如何维护科士达UPS以避免数据中心业务中断

当确保数据中心具有更大的弹性时，组织定期维护为其提供电源保障的不间断电源(UPS)至关重要。而其维护旨在最大限度地降低风险，并使UPS以安全高效的方式运行。但是，如果执行维护的行为本身就构成了风险呢?组织能采取什么样的应对措施?
例如英国一家航空公司的数据中心在2017年夏季由于人为失误发生故障。而人为错误是在UPS维护过程中出现问题的主要原因，工程师可能会按错开关，或者按错误顺序执行程序。
尽管在这些情况下指责工程师的疏忽很容易，但这种错误通常是由于操作程序不规范、标识不良，甚至是培训措施不到位所造成的。通过在UPS安装开始时消除这些问题，可以避免风险。
例如，如果安装的UPS系统是由大型并联UPS和复杂的开关柜组成的供电系统，则应在设计中加入连锁装置。这些措施促使用户以受控和安全的方式进行切换，但在项目开始时往往被排除在设计之外以节省成本。
全天候运行的设备监控还提供强大的保护功能，应该成为组织维护系统的一部分。而严格的培训也是至关重要的。
采取简单的措施也能有所作为。通过实时更新基本标签和切换示意图可以避免灾难的发生。建议组织提供明确的切换程序的文件记录。如果现场维护非常关键，维护人员实施时将相互提醒(两名工程师在执行每项行动前都会检查执行程序)将防止大多数人为错误。
采用先进技术
任何维修和维护都可能会为UPS或开关设备带来风险，所以需要减少维修次数。而出现的大多数问题(包括电气部件的故障)都可以通过监控电气部件的热量提前检测出来。
例如，如果电气部件的连接点没有拧紧，它将开始升温并最终以某种方式失效。而检查每个连接最有效的解决方案是采用热成像技术。热成像技术可以识别潜在的问题。
监控设备和能力
全天候的设备监控还提供强大的保护功能，应该成为组织维护措施的一部分。严格的培训也至关重要，同时确保设备主管工程师能够胜任工作。
组织的维护人员不要害怕向维护服务提供者提出问题，他们有责任提供合格证明，这与组织本身及其工程师有关，并且总是需要检查现场处理情况。
强大的维护措施还应该确保当UPS发生故障时得到及时和有效的响应。服务级别协议需要适用于应用程序的关键性。如果仅在正常运营时间内才能访问UPS，那么对于UPS的全天候的响应，这样的维护合同没有意义。也就是说，如果数据中心全天候运营，并对业务非常关键，那么全天候的响应是必需的。
组织需要确切地说明响应的构成，这也许只是一个电话号码或者到现场处理的工程师，并需要审查工程师的资质和水平。

对组织当前的UPS维护程序进行审查，将有助于确定并降低组织以前可能没有预料到的关键操作的风险。组织通过进行尽职调查，可以避免发生事故。

近日，科士达为遵义桐梓县公安局定制的微模块数据中心一体化机房顺利完工，获得了遵义桐梓县公安局的认可。科士达再度为公安系统信息化建设提供高可靠的绿色电源保障。

为实现“打造平安遵义、构建和谐社会”的战略目标，遵义桐梓县公安局需要高性能、高扩展、易管理的机房，但其传统的数据中心机房已经不能满足现代信息化警务系统的要求，遵义桐梓县公安局迫切需要新建智能模块化数据中心。

针对遵义桐梓县公安局机房的设备用电环境及业务安全的重要性，科士达凭借多年在各行业用户需求的深刻理解和应用经验，经过与其的多次技术交流沟通，通过智能化手段对其供电、制冷、管理系统进行全面技术改造与优化：一体化集成机柜系统、供配电系统、制冷系统、监控系统、消防系统和综合布线系统，有效保障关键设备的安全稳定：

简单灵活，部署快速易扩展。一体化方案集成机柜系统、密闭冷通道系统、供配电系统、制冷系统、监控系统，高集成设计，提供完整的解决方案，为企业提供一站式数据中心解决方案。产品全模块化，工厂预制，现场安装简单，大幅减少建设工期；模块提前预留好接口，机房后期建设可以根据业务需求灵活、快速扩容。高效节能，降低能耗。

采用模块化高频UPS，UPS效率大大提高。行级空调，柔性输出，精确匹配制冷需求；封闭冷通道，优化气流组织，提升制冷效率，降低成本。近端制冷方式，减短气流回程，充分制冷量，降低制冷能耗，最终降低机房PUE，实现节能。智能管理，简化运维。

科士达微模块监控系统对动力环境安防系统集中监控、统一管理，实现数据可视化。通过手机、平板电脑多钟终端APP浏览、微信公众号浏览，实现远程无人值守。降低运维难度，提升运维效率。

 智能模块化数据中心解决方案帮助遵义桐梓县公安局实现了物理的整合和数据的融合，与原有的机房相比，整个系统运行的稳定性得到了大幅提升，同时运维成本大幅下降。机房整体可靠性和带载性能得到全面升级，机房运维管理也实现了系统集成一体化，实现远程管理，无人值守，减轻了运维人员的压力。

模块化数据中心实用性、智能性、灵活性的特性，不仅适用于公安行业，更适用于其它行业中，如金融，交通，能源等是，当今大数据的需求。高密度、低功耗的数据中心将成为主流，相信模块化数据中心将逐步取代传统建设模式，为各行各业的数据中心保驾护航。

科士达作为数据中心一体化解决方案及服务领先提供商，科士达定位高端，依托自主创新和强大技术服务能力，为各行业客户持续提供高效可靠智能的按需定制的行业级整体解决方案。

随着自动化、信息化地不断发展，各行业对电力需求越来越旺盛，对电力保护要求越来越高，UPS作为保障供电稳定性和连续性的重要设备，已广泛应用到各个领域。UPS发展到现在，市场上有着各种各样的机型，其中工频机、高频机、模块化机型是目前UPS市场上最常见的三种机型，本文从基本原理及应用特点介绍这3种机型，进行各项指标对比，以供用户选型参考。

在说工频机高频机之前，我们先明确下高频机、工频机的定义。国外没有高频机工频机的说法，他们定义有变压器型和无变压器型UPS，即Transformer UPS和Transformer-less UPS。国内以整流器的调制频率来区分，整流器的调制频率为工频(50Hz)调制的，定义为工频机，整流器采用高频(上千Hz)调制的，定义为高频机。

另外UPS从外形结构上来区分的话，有机架式(Rack type UPS)、模块化(Modular UPS)和塔式(Tower type UPS)机型。这个相对比较好理解，便于安装在标准服务器或网络机柜里面结构的UPS称为机架式UPS，功率单元、旁路切换单元采用模块化结构组成的机型称为模块化UPS，整流逆变均是按规定功率设计的整体机型称为塔式机型。通常所说的高频机和工频机指塔式机型,机架式UPS只是把小功率(小于20KVA)的塔式机型的物理结构调整以适合机架安装，本文不对机架式UPS进行对比分析。

一、工频机

工频UPS即基于变压器输出的UPS,使用SCR晶闸管器件作为整流器元件，整流器调制工作频率与电网频率(50Hz)一致，这种机型称为工频机。工频UPS由整流器、逆变器、静态旁路、维修旁路、输出变压器组成。输出变压器是UPS的必要组成部分,起升压作用。因为UPS的整流、逆变的两次变换均为降压环节(SCR的管压降),所以在UPS输出之前必须有一个环节用于升压,这个输出变压器就是用来实现这一功能的。

常见工频机有2种机型，6脉冲工频整流和12脉冲工频整流机型，原理图如下：

12脉冲整流工频机是在6脉冲的基础上再增加1个6脉冲整流器和一个移相变压器，这样能够带来更优的整流参数指标，与比6脉冲整流相比，12脉冲整流在输入功率因数和谐波电流THDi参数指标上有明显优势，其指标对比如下：

目前工频机在市场上逐渐萎缩，特别是在数据中心和通讯机房，已经逐渐被高频机、模块化UPS所代替。工频机也有其自身特点，在工业领域，尤其是石油石化、化工、高端制造等行业，工频机仍然是主角，在整个UPS行业，工频机市场占有率保持在30%以上。

二、高频机

高频机又有3种常见类型，在90年代后期，一种在SCR整流后端增加BOOST升压斩波电路，将直流提升到UPS输出所需的电压，从而省掉了输出变压器。可以简单理解为以直流升压取代了之前工频UPS变压器的交流升压，这样不但成本更低，把UPS体积和重量大大降低，可以说是UPS内业重大技术革新。这种无变压器的UPS,虽然整流器的前半部分仍然SCR器件，但其整流后半部分包含IGBT高频升压斩波电路，从国内的定义上来看，这也属于高频机。目前这种BOOST升压斩波高频机型已越来越少，只有一些中小功率UPS会继续采用。

随着电力电子功率器件和UPS控制技术的不断发展，先后出现全IGBT机型和全IGBT+输出隔离变压器机型，即IGBT整流+IGBT逆变无变压器机型和IGBT整流+IGBT逆变有变压器机型，其整流器采用高频调整方式，调制频率一般都是上千Hz。

根据整流器调制频率定义的UPS机型，3种的高频机的原理图如下：

高频机最大的特点是无变压器，体积小重量轻，功率密度大，整机效率高，输入谐波电流小，因此其发展前景更被看好，高频化是电力电子发展的趋势。但从应用情况来看，高频机在环境适应性和抗冲击能力上仍然不及成熟度更高的工频机。

随着社会供电环境对绿色电源和节能降耗的产品需求不断增加,高频IGBT整流UPS技术有了很大发展,IGBT器件的可靠性和稳定性也有了很大的发展，到现在已经越来越多的用户选择高频机，特别是在数据中心领域、金融、通讯领域高频机已是用户首选机型。

三、模块化机型

模块化UPS是把高频UPS的功率部分单独做成一个个功率模块，然后每个模块并联输出，另外旁路切换模块和控制单元也做成模块单元，这样整台UPS就是一个个模块叠加而成。模块化UPS最大的特点是，功率部分很容易实现冗余功能，只要UPS带载功率富余量大于单个模块功率，UPS功率部分即可实现“N+1”冗余，从而提高UPS供电的可靠性。模块化UPS还有个好处就是可用性高，当某个模块故障时，直接更换模块，维修时间非常短，维修非常方便。另外，模块化UPS还经常提到“边成长边投资”的模式，即用户可以在初始建设时购买较少的功率模块，在业务增长用户设备增加后再购买功率模块进行UPS扩容。模块化UPS的原理结构图如下：

在高频机出现不久后，模块化UPS就应运而生，模块化UPS从理论上来说也是高频机的一种，只是其结构与普通高频塔式机型差别较大。模块化UPS对并联控制技术要求比较高，早期的模块化UPS故障率偏高，每次维修更换模块成本不低，因此选择模块化UPS的用户很少，不是市场的主流。但随着并联控制技术逐渐成熟，模块化UPS可靠性逐渐提高，而其高效率和高可用性的特点逐渐被市场认可，尤其是华为携模块化UPS重现UPS市场，迅速带动模块化UPS高速发展，其市场占有率直线上升，特别是在IDC信息机房、金融等领域，已和高频塔式机不分上下。

四、三种机型的比较

工频机、高频机、模块化UPS三种机型各有各的特点，我们从成熟度高、可扩展性、冗余性、整机效率、输入谐波、PF指标、占地面积、快速维修等多方面进行比较：

把三种机型比较列表转换成雷达图，如下：

结束语：

工频机、高频机、模块化机型是目前UPS市场上最常见的三种机型，其各有各的特点，满足不同类型的客户。不同类型的用户，有其自身的应用环境特点及其负载特性，作为厂家我们站在客户应用的角度来选择适合用户的机型，而不是单纯从技术层面看哪种机型技术最先进。UPS解决的是用电可靠性，最先进不一定最合适。作为使用者，应该从自身的角度，来选择最优的方案，从而确定适合自己的UPS机型。