外资银行UPS电源解决方案

　　一、中国金融业现状：

　　随着中国的改革开放，近年来，不断的有外资银行涌入中国，对金融行业市场带来一定的影响，引发新一轮的基础设施建设以及 IT硬件投资的需求。因此，对于 IT硬件设备厂商，特别是 UPS厂商都带来一定的市场机会。虽然全球金融危机时至今日尚难言见底，但中国金融业在全球金融市场中的表现可谓是“风景这边独好 ”。随着国家经济刺激计划的逐步推进，银行的信贷规模迅速扩大，这无疑有利于中国银行业的整体表现。

　　二、Morgan Stanley投资银行项目背景：

　　作为世界上最著名的从事投资银行业务的专家摩根士丹利也不例外，于 1995年成为首家入股中国国内合资投资银行的跨国银行。作为中金公司的第 2大股东，摩根士丹利借助中金公司在中国国内的丰富的资本市场经验、全面的行业知识、对中国国情的深入理解以及全球支持网络，已经完全的致力于为客户提供国际水准、高质量的、有独创精神的金融服务，协助客户实现其战略发展目标。随着规模的不断扩大，摩根士丹利北京分公司在北京西城区太平桥大街国际丰融大厦，建立了全新的办公地址，而作为所有业务正常运转的支撑部门 -IT机房的建设就显得尤为重要，而不间断电源 UPS机房则是整个 IT机房的重中之重。

　　Morgan Stanley项目需求：

　　对UPS系统的基本要求

　　1)宽广的输入电压范围：UPS的输入电压范围代表了 UPS适应电网的能力，同时电压范围宽广也有着降低用户投资成本，节能环保的作用，用户在对 UPS供电系统的投资中，蓄电池往往占有很大的比例，例如该项目电源系统要求后备延时时间在 15分钟和 8个小时，这样在系统中就需要投入大量的蓄电池，UPS宽广的输入电压范围可以有效的减少电池的充放电次数，延长电池使用寿命，达到节能环保，节省投资的效果。特别是在电网波动较大的环境下，该功能发挥的作用越大。

　　2)高整机效率： IT机房的用电量非常大，每年花在电上的费用是非常巨大的，另外，耗电量大也不能符合国家对企业节能减排的要求，所以在选用用电设备时，效率尤为重要，效率的高低是决定设备每年的耗电量有多少的最主要的一项参数，各 UPS厂家也在苦心研究如何更高的提升 UPS的整机效率以达到节能的效果。所以在外资银行 IT机房电源系统在选用 UPS时，效率是非常重要的一项参数。

　　3)风扇的智能管理功能： UPS的散热基本是靠风扇来完成，如果风扇出现故障或者转速不够， UPS的运行就会出现问题，而大多厂商的 UPS对风扇都没有预告警的功能，都是来监测散热片的温度，当温度过高发出温度告警，所以此次项目，针对风扇提出了转速在线检测的功能，从而能有效的延长风扇使用寿命。

　　4)体积小、重量轻：此次 IT的电源系统机房在 11层，因此这就要求 UPS具有体积小，重量轻的要求，从而能达到机房承重的要求，同时，动力机房空间也非常有限，要更合理的来利用，所以在选用设备时在保证设备质量的基础上最好能选择何积小、重量轻的设备，以便节省机房使

　　对节能环保的基本要求

　　符合 ROSH环保要求：

　　要求 UPS具有緑色环保功能，其本身也应该符合绿色环保的要求，所以在选用 UPS时，要看生产厂商是否通过了 RoHs标准。

　　高输入功率因数、低输入谐波电流：

　　绿色的 UPS一定要有高输入功率因数，低谐波电流。高输入功率因数，可以使 UPS对市电的利用率提高，减小无功损耗，达到节能的效果。谐波电流低，可以减小 UPS对电网的污染，达到环保的功能。同时，提高输入功率因数及降低输入电流谐波失真还可以减小 UPS输入端的线缆,保险,空开等容量 ,减少发电机匹配的容量,降低用户的投资成本等等。早期投入使用的 UPS电源都是采用可控硅整流形式，行业内称为工频机，而工频机的输入功率因数较低，一般在 0.75~0.85左右，谐波电流一般都在 20%~30%左右，如果想改善这些参数就需要采取一些措失如下：

　　6脉冲+无源滤波器 PF>0.9,ITHD<10%.

　　12脉冲+无源滤波器 PF>0.95,ITHD<5%.

　　有源滤波器 PF>0.95,ITHD<5%.

　　从上述可以看出增加不同的设备可以使输入功率因数和谐波电流达到不同等级的效果，但增加滤波器这样的设备同样要要有大量的投资，要占用机房空间以及还要增加设备的自身耗电。由于提升 这些参数需要增加大量的投资往往让用户望而却步。

　　那么，还有其它的解决 UPS输入功率因数和谐波电流的问题的方法吗？当然，最好的解决方法就是选用采用高功率全 IGBT整流逆变 UPS，这种 UPS无须外加滤波器就可以使用输入功率因子提升至≥0.99，谐波电流降至 3%以下，当然这种架构的 UPS也会越来越受到广大用户的青睐。

　　对电池的要求

　　UPS之所以称为不间断电源，主要的原因是有电池的存在，因此电池能否稳定运行，直接影响着 UPS的稳定运行，电池要求采用国外知名品牌，同时要求对电池进行在线的监控，具体要检测到电池的单体电压、电流和内阻。从以上 Morgan Stanley项目的几点需求来看， UPS的绿色环保以及 UPS的可靠性是用户最关心的重要指标。

　　三、Morgan Stanley项目 Eaton解决方案

　　针对于 Morgan Stanley项目的需求，伊顿公司经过全面的分析后，提供了一套目前在业内普遍认可的可靠性最高的双总线供电方案。 UPS采用伊顿的主打产品伊顿9390-120KVA和伊顿9155-10KVAUPS产品。伊顿9390-120KVA UPS系统产品是伊顿公司推出的三进/三出的最新一代的中大容量功率的 UPS不间断电源。功率从40-160KVA,其设计目的是为了满足当今计算机网络系统对集中供电的需要，非常适合各种系统的应用场合。主要的应用计算机和数据处理系统;金融系统;工业控制和通讯系统。

　　这种 UPS是一个即时双向转换UPS，它可为计算机系统和其他的诸如测量设备、工业自动控制设备等智能设备提供电源保护，为关键设备提供连续的经过过滤的三相电源。在给设备提供电源的同时，UPS也在持续的给电池充电，如果突然发生停电事故，UPS可继续不间断的从 UPS的输入端为设备提供电源。 如果停电的时间超过了储备电量所能支持的时间，UPS会自动的关闭以免电池完全放电。来电的时候 UPS会自动启动继续为关键设备提供电源并且给电池组充电。

　　下面针对于客户的需求，来详细叙述一下伊顿 伊顿9390-120KVA系统是如何来解决的。

　　绿色节能：

　　1)最宽的输入电压范围：伊顿 伊顿9390-120KVAUPS系统采用的是全 IGBT整流逆变技术，在满载的情况下可以达到输入电压范围的正负 20%，因此最大限度的减少了蓄电池的放电次数，而由于此项目是工作在并机双总线，那么 UPS的实际带载量应该在 50%以下，而 伊顿9390-120KVAUPS系统在半载的情况下，输入电压的可调范围为正 20%，负 50%。

　　2)最高的整机效率：伊顿 伊顿9390-120KVAUPS系统在满载的时候，整机效率高达 94%，而对于该项目， UPS是工作在半载以下的工作情况下，而市面上其他厂家的 UPS系统，在半载的情况下，UPS的效率为 88%左右，而 伊顿9390-120KVA在半载的情况下，效率仍然高达 93%，从而大大减少了用户的运行成本。半载的高效率，是市面上其他厂家 UPS望洋兴叹的。

　　3)最高输入功率因数：伊顿 伊顿9390-120KVAUPS系统，输入采用的是 IGBT整流技术，这种技术是利用 伊顿M高频开关技术，使 UPS的输入电流完全的跟踪输入电压，输入功率因数可以高达 0.99，因此对电网而言，UPS相当于一台纯阻性的负载，大大提高了 UPS对电网的利用率。同时在谐波的治理上，区别于传统 UPS采用滤波器这种被动式的治理方式，由于可控硅整流技术的技术局限性，因此不可避免的产生大量的电流谐波，然后在采用种种措施去治理这些谐波，所付出的代价是增大了 UPS本身的损耗，降低了系统的效率，同时还增加了 UPS的占地空间和成本。而 伊顿9390-120KVAUPS系统采用的是主动式治理谐波的方式，伊顿M高频开关技术的优越性，使得 UPS本身根本就不会产生谐波，因此也就无需治理，谐波含量很容易的就控制到 5%以内。

　　可靠性：

　　1)风扇管理：伊顿 伊顿9390-120KVAUPS系统的风扇采用的是抽屉式的结构，因此更换风扇十分简单。同时风扇是 N+1式冗余风扇，任何一只风扇发生故障，都不会影响整机的冷却效果。采用的是风道式的冷却结构，这是伊顿公司独特的冷却技术，是伊顿公司将美国麦道公司在飞机上的冷却技术成功的移植到 UPS系统中。冷却效果可想而知。风扇是位于整机的中部，处于冷风的进风口，而不是常规 UPS的热风的排风口出，因此大大降低了风扇的运行温度，从而提高了风扇的使用寿命。风扇配有实时在线转速检测功能，这是利用霍尔传感器的原理，通过风扇上的电压，来反映风扇的转速。当发现风扇的电压过高或者过低时，便提前发出一个预告警，从而来很好的保护风扇，同时在 UPS的显示面板上，能够直接的接受到风扇的告警信息，来保证系统能够正常工作。

　　2) DSP数字控制：伊顿 伊顿9390-120KVAUPS系统采用了 32位 DSP数字控制芯片，在 UPS系统内部全部为数字控制，整机内部没有一块电位器，不仅仅提高了对事件的处理速度，同时也大大提高了整机运行的可靠性，避免了模拟控制随着时间的变化，参数漂移的缺陷。

　　3)控制电源：对于 UPS本身的核心电源，伊顿 伊顿9390-120KVAUPS系统内部是采用两块冗余的逻辑电源作为它的核心控制电源，任何一块电源发生了故障，都不会影响整机的正常运转。同时该逻辑电源采用了多点取电的方式，可以分别从整流器输入，旁路输入和输出分别取电，最大可能性的保证了该逻辑电源始终处于一个正常的运行状态。总之，伊顿 伊顿9390-120KVAUPS系统对关键器件都采用了冗余再冗余的措施。

　　4)输出变压器：对于伊顿 伊顿9390-120KVAUPS系统，标准配置是不含有输出隔离变压器的，因为采用 IGBT整流技术的 UPS，不需要这个变压器，就可以直接逆变输出 380V。同时， 9390利用独特的技术，内部虚拟产生零线，很好的解决了输出端零地电压的问题。但由于采用可控硅整流技术的 UPS(俗称工频机)已经深深的被 Morgan Stanley用户所接受，因此，一再强调需要配置输出隔离变压器，为了彻底的消除用户的顾忌，在该项目中，在每套并机系统的输出端，分别配置了隔离变压器，同时，隔离变压器也增加了维修旁路的功能，在为负载提供稳定可靠的纯净电源的同时，也大大方便了对变压器的维护工作。

　　电池在线检测系统：

　　针对于该项目，伊顿提供的电池为美国 GNB原装电池，同时为了满足电池单体在线测试的要求，伊顿公司配置了世界上最先进的在线电池管理系统 Cell Watch系统。 Cell watch系统是美国 NDSL公司的主打产品,凭借其优越的性能，已经广泛的应用在 UPS以及开关电源的行业中，为全世界的广大用户，节省了电池方面的运行成本。

　　Cell Watch电池监控系统可以实时在线的监测到各个电池单元的工作状态，电池电压、电流、温度以及电池内阻。同时通过监测 CU单元中的 4个告警干接点信号，可以方便的通过 RS485总线，将告警信息上传到 TMS系统中。通讯方式可以基于 MODBUS-TCP/IP协议来传送，也可以基于 RS485来传递告警信息。

　　电池维护的重要性：

　　1、 世界上没有免维护电池

　　2、 蓄电池内阻是判断电池性能的技术标准

　　3、 蓄电池内阻在线监控是重要环节

　　4、 内阻超过 20%时慎重考虑，超过 35%,建议立即更换

　　Cell Watch的特点：

　　1、光纤连接：最小的线缆，最小的电子噪音，最高的可靠性，容易安装 2、集中控制：远程的集中控制单元，方便监控 3、 24/7在线监测 4、 CE&amp;UL Certified 5、可扩容系统 6、完整的记录存储功能 7、图表分析功能 8、远程监控 9、监测电池内阻、电压、电流、温度 10、光纤连接降低干扰

Cell Watch系统原理图

　　四、系统方案原理图：

　　该系统为双电源供电系统，每路总线由两台 9390-120KVAUPS组成 1+1并机系统，同时，还配置了 9155-10KVAUPS，为用户的小型服务器提供不间断的供电保护。

　　该系统优势：两路总线是完全独立的系统，当其中任何一路总线发生故障时，由另外一路总线自动的承担全部负载。同时，并机 UPS系统配置了手动维修旁路开关，在保证为用户提供不间断电源的同时，进行 UPS的在线维修。变压器也配置了维修旁路开关，能够方便用户实时的对隔离变压器的各个接线端子进行检修。另外，该系统在设计的初期就考虑到用户机房空间的问题，因此，所有的 UPS和隔离变压器都是靠墙摆放的，均是真正的前维护产品，详情请参考机房平面布置图。

双总线电源供电系统原理框图

　　从上图可以清晰的看到，每路总线都是配有发电机作为其后备电源，同时，两路总线的市电输入是不同的市电输入，最大限度的保证了 UPS始终能处于正常的工作状态。

并机系统深化图

　　上图为每路总线的 1+1并机系统深化图，对 UPS和隔离变压器都配置了相应的维修开关，同时，每台 UPS系统，都配置了相应的电池组，以达到不间断的为用户提供可靠纯净电源的目的。

　　五、总结：

　　在中国政府的宏观调控下，中国的金融行业并没有出现象发达国家金融机构那样动荡的局面，这为中国 UPS市场的发展提供了良好的外部环境。同时，在金融危机的恶劣影响下，大量的外资银行不断的涌入中国大陆市场，这必将导致 UPS的金融市场仍将保持较高速度的稳定增长。作为全球的著名的 UPS解决方案供应商，伊顿公司将一如既往的全身心的投入到中国的金融市场的建设中，为中国的金融市场的稳定运行提供最可靠的供电解决方案。