六大优势奠定模块化UPS地位

王其英

您还在为UPS的低效率发愁吗?您还在为无法实现方便扩容而焦虑吗?您还在为节能环保绞尽脑汁吗?为什么不试试模块化UPS?

采用模块化UPS不是追时髦,而是大势所趋。模块化UPS不仅具有高可靠性、易维修、高可用性等优点,而且与其他电源相比,用户采用模块化UPS的总拥有成本更低。

不要认为所有模块化UPS都一样,实际上模块化UPS无论在结构上还是功能上,都有很大差别。按照电路结构,模块化UPS可分为功率模块结构式和UPS结构模块结构式。功率模块结构式也被称为第一代模块化结构,它的特点是功率模块和控制模块分离,任意一个模块不能单独供电,存在单点故障,可靠性不太高。被称为第二代模块化结构的UPS结构模块结构式克服了第一代的缺点,将整套UPS做成一个模块,任何一个模块都可单独供电,所以它的可靠性远高于第一代。

单个UPS模块能提供的电量从原来的1kVA发展到现在已经可以达到300kVA。这里的模块指的是一个机柜中有一个以上的模块。如果一个机柜中只有一个模块,属于单机范畴。

模块化UPS不但具备单机UPS的一些优点,而且还有很多独特的优点。具体来说,主要包括以下六个方面。

节约资金

几乎超过99%的模块化UPS都是高频化结构。和传统的工频化结构的UPS相比,在同等技术指标的情况下,模块化UPS取消了谐波滤波器和输出变压器,因此效率要比单机UPS高出5%以上。同样是100kVA的UPS,高频模块化UPS比传统的工频化结构UPS每年至少节约5万度电。

采用模块化结构UPS,持续运行的数据中心就可以边计划,边投资,边建设。这样用户可以更加合理地利用资金,缓解了一次性投资过高的压力。

可靠性高

单机UPS在组合完成后可靠性就不能再改变了。但模块化UPS的可靠性会随着组合的变化而改变。假设一个单机UPS和一个模块UPS的可靠性r1=0.99,即故障率是1%,那么,一个100kVA的单机UPS可靠性就是0.99。而120kVA的模块UPS,如果每个模块是15kVA,就是7+1的组合,这时的可靠性R7+1就是:

R7+1=1-(1-r7) (1-r)=1- (1-0.997) (1-0.99)= 0.999021

可见,这时模块化UPS可靠性比单机时几乎提高了10倍。

如果采用6+2组合,其可靠性R6+2就是:

R6+2=1-(1-r6)(1-r)2=1- (1-0.941480) (1-0.99)2= 0.9999941

此时可靠性比单机时几乎提高了100倍。

而且,随着负载的减小,可靠性还会增大。假如负载定位是100kVA,实际负载在90kVA以下时,就可以用6+2的组合,故障率比单机时降低100倍。如果实际负载低于75kVA,就可以是5+3的组合,可算出故障率比单机时降低1000倍。这是单机UPS无论如何都无法做到的。

并联冗余性好

模块化UPS在设计初期就充分考虑到了冗余性并进行了很好的规划,不论是从电路上,还是从结构上,都是作为一个整体来考虑的。这样,模块就既可以分开,又可以组合。

比如说,山特Array模块化UPS能够提供无线并联功能。它的机架就是一个名副其实的架子,架子上没有任何电路,而且模块之间没有任何通信信号线相连,可靠性大大提高。

一般来说,单机UPS结构在并联板和各单机之间的通信需要通过信号线来连接。一旦信号线接触不良,并联就会失败。而且,不少UPS单机电路是移植而来的,只是添加了并联功能,没有考虑到和以前的电路的冲突。正因为如此,单机UPS在组合后正常运行时,还会因为有的单机同步失谐而停止工作,埋下故障的隐患。

动态扩展性好

更换单机UPS时,尽管有手动旁路,由于需要更换的UPS模块输出端仍和其他模块一起连在负载上,有电压存在,不能带电操作,因此就无法在线更换,供电的连续性无法得到保证——除非在装机前预装了隔离开关,但是对大功率设备来说,这样做是很不经济的。

但是,模块化UPS可以在线热插拔和热更换,保证了供电的连续性。

模块化UPS还能延长供电电源的使用寿命。一般来说,用户希望数据中心的使用寿命越长越好,但设备的实际使用寿命却不尽如人意。通常,UPS的使用寿命最多只有10年,因为机器中大量电解电容器的寿命很短,而且无法在线更换。使用单机UPS供电时,用户不得不先停机再更换部件,而且更换的周期比较长,少则数小时,多则数天。这样不利于设备寿命的延长。

采用模块化结构后,一个模块就成了一台UPS。这样,在冗余的情况下,用户也可以进行热更换,即使是重达几百公斤的300kVA模块,也可以从机柜中取出来进行在线热拆卸。数据中心的连续供电问题解决后,其他问题就好办多了——因为金属机架如果做得好,用几十年也不会坏。

绿色环保

环保就是没有污染。污染又分为自然环境的污染、电气环境的污染。模块化结构可以降低这两种污染。

自然环境的污染主要包括声音污染和大气污染。由于模块化结构绝大多数都是高频化结构,工作频率都在20kHz以上,这超出了人的听觉范围,所以这时UPS不会像工频机那样,变压器和电抗器都发出令人心烦意乱的噪音,影响工作情绪。至于大气污染,值得一提的是,模块化UPS都要符合RoHS指令。

在降低电气环境的污染方面,高频化模块UPS的输入功率因数都在0.99以上,这对电网而言几乎是线性负载,基本不破坏市电电网电压的正弦波形,谐波含量小于5%。因此,电网中由模块化UPS引起的高次谐波干扰几乎不用考虑。而400kVA以下的单机工频UPS一般都是6脉冲整流,输入功率因数约为0.8,谐波含量达30%,5次和7次谐波能量较大,会干扰用电设备。

容易管理

模块化UPS的易管理主要体现在以下几个方面。

容易更换 在模块化UPS中,应用最多的是20kVA以下的模块。这种模块一般重量在20kg左右,一个人就可以搬动。许多模块化机柜面板上的LCD都有人性化的图示。如果某一模块出现故障,LCD上就会出现明确标志,值班人员只要根据机上标示就可以轻松更换模块。

方便增容假设一个机房规划的IT用电量是100kVA,但目前只有20kVA的负载。如果这时选择ARRAY 120kVA模块化UPS,该UPS的模块单元是15kVA,就可先配置2+1组合,尚有5个空位,以后可以根据IT的增容情况来逐步增加电源模块。

方便移动 机房搬家是经常会发生的情况。单机UPS由于重量很大,又不可拆卸,搬运起来相当复杂和费力。而模块化UPS改变了这种状况,让机房搬家变得更加容易。