US基本知识通俗讲稿

APC公司UPS基本知识培训

一个从事UPS产品生产销售公司的员工应该知道些什么知识1，学习基本知识的必要性：与公司产品有关，与公司销售有关，掌握了一定的基本知识才能领会APC公司的先进技术和先进的设计理念2，基本知识内容的变化：要适应UPS和供电系统新的发展趋势

2，下面讲的是基本知识范围，公司各类人员应该掌握的知识范围是一样的，只是掌握的深度不同而已不学也可以工作写在前面

1，10分钟2，10%调整3，无需功率补偿设备4,工程师见用户时的尴尬1.5小时3—3小时20—30小时举例一个系统要求市电掉电后维持10分钟，保证数据储存和安全关机可靠性要求高，可用性要求高，加油机，加长延时2Silcon输入功率因数0.99，无需外加功率因数校正设备

无需功率调整设备Silcon机正常工作时用20%的功率强度调整100%的功率，所以效率高，输出能力强

Silcon机只调整20%的功率，所以效率高，输出能力强供电系统新的发展趋势1单台设备向整个供电系统的变化2系统可靠性向可用性变化3供电系统向NCPI的变化4维护管理工作向智能通讯化变化5产品研发生产维护工作向市场应用变化目录为什么在供电系统中要用UPS设备

UPS的基本功能当前UPS电源的种类UPS与供电系统用户选用和配置UPS时存在的问题基本知识第一部分为什么在供电系统中要用UPS设备（用UPS干什么）电的社会电是一种能源商品，具有商品生产、运输、经销、消费等全过程的特点和存在的问题发电厂发电量不足—限电发电机可靠性--故障停电发电质量--不能用运输输电线路损耗---电压降低输电设备故障----停电自然灾害----停电交通、施工、战争、人为破坏----停电电的社会一次降压二次降压终端用户电力不足----停电电网质量不好----不能用----增加设备设备质量问题----故障----成本设备之间相互影响---干扰，IT设备不能正常工作使用维护问题Delta变换在线式终端配电电网电压存在的问题电网电压低电网电压高电网故障掉电Motors电网电压存在的问题尖峰干扰

综和干扰谐波干扰供电设备电源故障种类类1电网预安排停停电：限电，电源系系统改造和维维护；2电网故障停电电；超负荷、供电电线路和设备备故障；3自然原因停电电：火灾、雷电、、水灾、施工工等；4电源质量故障障：电涌、高压尖尖脉冲、瞬态态高压干扰、、电压下陷、、电线噪声、、频率偏移、闪闪变、电压不不平衡、谐波波畸变、暂态态停电、持续欠电压或过过电压、系统统接地故障和和和泄漏电流流形成的安全性故障、谐谐波电流与零零地电压差问问题。质量问题产生生的原因和危危害国内外供电质质量的问题与与比较配电网运行，管理

国内现状

国际先进水平

供电可靠率（RS-1）

99.897%(99年)，电力部要求

东京20分钟,法国94分钟,美国

用户平均年停电时间

99.96%9.77小时

58分钟，纽约10分钟，荷兰10分钟，香港、新加坡20分钟

配电线路

架空线为主，少量电缆，存在大量低压配电线路城市主要用电缆，低压线路短，或局限在建筑物内

供电网络结构

简单辐射式，少数双回线，缺少规划主干线，自动化环网结构（N-1），网络式结构（N-2）配电设备

少油，真空，少量SF6定期维护、检测完成“无油化”改造，全部为真空或SF6免维护，极少检修

自动化程度手动，自动兼有，手动操作为主

自动，远动，可实现自动故障识别，隔离，网络重构

故障停电时间几个小时

小于1分钟维护、管理

维护计划执行

AM/FM/GIS技术

线路损耗

8.6%

5—6%

可用性平均水水平---0.998建立UPS供电系统的目目的不停电供电全面改善供电电质量基本知识第二二部分什么叫UPS有嗅觉、有感感觉、会喊救救命、会打电电话、会上网网、发短信--输入配电输出配电机房环境负载已经被污染了的终端电网身体健康可靠靠性高可迅速修复，，可用性高系统配置能力强适应电网环境，不污染电网满足负载对供电质量的要求对UPS的性能要求物理概念、定定义、测试方方法、负载要要求、当前水平平、应用中的的问题UPS对电网的适应应能力容许电网电压压幅值变化的的范围输入功率因数数输入电流的谐谐波成分允许电网电压压频率的变化化范围—频率率跟踪范围频率跟踪速率率输入功率因数数和输入电流流的谐波成分分污染电网污染系统本身身输入功率因数数和输入电流的谐波成分分的定义1221UPS的常规输出性性能指标输出电压稳定定精度输出电压波形形失真度输出电压频率率稳定精度输出电压幅值值的三相不平平衡度三相负载不平平衡能力市电掉电时输输出电压的切切换时间输出电压的动动态响应特性性双向抗干扰能能力负载要求不高高所有的UPS都能满足要求求UPS的输出能力和和可靠性指标标——接近真实实的电网能力力AC—AC效率输出电流峰值值系数输出电流浪涌涌系数(启动动)输出过载能力力输出负载功率率因数三相负载不平平衡能力可靠性的量化化指标是UPS与负载之间的的特殊约定，，是UPS负载的限制UPS对物理环境的的适应能力环境温度环境湿度振动冲击海拔高度环境抗雷击能能力使用、安装的的物理环境UPS的系统配置能能力UPS系统冗余并机功能为什么要并机机运行什么样的UPS可以并机运行行并机负载均流度长延时供电功功能热设计计和充充电功功能可扩充功能故障在线维维护功能UPS的智能能管理理和通通讯功功能1，UPS应具备备RS232或RS485/422等标准通通讯接口。2，提供供能支持持业界流流行的大大多数操做系统统、网管软软件、应应用程序序和标准准的UPS软件和附附件。3，自检功能：UPS及其软件件、附件件能提供供定期的的自检功功能，以以防患于于未然，，4，UPS远程诊断断与维护护功能：远远程检查查UPS的状态、、查询UPS的预警信信息、做电池校校正试验验等。要要检查的的UPS工作状态和故故等信息息。5，自动关机机功能：当当UPS发生故障障或电池池能量将将要耗尽尽时，UPS执行定制制化的数椐椐保护功功能。6，自动报警警功能：UPS系统故障障时，可可通过电电子邮件件、寻呼、弹出式信信息等方式实实时通知知系统管管理员。。应用落后后于技术术UPS的工作方方式这里讲的的工作方方式是指指UPS的工作状状态，而非电路路结构形形式1正正常工作作方式输入电压压、负载载在其允允许范围围内工作作时，它它的输出出电压性性能、转旁旁路功能能、同步步锁相功功能、电电池充电电功能均均正常。。2电电池逆变变工作方方式其输入电电压断开开或超出出允许范范围，进进入电池池放电状状态，输输出电压正正常。3旁旁路工工作方式式UPS通过旁路路为负载载供电。。在线式UPS在线工作式是是UPS的一种功能能的定义，，而非电路路结构的定定义在线工作方方式确切的的定义是：：逆变器一直直都在工作作，随时在在监视并参参与对输出出电压的控制调整整。在线工作方方式最根本本的表征是是：在市电故障障（掉电、、电压过高高或过低等等）和恢复复正常的过程中,输出电压压切换时间间为零。常规输出电电性能指标标高具有在线工作方方式的电路路结构有多多种形式，，而且随着着技术的进进步，这些电路结结构形式本本身也是在在不断变化化和改进的的Delta变换为什么么是在线式式UPS的可靠性与与可用性对不停电供供电概念的的修正市电停电后后延时供电电10分钟钟，保证计计算机系统统安全关机市电掉电后后保证系统统持续长时时间供电可靠性可用性UPS的可靠性与可可用性失效率：式中：ns试验开始时时正常工作作的样品数数;n在运行（t1-t2）时间间隔内内出现故障障的样品数数；可靠度：平均无故障障时间：平均维护时时间：可用性：可用性与可可靠性的关关系可用性定义义：在规定的时时间段内，，系统正常常运行的时时间与整个个时间段的比例例可靠性定义义：在规定的时时间段内，，系统正常常运行（不不发生故障障）的概率，用用可靠度R(t)或MTBF表示示可维维护护性性定定义义：：故障障后后的的平平均均维维护护时时间间，，用用MTTR表示示可用用性性概概括括了了可可靠靠性性和和可可维维护护性性当系系统统可可维维护护时时，，可可用用性性>可可靠靠性性当系系统统不不可可维维护护时时，，可可用用性性=可可靠靠性性可用用性性--供供电电系系统统最最高高的的、、综综合合性性的的、、最最根根本的、最最有价值值的可靠靠性指标标举例系统可用用性的科科学论述述—（1）提高系统统薄弱环环节可用用性可靠性差差的环节节维护难度度大的环环节可靠性薄弱环节节可用性薄弱环节节提高薄弱弱环节可可用性的的基本措措施1，提高设备备的额可可靠性---MTBF先进电路路技术可靠性电电路设计计智能管理理功能可靠性热热设计电磁兼容容性设计计生产工艺艺生产管理理2,降低故障障维护时时间----MTTR模块块化化插插拔拔维维护护----电电路路板板、、功功能能电电路路、、功功能能模模块块模块块化化冗冗余余热热插插拔拔维维护护智能能管管理理与与通通讯讯功功能能可维维护护性性----提提高高维维护护水水平平提高高设设备备的的可可用用性性提高高设设备备的的MTBF----1提高高功功率率器器件件的的规规格格和和档档次次（（IGBT等））2改改进进控控制制技技术术，，提提高高逻逻辑辑控控制制电电路路规规格格和和档档次次（（CPU,DSP））采用用更更先先进进的的主主电电路路结结构构（（Delta变换换技技术术））严格格生生产产工工艺艺，，加加强强质质量量管管理理（（ISO9000））此方方法法有有效效，，但但是是困困难难大大，，效效果果有有限限因为为：：组组成成UPS主机机的的上上千千个个元元器器件件和和几几千千个个接接点点，，在在可可靠靠性性等等效效图图上上是是串串连连的的，，整整个个系系统统的的可可用用性性是是这这上上千千个个元元器器件件和和几几千千个个接接点点可可用用性性的的乘乘积积受其它元部部件工艺和和技术革新新和发展的的限制冗余配置对对可用性的的影响（空间状态态图）系统运行总总时间1系统可用时时间比例A系统不可用用时间比例例两个系统串串联两个系统冗冗余并联不可用性不可用性会建模型，，会计算提高MTBF对可用性的的影响提高MTBF对提高可用用性A并不是总有有效的MTTR=1hMTTR=8hMTTR=4hMTTR=2hMTTR=1hMTTR=0.5h模块化对可可用性的影影响MTTR的降低与可可用性A的提高成线线性关系MTBF=5万小时MTBF=10万小时MTBF=20万小时MTBF=30万小时当前我国UPS技术与市场场现状六个基本事事实代表着着UPS技术发展的的市场背景景和方向结论：UPS市场的六个基本事事实：使用UPS以便提高供供电系统的的可用性的的观念已被用用户接受，预示着UPS市场已趋于成成熟；各种UPS的电性能指指标基本上上都能满足足对负载供供电的要求求,用户开始始注意UPS的系统配置置功能----可用性、可可维护性、、可扩展性性、冗余并并机功能；3安全性是整个UPS供电系统的的主要矛盾盾；用户对UPS系统最大的的不满意度度是什么？？4在在供电系统统中UPS产品仅仅是是供电系统统安全性的的环节之一一，5在在安全性各各项指标中中，可用性是最最根本的、、最终的、、对用户最最有价值的的指标。能适应不断断变化的需需要(功率率密度、重重量密度、、安装要求求、单电源源设备与双双电源设备备、交流设备与直直流设备)，可边成长边边投资，基本知识第第三部分当前UPS电源的种类类按技术结构构分类后备式在线互动式式传统双变换换在线式Delta变换在线式式结构原理、、性能特点点、与竞争争对手的比比较按应用分类类单进单出220V三进三出220V/380V三进单出220V/380V----220V按系统配置置分类单机配置模块化阵列列配置集成系统配配置为什么代表表技术发展展方向各种技术结结构UPS的区别后备式简单经济可靠小功率性能一般,能满足要求在线互动式比后备式:充电能力强点；转换时间短点；输出功率高点；传统双变换换在线式输出指标高高；切换时间为为零；抗干扰能力力强；输出功率大大；价格昂贵；；Delta在线式对电网无污污染；输出能力强强；输出指标高高；切换时间为为零；抗干扰能力力强；输出功率大大；模块化阵列缩短故障维护时间；提高可用性、可扩展性集成化UPS系统提高整个供电系统适应性，可用性，扩展性，维护性，机架智能管理模模块功率转换模模块电池模块块单机功能能模块化单机模块块化UPS有效的降低维护时间输入配电并机旁路并机控制输出电压转换输出配电变压器集成模块块冗余把UPS整机做为为一个模模块冗余余可在线维维护整机模块块系统可用用性的科科学论述述----（（2）系统的可可用性即即子系统统的可用用性Lusser定率：A=A1×A2×A3×………×AN系统的可可用性即即子系统统的可用用性的乘乘积一个UPS供电系统统中，除除了UPS系统外，，还有变变压器、、瞬态电压浪涌涌抑制器(TVSS)、电网进线开开关柜、、负载配电开关关柜、柴油发电机、、交流稳压器器、变压压器、电电池系统统、各种种开关、、断路器器、保险险、转插插，上百百乃至几几百个级级连接点点和相应应的传输输线所有这些都会会形成单路径径故障点于是：系统可用性大大幅度降低；；已经冗余配置置的UPS系统故障率明明显增加；系统管理维护护难度大；人为故障增加加；故障原因不明明，责任不清清，相互推诿诿，严重增大大修复时间。。UPS设备在系统中中的连接系统中的设备备和连接时用用的断路器、、转接接点形成串联联的单路经故故障点UPS1UPS1主开关一个典型的双双机并联系统统接触器：43路（其中有12个与UPS一起冗余）接线端子：77个（其中有18个与UPS一起冗余）输入配电输出配电集成化UPS供电系统结构构框图机房基础实施施与供电环境境：强电系统配电电、温、湿度度调节、防静静电功能、防防雷系统、新新风净化、安安全系统、消消防系统；环环境监测系统统。ATS1柴油发电机ATS2市电1市电2模块热插拔冗余n+1UPS模块热插拔冗余n+1UPSSTS变压器变压器输出配电输出配电服务器服务器单电源负载载ATSPDU输入配电ATS输入配电电ATSSTS双电电源源负负载载PDUPqwerStruXure----集成成化化UPS供电电系系统统双总总线线UPS供电电系系统统高可可用用UPS供电电系系统统与与数数据据中中心心机机架架式式一一体体化化结结构构集成成化化UPS供电电系系统统结结构构特特点点供电电设设备备制制造造和供供应应的的统统一一化和和标标准准化化系统统中中供供电电设设备备（（包包括括负载载机机架架））结结构构的的一一体体化和和连连接接的的规规范范化化系统统中中各各供供电电设设备备和和环环节（（包包括括负负载载机机架架中中的的PDU））电源源状状态态管管理理的的集中中化化系统中各供电设备和环节结构的模块化和连接的热插拔功能InfraStruXure----集成成化化UPS供电电系系统统功功能能有利利于于解解决决当当前前数数据据中中心心机机房房迫迫切切需需要要解解决决的的问问题题1有效效的的利利用用机机房房空间间，降降低低运营营成成本本；2降低低供供电电系系统统的的复杂杂性性，加加快快建建设设速度度（无无工工具具装装配配）），，降降低低服服务务费用用；3系系统统基基础础设设施施标准准化化、、组组件件化化，，便便于于组组装装、、改改装装、、搬搬运运和和重重装装，，机动动灵灵活活，，因此此，，可可降降低低设设计计的的复复杂杂性性、、资资源源配配备备上上的的风风险险和和简简化化现现场场施施工工的的工工程程量量；；4能适适应应不不断断变变化化的的需需要要，包包括括功功率率密密度度的的变变化化、、重重量量密密度度不不同同、、安安装装要要求求不不同同、、单电电源源设设备备与与双双电电源源设设备备不不匹匹配配、交流流设设备备与与直直流流设设备备不不匹匹配配等等，可可边边成成长长边边投资资，，提提高高供供电电设设备备利利用用率率，，降降低低投投资资风风险险；；减少少系系统统中中的的断断路路器器和和转转接接接接点点数数目目，把故障点点减至最最少，可有效效的防止止大面积断电事事件的发发生；系统和设设备结构构集成化化，减少少维护工工作量，，可有效效地减少人为为原因故故障；系统和设设备结构构集成化化，线路路传输短短且规范范，提高了系系统抗干干扰能力力和供电质质量；功能齐全全的智能能管理和和直观的的指示，，可管理性性强，有预测故故障的功功能；可改变以以往那种种数据电电缆和电电力电缆缆（越来来越严重重）的混混乱状况况；备件的标标准化、、减少带带电操作作、维护护的简单单化，以以及可热热插拔模模块化等等，都有有利于降低低平均维维护时间间MTTR,系统可用用性可达达到7个个9；11对负载机机架微环环境的管管理××××××××××××××××要了如指指掌，讲讲出道理理基本知识识第四部部分UPS与供电电系统统当前计计算机机供电电系统统设计计和配配置中中存在的的问题题(1)当当前我我国各各种供供电系系统存存在的的普遍遍问题题机房建建设不不规范范、设设备和和环节节串联联、设设备输输入输输出阻阻抗不不匹配配、系系统中中因配置了输输入谐波电电流大和启启动冲击电电流大的设设备、电力力传输线与与数据传输线过长长和布局零零乱、设备备的供应商商过多、品品牌杂乱。。(2)投投资风险、、空间、容容量配置等等生命周期成成本问题(3)UPS系统的可适适应性及可可扩展性(4)系系统可用性性问题(5)UPS和供电系统统的可管理理性问题(6)UPS系统的可维维护性和可服务性的的问题用户对UPS系统最大的的不满意度度是什么？？安装、维护护、电池、、噪声、空空间、承重重-------可靠性、故故障宕机、、厂商反映映速度、修修复时间---总之，是可可用性问题题要了如指掌掌关注硬件关注业务可可用性关注业务对对环境变化化的适应性性关注数据200519952000199019851980UPS供电系统功功能的变化化People(人员)工作态度专专业知知识操操作技能等等Environment(环境)电力供应系系统空空气调节/制冷系统统IT设备机械支支撑系统安全系统智能楼宇系系统基基建InformationTechnology(信息系统)数据应应用程序操操作系系统服服务器网网络设备备等Process(流程)设备操作流流程组组织结构管管理流流程等空气调节电力机架服务管理NCPI计算机机房房配电系统统内容配电系统机房动力、、UPS电源、机房房照明、应应急照明、、机房地网网系统、防雷系统、、消防联动动系统。空调新风及及漏水检测测系统新风系统、、排风系统统、空调机机及其水管管设置、漏漏水检测系系统。门禁监控系系统设置不同的的进入等级级的保安监监控系统，，摄像接头头和监控设设备，消防报警及及自动灭火火系统采用消防及及自动灭火火系统，设设置烟感、、温感探测测器中心设备监监控系统结构化布线线系统机架设置、、网络设备备布线、服服务器监控控设备布线线、电话设设备布线。计算机系统统对供电系系统的要求求线制与额定定电压三相四线制制，三相额额定线电压压为380V，单相额定相相电压为220V，50Hz，进口的计算算机有的也也是三相四四线制，但但三相额定定线电压为为200V，单相额定相电压为100V。有的则要三相五线制制，三根相相线（X、Y、Z）、一根中线（（N）和一根地线线（G）。允许电压波波动幅度变化、、频率变化化、波形失失真度等接地质量各种接地系系统的电阻阻值规定如如下：直流地接地地电阻不应应>1；交流工作地地的接地电电阻值不应应>4；安全保护地地的接地电电阻值不应应>4；防雷保护地地的接地电电阻值不应应>10。主要物理环环境要求温度、相对对湿度、空气含尘量量IT机房供电方方式分类分布式供电电方案又称“点””式方案，，其特点是是在一个机机房中，多多个UPS（多为中小功率UPS）分别地对各各自的IT设备提供保保护，通常常一台UPS只供给1台或几几台负载设设备，而在在一个机房房中存在有有多台UPS。集中式供电电方案集中式供电电方案通常常只使用一一台UPS（或一套UPS并机系统）），通常是大功功率UPS供电系统为为整个机房房供电。通通常UPS被放置在一个专用的电电源房间中，，配电盘（柜柜）则被分布布于机房中的的总进线处。区域式供电方方案区域式供电方方案在布局上上是分布式与与集中式的折折中。在区域域式方案中，整个个机房被划分分为若干区域域，每个区域域由一台UPS（或UPS并机系统）集集中地供电。。各种供电方式式的比较可用性分布式>区域域式>集中式式。发生大面积停停电的几率集中式>区域域式>分布式式。UPS的易管理性集中式>区域域式>分布式式。UPS的可扩展性对UPS的扩容：分分布式>区域域式>集中式式对UPS输入供电系统统扩容：集中中式>区域式式>分布式对UPS输出供电系统统扩容：分布布式>区域式式>集中式供电系统的易易维护性集中式>区域域式>分布式式。供电系统的成成本一次性购置成成本：分布式式>区域式>集中式。扩容成本：集集中式>区域域式>分布式式。要了如指掌供电系统的基基本类型区分分方法对各种供电系系统，要掌握握的基本问题题包括：系统结构形式式对关键负载是是否是不停电电系统对非关键负载载是否是不停停电系统系统的可靠性性水平系统的可用性性水平供电系统类型型与可用性级级别（关键负载））1电网直接供电电系统（非不停电系系统）0.99879504473/10.555小时2电网+柴油发发电机系统（非不停停电系统统）0.99933135275/5.857小时时3电网+单单机UPS电系统0.99993797077/0.54小时时4电网+模块化冗冗余UPS系统0.99999442998/0.04879小时5电网+单机UPS1+1冗余系统统0.99999722647/0.024小时6电网+柴柴油发电电机+单机UPS供电系统统0.99993795159/0.5435小小时7电网+柴柴油发电电机+模块化UPS系统0.99999443908/0.0487小时时8电网+柴柴油发电电机+单机UPS1+1冗余系统统0.99999723557/0.0242小时时9电网+油油机+双总线线UPS供电系统统（单机机UPS））0.99999928987/0.0062小时10电网+油油机+双总线线UPS系统（模模块化UPS））0.99999929371/0.00618小时时11电网+油油机+双总线线UPS系统（单单机UPS1+1）0.99999929371/0.00618小时时12电网+油油机+双总线线UPS（（单机UPS））