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数据中心UPS在线升级改造设计

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-12-16 1:50:56 * 浏览: 8
为了保证UPS设备升级更换时对负载的不间断供电,本文设计了一种UPS设备在线升级方案,可以在恒功率下完成UPS设备的升级和更换。该方案详细说明了UPS电源系统的体系结构以及在线切换UPS设备的过程。它为其他数据中心UPS电源系统的在线升级提供了一个很好的例子。机房中原始的办公室UPS系统主要为办公室区域供电。它已经运行了14年以上,并且出现了多个独立故障,这给持续可靠的电源带来了隐患。并且这种类型的UPS已经停产,制造商的技术支持困难,备件采购困难,故障维修成本高。随着数据服务的发展,数据室中的服务器,主机和交换机等数据设备不断增加,对电源的需求也在不断增加。原始电源平台需要升级以满足数据服务的发展。现有的办公室UPS系统已经进行了扩展和升级,以为数据服务的发展提供电源,同时解决了UPS电源安全隐患。目前,UPS设备的升级通常使用离线升级方法:首先关闭旧的UPS,关闭负载电源,然后连接新的UPS,然后关闭电源传输。该方法易于实现且被广泛使用,但会导致负载断电。另外,还有一种在线升级方法,可以在不停电的情况下实现UPS设备的升级。但是,该方法操作复杂,对环境和操作人员要求较高,且风险很大,不易实现。因此,该方法被业界称为理想状态,并且也是公认的问题。通过几次实地考察并考虑到后端负载的重要性,此升级选择了一种更困难的在线交换方法。 1原始办公室UPS电源系统原始办公室UPS电源系统是单总线UPS电源系统,它由城市电力输入,ATS共同投资,办公室UPS系统和各级配电单元组成。系统框图如图1所示。建筑物配电室中的两个变压器提供了两个变压器,并且通过ATS设置了主电路和备用电路,以将市电输入电源提供给UPS系统。 UPS电源系统通过输出配电单元向机房配电单元(PDU)供电。原始办公室UPS系统由两台80KVA UPS单机配置为“ 1 + 1”并行冗余系统。根据GB50174-2008“电子信息系统机房设计规范”,不间断电源系统的基本容量大于计算负荷的1.2倍。 “ 1 +1”并行办公室冗余办公室UPS系统可提供大约66.6KVA的电源容量,在增加设备后无法满足机房的电源需求,必须进行全面的扩展和改造。 2 UPS电源系统在线升级设计(1)在线升级的实现—旁路和并行模式一般来说,由同一市电供电的普通在线UPS可以直接并联。在这种情况下,UPS的逆变器始终跟踪旁路市电。由于这些UPS跟踪相同的电源,因此等效于彼此跟踪。这些UPS的频率和相位是一致的。是的,因此它们可以并联连接。但是这种并行方法并不安全,主要是因为:阶段分为超前和滞后,通常是大容量UPS的阶段跟踪。如果两个UPS并联,则两个UPS并联后可能异相,可能会引起30V的输出电压差,从而在UPS之间形成较大的循环电流,使UPS之间产生较大的循环电流。逆变器因过载而烧毁。 ?由于不同UPS的逆变器参数和变压器参数的微小差异会导致输出电压不一致,并且还会在UPS的输出端形成较大的循环电流。总之,不能采取任何措施将不同的UPS直接并联。但是,为了实现数据中心UPS电源系统的在线升级,必须实现不同UPS的并联连接。那么如何实现呢?本文采用旁路并联方式实现不同UPS的直接并联。旁路并行模式是一种将需要并联连接的所有UPS转移到旁路电源模式,然后执行并行连接的方法。实现并联旁路的前提条件是每个UPS的旁路均来自同一电源。这是因为相同的电源具有相同的幅度,相位和频率,并且可以直接并联连接。以下示例说明了如何并行使用UPS来在线升级UPS设备。如图2所示,UPS1是建筑物的原始UPS电源平台。断路器Q1闭合,UPS1为负载供电。现在,所有UPS1的负载都需要切换到UPS2。 UPS2是两组不同型号和品牌的设备,不能并行连接。旁路和并联,将两组UPS切换到手动维护旁路,确认Q1和Q2断路器的相序一致,压差在合理范围内,然后关闭Q2。此时,UPS1和UPS2处于旁路和并联状态。负载在两组UPS上平均分配。最后,断开Q1,UPS1退出系统,负载全部由UPS2供电,从而完成了UPS在线升级的整个过程。 (2)解决方案设计现有办公室2×80KVAUPS电源系统已扩展并升级为2×200KVAUPS电源系统。考虑到计算机室的现有空间和冷却能力,将在原来的80KVAUPS位置放置一个额外的200KVAUPS,这要求在卸下原始UPS之后,安装新的UPS设备。为了实现不间断的供电,决定增加一个临时UPS设备,以便在卸下原始UPS期间为负载供电。整个在线升级和转换计划是:将原始UPS的负载切换到临时UPS,然后卸下原始UPS并安装新的UPS,最后将临时UPS的负载切换到新UPS。整个过程的示意图如图3所示。原始2×80KVAUPS和新添加的2×200KVAUPS的配电结构如图4所示。80-1和80-2UPS均具有一个输出开关。 。临时UPS的输出连接到Q3。卸下原始的80KVAUPS之后,将200-1和200-2分别连接到输出侧的Q1和Q2。根据系统的配电结构,整个UPS切换过程如图5所示。80KVAUPS切换到临时UPS过程:首先将临时UPS安装到位,临时UPS的输出电缆连接到UPS的上部端口。 Q3,Q3处于断开状态,并且80-1和80-2 UPS切换到手动旁路状态,然后将临时UPS切换到手动旁路工作状态,检查Q1,Q2, Q3是一致的,且压差不超过10V(否则,将回滚操作,并在确定原因后继续操作),此时Q3将关闭。 80KVAUPS与临时UPS处于旁路和并联状态,负载分担,然后依次断开Q1和Q2。负载转移到临时UPS,临时UPS切换到逆变器工作状态,切换过程完成。在将负载切换到临时UPS之后,将原来的80KVAUPS卸下,并完成新添加的200KVAUPS的安装。完成后,将临时UPS切换到新添加的200KVAUPS。暂时将UPS切换到200KVAUPS过程:在安装200KVAUPS之后,将输出电缆连接到Q1和Q2的上部端口,Q1和Q2断开。将200KVAUPS切换到手动旁路工作状态,然后将临时UPS移到手动侧。电路状态,检查相序Q1,Q2和Q3的值相同,并且压差不超过10V(否则操作回滚,并在确定原因后继续操作),并且Q1和Q2关闭。这时,将旁路200KVAUPS和临时UPS。在并行状态下,负载平均分配,然后断开Q3,并将负载转移到200KVAUPS。 200KVAUPS切换到变频器工作状态,切换过程完成。 3.结论目前,UPS设备的更换大多采用离线更换,这势必造成负载电源中断,降低系统的可靠性。随着数据中心的升级,不可避免地要更换UPS设备。为了提高电源的稳定性和可靠性,应尽一切努力在线升级UPS设备。本文采用旁路并行的方法设计了UPS设备在线升级方案,并将其应用于实践。 UPS设备的在线升级是在确保不间断供电的条件下完成的,从而提高了负载供电的可靠性。有效缩短了负载的停电时间,希望为其他数据中心的升级提供一个很好的例子。