度高出20萬(wàn)倍。

另外，由單機1+1組成冗余供電系統，當單機可靠度為0.99時(shí)，并機系統可靠度達到0.9999，此值與負載量無(wú)關(guān)，也就是說(shuō)，不管系統實(shí)際負載量是多少，系統永遠是1+1冗余，不允許兩臺同時(shí)故障，可靠度永遠是0.9999；

但是在HIFT UPS組成的N+X冗余供電系統，系統的實(shí)際負載量占設備容量的大小與系統的可靠度息息相關(guān)，實(shí)際負載量越低，系統可靠度越高?？蛻?hù)可以通過(guò)在線(xiàn)增加功率模塊來(lái)提高系統可靠度。以保證系統安全運行。

2.2.3.2經(jīng)濟性比較

（1）設備購置成本

未來(lái)的擴容來(lái)講，由于普通UPS擴容非常困難，涉及到配電容量，線(xiàn)纜的容量，占地位置和面積，以及客戶(hù)對于系統運行的可用性的要求等等相關(guān)問(wèn)題的困擾，到實(shí)際負載增加時(shí)在擴容變成了幾乎不可能的事情。所以，一般的情況下，客戶(hù)在購置UPS的時(shí)候會(huì )考慮一次性將設備的容量買(mǎi)到未來(lái)預估的容量，以避免未來(lái)過(guò)載的危險。再加上配置主機是預留的25%的余量，和系統并聯(lián)時(shí)兩臺UPS的均分各50%負載運行等相關(guān)因素，單臺UPS實(shí)際運行時(shí)的負載容量?jì)H為設備容量的18%。造成了初期購置成本的巨大浪費。

HIFT UPS方案在初期設備采購的總容量上都可以配置低于1+1冗余配置的UPS系統，原因在于HIFT UPS N+X系統可以隨著(zhù)客戶(hù)的實(shí)際需求增長(cháng)而增長(cháng)，這種擴容可以是完全不用停機，并且實(shí)施起來(lái)快速簡(jiǎn)單方便。由于可以隨需擴容，客戶(hù)可以不用采用一次到位的配置，可以隨著(zhù)業(yè)務(wù)量的增長(cháng)需求分階段的加大設備的投資。

無(wú)論如何，HIFT UPS N+X的供電解決方案與傳統1+1冗余配置方案相比，在初期設備采購時(shí)可以為客戶(hù)節省大量的初期設備采購成本，可以為客戶(hù)提供一個(gè)更經(jīng)濟的設備投資方式。

（2）設備的運行成本

在1+1冗余配置的供電方案中，采取了一次到位的投資方式，雙機并聯(lián)運行時(shí)，由于每臺UPS負載容量?jì)H為設備容量的18%左右，導致UPS整機效率大幅降低，僅為82%。系統長(cháng)期低效率運行。以下為各類(lèi)UPS統計負載量與效率關(guān)系的平均數據：

■50%負載下效率為89%

■40%負載下效率為88%

■30%負載下效率為86%

■20%負載下效率為82%

在1+1冗余并聯(lián)的方案中，單臺負載12.5KW，UPS容量為40KVA，單臺負載量占比39%,其整機效率為88%，則該系統年耗電為：

[（12.5KW/0.88-12.5KW）*8760h]*2=26280KWH（度）

如果以工業(yè)用電每度1.5元計算，一年電費為39420元

在HIFT UPS方案中，單臺負載為12.5KW，UPS容量為40KVA，單臺負載量占比39%%，由于HIFT UPS在負載量達到27%時(shí)，整機效率就可以達到94%，所以，在方案中整機效率為94%，則該系統方案設備年耗電為：

[（12.5KW/0.94-12.5KW）*8760h]*2=13140KWH（度）

如果以工業(yè)用電每度1.5元計算，一年的電費為：19710元

運行成本比較：

2.2.3.3綜合比較

三、總結

臺達HIFT UPS隨需擴容的靈活性，N+X冗余的可靠性，低負載時(shí)的高效率，模塊熱插拔技術(shù)帶來(lái)的最快捷的維修時(shí)效，不但為能為?？谑腥嗣襻t院帶來(lái)最高的可用性，方便的后期擴容性，同時(shí)還能為客戶(hù)帶來(lái)最低的運行成本。