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　　機房原有辦公UPS系統(tǒng)主要為辦公區(qū)域供電，至今運行時間已超過14年，曾出現(xiàn)多次過單機故障，給連續(xù)、可靠供電帶來隱患。且此型號UPS已停產(chǎn)，廠家技術(shù)支持難度大，備件采購困難，故障維修成本高。

　　由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，數(shù)據(jù)機房的服務(wù)器、主機、交換機等數(shù)據(jù)設(shè)備不斷增加，對電力供應(yīng)的需求也越來越大。原有供電平臺需要進行升級改造以滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展。現(xiàn)將原有辦公UPS系統(tǒng)擴容升級，在解決UPS供電安全隱患的同時，為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展提供動力。

　　目前，UPS設(shè)備的升級一般采用的是離線式升級方法：首先關(guān)閉舊UPS，負荷停電;然后接上新UPS，再合閘送電。這樣的做法容易實現(xiàn)，被廣泛采用，但是會造成對負荷的供電中斷。除此之外，還有一種在線升級的方式，可以實現(xiàn)不停電升級UPS設(shè)備。但是這種做法操作復(fù)雜，對環(huán)境和操作人員的要求很高，且風(fēng)險很大，不容易實現(xiàn)。因此，這種方式被業(yè)界稱為一種理想狀態(tài)，也是一個公認的難題。通過對多次實地考察，考慮到后端負荷的重要性，本次升級改造選擇了難度較大的在線切換的方式。

　　1 原有辦公UPS供電系統(tǒng)

　　原有辦公UPS供電系統(tǒng)為單總線UPS供電系統(tǒng)，由市電輸入、ATS互投、辦公UPS系統(tǒng)及各級配電單元組成，系統(tǒng)框圖見圖1。

　　由大樓配電室的兩個變壓器提供兩路電源，并通過ATS設(shè)定主路和備路，將主路市電輸入電源供給UPS系統(tǒng)。UPS供電系統(tǒng)經(jīng)輸出配電單元為機房配電單元(PDU)供電。原有辦公UPS系統(tǒng)由兩臺80KVA的UPS單機設(shè)備配置成“1+1”的并機冗余系統(tǒng)。按照GB50174-2008《電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，不間斷電源系統(tǒng)的基本容量要大于計算負荷的1.2倍，“1+1”并機冗余的辦公UPS系統(tǒng)能提供的最大供電容量約為66.6KVA，不能滿足機房增加設(shè)備后的供電需求，必須進行全面的擴容改造。

　　2 UPS供電系統(tǒng)在線升級改造設(shè)計

　　(1) 在線升級的實現(xiàn)——旁路并聯(lián)方式

　　從一般原理上講，由同一路市電供電的普通在線式UPS都可以直接并聯(lián)。因為在這種情況下UPS的逆變器永遠在跟蹤旁路市電，由于這些UPS都在跟蹤同一路市電，也就相當于互相在相位上跟蹤，這些UPS在頻率和相位上都是一致的，所以可以并聯(lián)。但是這種并聯(lián)方式是不安全的，主要是因為：

　　相位有超前和滯后之分，一般大容量UPS的相位跟蹤在。如果并機的兩臺UPS一個是，一個是，那么兩臺UPS并聯(lián)后相位就有可能相差，這就可能使得輸出電壓相差30V，這將會在UPS間形成很大的環(huán)流，使逆變器因過載而燒毀。

　　不同UPS的逆變參數(shù)和變壓器參數(shù)的微小差異會導(dǎo)致輸出電壓不一致，也會在UPS的輸出端形成很大的環(huán)流。

　　綜上所述，不加任何措施的不同的UPS是不可以直接并聯(lián)的。但是，要實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心UPS供電系統(tǒng)的在線升級，就必須要實現(xiàn)不同UPS的并聯(lián)，那么如何實現(xiàn)呢?本文采用了通過旁路并聯(lián)的方式實現(xiàn)了不同UPS的直接并聯(lián)。

　　旁路并聯(lián)方式就是將需要并聯(lián)的UPS都轉(zhuǎn)到旁路供電方式，再進行并聯(lián)的方法。實現(xiàn)旁路并聯(lián)的先決條件是各UPS的旁路來自同一路電源。這是因為同樣的電源具有相同的幅值、相位和頻率，可以直接并聯(lián)。下面舉例說明如何利用旁路并聯(lián)的方式進行UPS設(shè)備的在線升級。

　　如圖2所示，UPS1是大樓原有的UPS供電平臺，斷路器Q1處于閉合狀態(tài)，由UPS1為負荷供電�，F(xiàn)在需要將UPS1的負荷全部切換到UPS2上。和UPS2是兩套不同型號不同品牌的設(shè)備，是不可以直接并聯(lián)的。采用旁路并聯(lián)的方式，將兩套UPS都轉(zhuǎn)至手動維修旁路;確認Q1和Q2斷路器的相序一致，壓差在合理范圍內(nèi);閉合Q2，這時UPS1和UPS2處于旁路并聯(lián)狀態(tài)，負荷均分在兩套UPS上;最后斷開Q1，UPS1退出系統(tǒng)，負荷全部由UPS2供電，完成了UPS在線升級的整個過程。

(2)方案設(shè)計

　　現(xiàn)將原有辦公2×80KVAUPS供電系統(tǒng)擴容升級為2×200KVAUPS供電系統(tǒng)，考慮到機房現(xiàn)有的空間和冷量限制，將新增200KVAUPS放置在原有80KVAUPS的位置，這就需要將原有UPS拆除后，再安裝新增的UPS設(shè)備。為了實現(xiàn)不間斷供電，決定增加一個臨時UPS設(shè)備，在拆除原有UPS的期間為負荷供電。整個在線升級改造的方案為：將原有UPS的負荷全部切換到臨時UPS;再進行原有UPS的拆除和新增UPS的安裝工作;最后再將臨時UPS的負荷全部切換到新增UPS。整個流程的示意圖如圖3所示。

原有2×80KVAUPS和新增2×200KVAUPS的配電結(jié)構(gòu)圖見圖4，80-1#和80-2#UPS各有一個輸出開關(guān)，臨時UPS的輸出接到Q3;原有80KVAUPS拆除后，200-1#和200-2#在輸出側(cè)分別接到Q1、Q2。根據(jù)系統(tǒng)的配電結(jié)構(gòu)，整個UPS切換流程如圖5所示。

　　80KVAUPS切換至臨時UPS流程：首先將臨時UPS安裝就位，臨時UPS的輸出電纜接到Q3的上口，Q3處于斷開的狀態(tài);將80-1#和80-2#UPS轉(zhuǎn)至手動旁路狀態(tài)，再將臨時UPS轉(zhuǎn)至手動旁路工作狀態(tài);查確Q1、Q2、Q3的相序一致，且壓差不超過10V(否則操作回滾，查明原因后再繼續(xù)操作);閉合Q3，這時80KVAUPS與臨時UPS處于旁路并聯(lián)狀態(tài)，負荷均分;然后依次斷開Q1和Q2，負荷全部轉(zhuǎn)移到臨時UPS上，臨時UPS轉(zhuǎn)至逆變工作狀態(tài)，切換過程完成。

　　負荷切換到臨時UPS后，進行原有80KVAUPS的拆除和新增200KVAUPS的安裝工作，完成后進行臨時UPS切換至新增200KVAUPS的工作。

　　臨時UPS切換至200KVAUPS流程：200KVAUPS安裝就位后，輸出電纜接到Q1、Q2的上口，Q1、Q2處于斷開狀態(tài);將200KVAUPS轉(zhuǎn)至手動旁路工作狀態(tài)，再將臨時UPS轉(zhuǎn)至手動旁路狀態(tài);查確Q1、Q2、Q3的相序一致，且壓差不超過10V(否則操作回滾，查明原因后再繼續(xù)操作);閉合Q1、Q2，這時200KVAUPS與臨時UPS處于旁路并聯(lián)狀態(tài)，負荷均分;然后斷開Q3，負荷全部轉(zhuǎn)移到200KVAUPS上，200KVAUPS轉(zhuǎn)至逆變工作狀態(tài)，切換過程完成。

3.結(jié)束語

　　目前，UPS設(shè)備的更換多采用離線式更換方式，這就必然會造成負荷供電中斷，降低了系統(tǒng)的可靠性。隨著數(shù)據(jù)中心的升級，UPS設(shè)備的更換是不可避免的，為提高供電的穩(wěn)定性和可靠性，應(yīng)盡力采取在線升級的方式進行UPS設(shè)備的更換。

　　本文采用了旁路并聯(lián)的方式設(shè)計了UPS設(shè)備在線升級的方案，并將方案應(yīng)用于實際中，在保證不間斷供電的情況下完成了UPS設(shè)備的在線升級，提高了對負荷供電的可靠性，有效的減短了負荷的斷電時間，希望能為其他數(shù)據(jù)中心的升級提供一個良好的示例。