从分级选型到运维实践, 如何实现UPS应用的“知”“行”合一
http://www.cnjnsb.com 2020-08-17 12:01:48 节能设备网

随着信息技术的普及,UPS的应用越来越广泛,几乎在所有行业的业务场景里都有UPS的身影。尤其在数据中心运营中,UPS作为“电力保护神”的角色,作用更是非常重要。但是,面对市场上不同的机型,用户该如何选择能够完美匹配自身业务需求的UPS产品? 

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日前,维谛技术(Vertiv,NYSE:VRT)2020线上研讨会上, 就从UPS设计原理到广泛的成功实践,全面解析了“从分级选型到运维实践, 如何实现UPS应用的知行合一”。

 

如何判断UPS可靠性的高低

 

选择UPS,首先要了解什么是UPS的核心价值,即UPS的本质。

 

事实上,UPS的工作原理很简单,即对交流电源进行整流后再逆变输出,同时利用电池进行充放电变换,以达到在市电断电之后,UPS能通过电池不间断为负载供电的目的。所以其首要功能就是保障负载的安全运行,因此UPS的本质就是可靠、不间断的电源。抛开UPS可靠性而追求其他功能则是本末倒置。

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但是,在实际应用中,影响UPS可靠性的关键要素有很多,产品设计、元器件质量、制造工艺、应用环境、维修保养以及运输、震动、人为操作都能对UPS的可靠性产生影响。

 

对此,又该如何判断UPS可靠性的高低?

 

通过对比可以发现,塔式一体化UPS的逆变模式下MTBF(即平均故障间隔时间,用于衡量UPS可靠性的参数)指标明显高于模块化UPS,这主要源于四个方面的因素:

 

l   从元器件数量来看,塔式一体化UPS根据其额定容量设计元器件的选型及规格,而模块化UPS由多个模块并联组成了一个系统,每一个模块是一个独立的UPS子系统。因此,模块化UPS的元器件数量远远高于塔式一体化UPS,由于这个缘故也导致模块化UPS故障率高于塔式一体化UPS。

 

l   对于模块化UPS来说,当并联模块超过4台(3+1)时,系统可靠性会明显下降。这也与国标GB50174对并机数量N≤4的要求不谋而合。

 

l   模块化UPS模块之间的环流也会对可靠性产生影响。

 

l   UPS在其生命周期里,新旧模块的混用必不可免,而模块更换就会带来兼容性问题,从而影响到系统的稳定性和可靠性。

 

在谈及UPS产品可靠性(MTBF)的同时,也会提到可用性和平均维修时间(MTTR),那这三者之间又是什么关系?

 

事实上,MTBF和MTTR一起共同决定可用性的高低。高可靠性是高可用性的基础,如果抛开MTBF单纯地去对比MTTR来得到的可用性高低是不正确的。只有基于相同的可靠性MTBF,MTTR才能明显影响系统可用性。

 

如何选择匹配机房等级的UPS 

 

单个设备更多关注可靠性,而可用性则更多适用于整个系统。对于数据中心而言,不同级别的数据中心应选择相应匹配的UPS。通常供配电设计流程分为“负荷计算、确定架构、设备选型、平面规划、详细设计”五个方面。

 

同时,在选择UPS系统容量时,可以参考数据中心供电最佳颗粒度模型。

综合绿色网格TGGC、马里兰大学可靠性研究所、《数据中心设计规范》(GB 50174-2017)的数据,规范要求分析,数据中心供电最佳颗粒度有1.6MW、2.0MW、2.4MW。此时UPS单模块颗粒度为400KVA、500KVA、600KVA。

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UPS的配置选择也会对运维管理造成一定影响。以2.4MW的2N架构的不同配置方案为例,第一种方案采用600KVA塔式一体化UPS,第二种方案采用600KVA的模块化UPS(内部由50KVA的模块组成)。

 

这两种方案在UPS系统总容量相同时,模块化UPS的96个模块并联数量则远远超出了塔式一体化UPS的8台并联。多模块的高故障率势必会对运维带来影响。

 

因此,UPS高可靠性、低故障率是降低运维管理难度的基础,而完善、合理、有效的运维管理同样也是提高UPS可靠运行的有力保障。

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维谛技术(Vertiv)基于广泛的成功实践和丰富经验,针对数据中心UPS选型,最新推出了《数据中心UPS分级选型指南》白皮书。

 

维谛技术(Vertiv)从保障性投入成本和宕机成本角度出发,将UPS选型分为下列三种:

 

l   C级数据中心,比如小型存储、计算,通常采用单机或者N+1供电架构,可采用模块化UPS。

 

l   B级数据中心,比如海量存储、高速信息查询、分布式数据处理,一般采用N+1或者2N供电架构,可采用高频塔式UPS或模块化UPS。

 

l   A级数据中心,必须采用2N供电架构,需要实现最高的可靠性才能保障实时业务的安全性、连续性,建议采用塔式一体化UPS。

 

如何确保UPS产品全生命周期的可靠性

 

维谛技术(Vertiv)在UPS领域始终保持着领先优势,并致力于UPS全生命周期的可靠性保障。

 

系统工程的设计保证了维谛技术(Vertiv)UPS 产品可靠性的实现,这其中包括可靠性技术、可靠性管理平台两大因素。比如,在产品的设计和生产验证阶段,会进行大量的实验来保证产品的可靠性。

 

同时,通过完整的可靠性管理平台支撑产品的设计流程,在概念、计划、开发、中试、生产/市场等不同阶段,全程确保产品可靠性的设计。

 

在保障UPS产品可靠性的基础上,维谛技术(Vertiv)还充分考虑到了工程阶段外部因素对UPS的影响,并进行产品生命周期环境分析。

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针对生产阶段、运输/存贮阶段、使用阶段,分别出现的温湿度变化,震动、冲击、跌落,输入电压、输出负载等可能影响到UPS可靠性的环境污染,维谛技术(Vertiv)都采取了针对性的措施,比如可靠性试验、环境试验、寿命计算、环境参数采集设备维护计划,等等。

 

同时,对于高湿、金属粉尘、碳纤维、硫化等数据中心内部的环境污染问题,维谛技术(Vertiv)在UPS产品的可靠性设计上也采取了相应措施。

 

在提高UPS产品环境适应性上,维谛技术(Vertiv)一方面通过增加保护拉斯膜、增加顶部盖板改善产品包装,另一方面在产品结构上,在系统前端或进风口增加过滤网防尘,在铜排之间增加绝缘片隔离处理,等等。这些设计都有效提高了UPS产品的环境适应性。

 

运维管理对于UPS的安全运行有着至关重要的作用,需要在产品的全生命周期内的不同阶段采取相应的运维手段,比如,基础维保、测评、定期检测、维修、延寿等等。

 

在这些日常维护的基础上,借助智能化、数字化运维管理技术手段,能够主动识别潜在隐患,实现主动预防性维护,从而更有效地降低系统宕机风险。

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维谛技术(Vertiv)推出的PTMS全功率链管理系统,基于全链路角度对供电进行可靠性分析和预警,实时监控设备工作状态,有效提高了系统供电的连续性和可靠性。

 

同时,采用可视化实时状态监控系统,全面及时的故障预警和定位,自动化报表系统,提高现场运维效率,实现了供电系统的数字化、智能化运维管理。

 

显而易见,维谛技术(Vertiv)基于帮助客户解决实际问题为出发点,结合大量的成功实践和丰富经验,从UPS分级选型理念的提出,到全程确保可靠性的产品设计,再到创新产品的推出,完美实现了UPS应用的“知”“行”合一。

 

了解更多:

https://www.vertiv.com/zh-CN/?utm_source=20208_cnjnsb_PTMS_cn&utm_medium=Referral&utm_campaign=813

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