機房基礎設施技術方案

1、勘察測繪研究院信息中心機房基礎設施技術方案文件青島飛訊電子工程有限公司2010年12月目 錄一、UPS容量計算及型號推薦3一、容量計算3二、解決方案：3三、Adapt PM模塊化UPS產品介紹41AdaptPM柔性冗余UPS系統(tǒng)42、AdaptPM系統(tǒng)UPS的高效率特點：63AdaptPM設計了內置的智能配電系統(tǒng)。74、完整的AdaptPM的UPS系統(tǒng)包括：85. 可靠性預計106、AdaptPM系統(tǒng)的電氣參數(shù)147、艾默生APM UPS檢測報告16一、UPS容量計算及型號推薦一、 容量計算貴單位機房現(xiàn)有20KVA UPS一臺，負載大約在30%-50%左右。根據(jù)現(xiàn)有設備運行情況，可計算出30K

2、VA的UPS已經能滿足目前設備的正常運行?？紤]到設備的穩(wěn)定、安全、可靠運行及后續(xù)增加設備的平滑過度升級建議采用模塊化的UPS，冗余一個模塊，建議采用一臺60KVA模塊化UPS組成安全、可靠、配置靈活的不間斷電源系統(tǒng)；雙電源設備可用一路市電輸入、一路UPS輸入；單電源可采用STS切換開關，實現(xiàn)兩路輸入的轉換；二、 解決方案： 貴單位的信息中心機房是信息化發(fā)展的重要依托，具有重要的業(yè)務應用，其建設目標是一個現(xiàn)代化信息機房，完全符合國際IEC標準、中國國家標準和行業(yè)標準，是一個安全可靠、舒適實用、節(jié)能高效和具有可擴充性的機房，同時又需要節(jié)省投資，縮短用戶工程建設周期，提升核心競爭力。機房的建設從根本

3、上滿足計算機等各種信息系統(tǒng)電子設備和工作人員對溫度、濕度、潔凈度、電磁場強度、噪音干擾、安全保安、防漏、電源質量、振動、防雷和接地等的要求。綜上所述，我公司推薦艾默生高端模塊化UPS AdaptPM 60KVA 一臺，每個模塊30KVA，目前負載可冗余一個模塊，若后續(xù)設備增加，可繼續(xù)增加模塊；最多可達5個模塊150KVA；AdaptPM為您提供的是一套完整的數(shù)據(jù)中心基礎設施解決方案。艾默生通過標準化、可插拔的標準預裝配組件建立數(shù)據(jù)中心的基礎能源和環(huán)境監(jiān)控設施，是一個基于高可靠性、高可維護性、高管理性的高度集成的動力系統(tǒng)。AdaptPM系統(tǒng)非常適合于區(qū)域或集中式數(shù)據(jù)中心的動力設計。AdaptPM

4、提供了一個保護數(shù)據(jù)中心的新方法，并優(yōu)化了設備生命周期成本，提供了無與倫比的適應性、可用性、易管理性和易維護性。三、Adapt PM模塊化UPS產品介紹AdaptPM（Power Management）智能柔性IT動力中心解決方案包括：u 基于高可靠性冗余和可擴展UPS系統(tǒng)；u 可分路狀態(tài)（電壓、電流、功率、諧波、開關狀態(tài)）監(jiān)控、可熱插拔維護或增容的分路開關，便于模塊化擴容和負載三相平衡調整的智能配電系統(tǒng)；u 智能、可集中監(jiān)控的分布式環(huán)境檢測裝置；u 智能化的動力環(huán)境監(jiān)控管理軟件；u 本地化、細則周到的服務和技術支持；u 統(tǒng)一、美觀、兼容性強的機房配電系統(tǒng)；1AdaptPM柔性冗余UPS系統(tǒng)擁有

5、基于艾默生長達40多年的UPS設計制造技術和業(yè)內最穩(wěn)定可靠的UPS冗余技術，并采用全新的結構設計的高可靠性UPS系統(tǒng)。艾默生革命性的將150KW的UPS冗余系統(tǒng)集成在只有半個Rack的空間內，達到的全球UPS系統(tǒng)中最高的功率密度，并且完全遵循國際上對冗余系統(tǒng)可靠性的評估標準，采用的N+1系統(tǒng)中，將冗余系統(tǒng)控制在N4的范圍內。并機數(shù)量1+1并聯(lián)2+1并聯(lián)3+1并聯(lián)4+1并聯(lián)5+1并聯(lián)6+1并聯(lián)功率容量（以單機為單位）1倍2倍3倍4倍5倍6倍安全過載功率容量（以系統(tǒng)功率為單位）200%150%133%125%120%117%MTBF（以單機為單位）5.5倍4.1倍2.9倍2.1倍1.5倍1.05倍

6、注：1. 數(shù)據(jù)來源于美國軍用標準MIL-HDBK-217C and Reliability Engineering, 1997.2. 在表中是把UPS單機的MTBF (平均無故障率時間) 取為1來進行相對比較的。艾默生將冗余的UPS采用機架式設計，冗余連接部分采用航天專用的熱插拔連接器，并在UPS并聯(lián)技術中應用了成熟穩(wěn)定的自動均流控制技術，無需專業(yè)人員調試，UPS只需安裝就位后，就可以自動啟動并聯(lián)冗余控制。由此解決了困擾用戶的UPS系統(tǒng)擴容或維修無法由自己及時實施的難題，使用戶消除了對UPS系統(tǒng)容量不足時的無力感和對冗余系統(tǒng)中UPS單機故障時對系統(tǒng)安全的擔憂。2、AdaptPM系統(tǒng)UPS的高效

7、率特點：業(yè)內效率最高、體積最小的UPS模塊，30kW重量不足35kg。采用全新的CoolMOS器件和三電平逆變器設計，50%負載效率96%。以30kW為例，每年自身用電比效率95%的系統(tǒng)節(jié)省2881元，比效率94%的節(jié)省5762元，比效率92%的設備節(jié)省過萬元。而且，即使在負載率25%時，其系列也高達95.3%，此時業(yè)內的其他機型效率僅在90%以下，艾默生的150kW的AdaptPM產品每年可以為您節(jié)省超過10萬元的電費。AdaptPM的高可靠性特點：u 每個UPS模塊都有獨立的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)故障不會相互影響；u 并聯(lián)均流采用分散式民主均流控制，成熟穩(wěn)定，可靠性高；u 旁路模塊也內置DSP

8、控制器，可以在系統(tǒng)異常時獨立控制負載由旁路供電；u 所有連接均采用航天航空專用的接插件，性能可靠，沒有專門的接口電路板，整個系統(tǒng)幾乎完全沒有瓶頸故障點；u 內置手動維修旁路，可以實現(xiàn)保證負載帶電的同時維修所有的部件u 電池系統(tǒng)可以共用，減少電池系統(tǒng)的成本和占地，每個模塊都設計了電池保護和分斷裝置。3AdaptPM設計了內置的智能配電系統(tǒng)。針對用戶缺乏有效的配電管理設備，難以檢測分路開關的狀態(tài)、分路負載的電壓、電流、功率、諧波和功率因數(shù)等，在運行后無法調整系統(tǒng)的三相負載平衡，缺乏便捷的方式對分路的容量進行更改等，艾默生將在全球廣泛且成功應用的SPM（Sever Power Management）

9、和UPS冗余系統(tǒng)集成在同一個機架中。集成的SPM裝置包括：1、最大容納3個可插拔的配電集成單元，包含18路開關，容量設計可從10A到63A，因此可配置總共54路分路開關；2、對每路開關的開關狀態(tài)、電壓、電流、功率、功率因數(shù)、諧波、電流預警值等都可以進行檢測；3、可選的熱插拔開關，可以通過操作，在不影響其他分路的情況下，對該路開關進行更換擴容或調整負載的供電相序，從而實現(xiàn)負載的調整。也可以通過增減配電模塊實現(xiàn)擴容和調整。4、智能監(jiān)控功能和熱插拔開關均為可選，用戶也可以按照自己的要求靈活配置所需的開關容量和數(shù)量，或采用非智能配電設計。4、完整的AdaptPM的UPS系統(tǒng)包括：1、15個運行效率高達

10、96%的UPS模塊，每個模塊內部都包含采用DSP控制的IGBT整流和逆變器，完整的執(zhí)行UPS功能；2、一個按照最大系統(tǒng)容量設計的旁路模塊，過載能力高達135%長期運行；3、13個可插拔的配電單元，54路可插拔的分路開關，分路狀態(tài)和電氣參數(shù)監(jiān)測；4、以上所有部分都是模塊化設計的，都可以實現(xiàn)不停電維修；5、內置一個手動維修旁路開關；6、一個液晶顯示和操作面板，其故障與否無關UPS系統(tǒng)運行；7、可選的SIC卡（含TCP/IP功能和RS485功能），可實現(xiàn)網(wǎng)絡遠程控制，并可接入艾默生的溫濕度傳感器，接入數(shù)量沒有限制，可以通過它實現(xiàn)對UPS機柜內部和整個機房內所有機柜內部的溫濕度監(jiān)控。8、可選的智能監(jiān)控

11、管理軟件SiteMonitor，可實現(xiàn)網(wǎng)絡化動力環(huán)境監(jiān)控，可以監(jiān)控包括UPS、智能配電、機房溫濕度、精密空調、門禁、漏水、煙感等設備，記錄所有事件、故障，并遠程發(fā)送郵件、短信、撥號等功能。5. 可靠性預計5.1 可靠性預計方法根據(jù)公司可靠性預計規(guī)范有每個元器件的失效率lS=lGpQpSpTpE式中l(wèi)S 元器件的工作失效率lG 元器件的基本失效率pQ 元器件的質量系數(shù)pS 元器件的電應力系數(shù)pT 元器件的溫度系數(shù)pE 環(huán)境系數(shù)產品中每個單元的失效率是該單元內所有元器件的失效率之和kunit = k(i)× A(i)式中unit 第n個單元的失效率S(i) 在n個單元中第i個元器件的工作

12、失效率A(i) 在第n個單元中第i個元器件的重要度系數(shù)對整個產品而言其失效率是各個單元失效率之和kEquip= kunit × Aunit單元式中Equip 電源的失效率unit(i) 第i個單元的工作失效率Aunit(i) 第i個單元的重要度系數(shù)產品的失效分布符合R(t) e lt 分布所以MTBF1/lEquip5.2 計算條件（1） 質量系數(shù)我司產品使用的元器件符合Bellcore RPP TR332中的第II級要求，因此pQ 1.0（2）環(huán)境系數(shù)UPS多數(shù)情況使用條件比較好，在預計時按照地面良好Ground, Fixed,controlled 的條件選取，即在GB 級環(huán)境條件

13、中使用，即pE 1。（3）電應力系數(shù)在此由于采用計數(shù)法預計取元器件降額為50, 相應之電應力系數(shù)為1（4）溫度應力系數(shù)由于采用計數(shù)法預計取元器件環(huán)境溫度為40, 相應之溫度應力系數(shù)為15.3 各單板電路之可靠性預計結果依上述條件，預計在常溫25 條件下工作，環(huán)境溫度升高15 時，產品各單板電路的可靠性預計結果如下表：序號電路名稱數(shù)量常溫（25）在主模塊失效中所占比例失效率（Fit）MTBF（h）1主回路板12,276439,3676.92監(jiān)控板14,717.4211,98114.33DSP板21,932.5517,46411.74輔助電源22,576.5388,12355防雷EMI板2*1,5

14、7525396829.66鍵盤LED板1284.53,514,9380.97驅動板29,293.5107,60256.48旁路EMI板1*787.51,269,8419并機板1*2,293436,11010市電旁路116011維修開關11566,666,6665.4 各功能模塊的可靠性預計結果依上述條件,預計本產品在常溫25 條件下,工作環(huán)境溫度升高15 時的可靠性數(shù)值.由可靠性框圖所列之串并連方式及系統(tǒng)原理框圖，可得框圖中各模塊的可靠性預計結果如下：5.4.1 輔助電源之并聯(lián)模塊的平均無故障時間M15.4.2 整流，逆變，監(jiān)控，輔助電源，等串聯(lián)主模塊的平均無故障時間M'5.4.3 市

15、電旁路模塊的平均無故障時間M'' 5.5. 系統(tǒng)可靠性預計5.5. 1 由可靠性框圖，單機系統(tǒng)（不計維修旁路）的平均無故障時間M sM s M' M'' 68395小時5.5. 2 如包含維修旁路，取MTTR 24 h 時5.5.3 如采用1 1直接并機方式（1） 如果包含維修旁路，取平均維修時間MTTR 12小時綜上所述：MTBF=1*523295=523295小時6、AdaptPM系統(tǒng)的電氣參數(shù)AdaptPM智能柔性IT動力中心型號AdaptPM功率30KVA150kVA物理參數(shù)寬×深×高(mm)600×1100

16、5;2000重量(kg)550（含配電）輸入特性(整流器)額定輸入電壓380/400/415VAC,三相四線額定工作頻率50/60Hz輸入電壓范圍228V476V，20%25%滿載，25%40%線性降額，40%可帶70%負載輸入頻率范圍40Hz70Hz輸入功率因數(shù)滿載0.99，半載0.98輸入電流諧波（THDi）3%輸入功率緩啟動功能有，5-30秒可設置直流特性充電器輸出穩(wěn)壓精度1%直流紋波低壓1%輸出特性（逆變器）逆變器輸出電壓380/400/415VAC，三相四線輸出功率因數(shù)1電壓穩(wěn)定性穩(wěn)態(tài)±1%典型值瞬態(tài)±5典型值穩(wěn)態(tài)響應時間20ms逆變器過載能力110%1小時，125%10分鐘，150%1分鐘，150%200毫秒相移轉性帶100%均衡負載時1°帶100不均衡負載時1°總諧波含量THDv100%線性負載1%100%非線性負載3%旁路旁路輸入電壓380/400/415VAC,三相四線旁路電壓范圍默認2015，40%、30%、10%10%、15%等其它范圍值可通過軟件設置旁路過載能力135%長期，170%1小時，1000%100ms系統(tǒng)頻率50Hz/60Hz（可設置）市電同步跟蹤范圍±2Hz（默認值），±0.5Hz3Hz每0.5Hz可調實測頻率精度（內部時鐘）50Hz/60Hz±0.02%系