天津艾默生UPS电源供应

天津艾默生UPS电源供应

机房中的负载既有线性负载，也有大量的非线性负载，其中较典型的非线性负载就是UPS。要在紧急情况下确保UPS对业务设备的持续可靠供电，发电机组就必须适应其非线性的特性。

艾默生网络能源表示，当发电机组与后端负载不匹配时，通常在发电机组的输出电能质量、检测和控制等多个方面会出现严重问题，影响设备的正常工作。如果在设备运行过程中发现存在异常状况，就需要在对发电机组进行检查的同时，仔细考虑一下它和后端负载之间是否匹配良好。

针对造成这种问题的原因，艾默生网络能源分析指出，对于大功率UPS和发电机组之间的匹配效果，主要是由这样几个因素决定。首先是设备容量。计算发电机组容量，不仅要考虑UPS的额定功率、蓄电池充电增加的功率、整机效率、功率因数等因素，还要考虑机房精密空调、照明、消防电梯等负载在启动或运行所产生的冲击电流对发电机组造成的影响。其次是突加载。在发电机组突加载之后，其输出电压和频率都会存在一个不断调节、波动振荡的过程，而此时发电机组的瞬态响应能力，则取决于发动机类型、缸内压力、调速器特性、机组转动惯量，以及发电机类型、励磁系统特性、AVR特性等因素。再次是无功功率。发电机组通常是按照感性0.8功率因数的负载特性来设计的，对于带容性负载的能力没有相应的测试标准和规范要求，故其带容性负载特别是突加容性载的能力通常较弱。同时，UPS设备随着整流器的启停以及负载率的变化，对发电机组的影响是不断变化的，而且UPS系统采用的架构不同带来的影响也不同。最后是电流谐波。发电机组易受到非线性负载的影响，即在负载谐波电流的影响下，其电压波形的失真会明显大于变压器，内部损耗会明显增大，导致绕组发热，发电机AVR的检测准确度和控制效果会明显变差。同时电压和电流谐波还会对UPS的检测和同步电路造成影响，并可能触发某些保护动作。

“对症下药”的解决方案

基于对大功率UPS和发电机组的相关特性进行全面了解后，艾默生网络能源据此给出了针对性的解决方案，从多个方面着手实现二者之间的合理匹配。

首先，需要尽可能详细的了解负载信息，并据此对发电机组输出功率进行适当的放大选型，在此前提下若能尽量达到60%~80%的负载率则对发电机组较为有利；尽可能选择输出阻抗小、瞬态响应能力好的发电机；发电机的稳压励磁调节，建议采用受谐波影响小的类型，如PMG永磁式发电机；发电机AVR的电压检测建议采用三相检测取平均值的方式，而不是单相检测，以提高电压检测的稳定度，降低电压波动对发电机的影响；不同工作方式的发电机组，对非线性负载的带载能力也会有所不同，如两冲程柴油发电机组要优于四冲程柴油发电机组；需要注意如果发电机组的控制器参数设置不当，也会造成与UPS不匹配；在投入UPS时，若发现发电机组电压和频率表的数值摇摆不稳，适当调低AVR的灵敏度旋钮可能会解决问题；为避免交流*信号影响发动机电子调速器的性能，需将调速器的外壳良好接地，并对其转速传感信号采取良好的屏蔽措施；建议对发电机组采取分步的方式加载，加载顺序原则上大负载先启动，小负载后启动。

其次，发电机组输出的有功功率取决于发动机的出力，视在功率则主要取决于发电机的容量。所以发电机组在带UPS等非线性负载时，只需增大发电机的容量，其瞬态特性就会大大的增强，而整台机组的输出有功功率并未增加。实践证明，采用这种“小马拉大车”的方式来解决UPS和发电机组的匹配问题完全可行，并能为用户节约一笔相对可观的投入成本。

第三，要选择更能适合发电机组特性的UPS，应选择输入功率因数较高且电流谐波较小的UPS；对于滤波器在UPS空载或轻载时会导致其输入侧呈容性的特点，建议选用可提供针对性完善和优化方案的品牌，如艾默生网络能源的HipulseU和NXL系列；如果UPS具备高速宽频的整流器控制电路、旁路电压/频率保护范围和逆变器同步速率现场可调、Power-Walk-In延时启动、整流器缓启动、智能发电机模式等功能和特点，可更好地与发电机组相匹配。

第四，在低压配电方面，可利用感性负载和容性负载特性互补，尽量使总负载的功率因数保持在感性0.9左右；通过自动投切装置，使空调等感性负载先于UPS接入；将各个ATS的自动切换时间错开，以防止在市电切发电机供电时，所有负载同时启动导致发电机组输出波动过大或保护停机；避免无功补偿柜对发电机组进行补偿；在供电系统中使用成熟可靠的补偿调节装置，进行感性/容性无功补偿和谐波治理。


需求促成电力模块化的普及

首先，李晓东结合运营现状，具体而深入地剖析了数据中心供配电系统所面临的问题和挑战。

李晓东明确指出，在数据中心设计采用一次性投资的前提下，很难对未来的用量及客户做出准确预估。而面对不断变化的发展趋势，需求的不确定性是数据中心规划设计中一个很大的困扰。在实际运行中，低负载率是目前数据中心供配电系统亟待解决的现实问题之一，这不仅意味着效率偏低，而且导致实际运行PUE与设计PUE之间存在较大差异。

同时，更复杂的运维管理，也是数据中心供配电系统普遍面临的一个挑战。李晓东表示，客户业务随时处于变化之中，基于客户业务不同的重要程度，数据中心往往有跨区现象，而且目前客户对基础设施的独占性要求也非常高，在此情况下，数据中心供电等级变更具有很大难度。

此外，基于及时满足业务需求的需要，快速部署和整体交付成为数据中心建设的一个显着特征。复杂的工程化产品及界面、现场安装调试、交付标准和工程周期，都给数据中心建设带来巨大压力

在深入剖析数据中心供配电系统所面临的实际问题和挑战之后，李晓东也基于多年的业界深度实践经验，并结合业内的创新举措给出了解决之道。他强调，电力模块化是解决目前数据中心供配电系统问题及挑战的有效方法，并且已经成为主流趋势。

                       供配电系统架构和部署更加灵活多变

李晓东表示，电力模块化的应用价值在于不需要一次性投资，能够根据实际负载灵活扩容和设备迁移，同时工程量大大降低，可实现工厂预制化，所见即所得，其机电设备完全独立，分类维护，更有利于提升IT系统的可靠性，并且采用统一界面，实现集中管理。

                         预制式电力模块化方案实例

强大功能与较佳实践的极致演绎

在系统阐述电力模块化应用价值的同时，李晓东深刻诠释了电力模块容量颗粒度的划分原则。他指出，电力模块容量颗粒度的划分，需要考虑输入侧的容量边界、业务应用的基本模型、单位容量的较优成本等多个关键因素。

                                       电力模块容量颗粒度的划分原则

面对数据中心供配电系统的挑战，如何用较佳的电力模块颗粒度设计，满足不同场景，不同条件的数据中心需求？李晓东结合艾默生网络能源服务包括BAT在内的各领域客户的成功实践，分享了公司较新推出的供配电系统*解决方案——PTMS功率链集成管理系统。

                          PTMS功率链系统集成与管理

李晓东介绍，PTMS是为数据中心提供灵活的监控解决方案的产品，对接入的各类供配电设备进行统一的监控管理，保障功率链的正常连续运行，以方便用户查看数据中心接入设备的运行状态、告警情况、系统的运行效率。

传统的配电柜，其智能化程度、管理的有效性都有待提高，PTMS就是专为满足这种需求开发的，其优势体现在多个方面。首先可以统一信息接口，方便信息集中采集，形成完整功率链路，避免信息孤岛，其次针对配电的管理大大提高了专业性和有效性。不仅如此，PTMS能够对产品的配置进行优化，在保留元件基础功能的基础上减少冗余配置，优化投资结构。另外，PTMS具备各种仪表功能，包括支路参数测量、电压电流波形抓取、供电链路可靠性分析等等，并且动态可视化的单线图显示，让系统运行状态一目了然。

                                   　PTMS的供电链路可靠性分析

                                              　动态系统单线图及状态模拟

李晓东表示，从整体功率链来看，艾默生网络能源都极具优势。为此，他特别分享了国内某地公安厅供配电一体化模块工程项目的经典案例。

在该项目中，应用了艾默生网络能源的UPS系统、EPK低压配电系统、ATS以及PTMS。项目实施按照电力模块需求容量布置，整体结构风格统一，平面布局更合理，其内部连接的产品工程化处理，工程界面清晰，实现了高标准快速交付，并且集中直观的系统级管理方式，关注系统整体可靠性而非单个元件设备个体。

                                 供配电一体化模块的工程应用

值得一提的是，艾默生网络能源为客户提供的一体化电力模块，不是简单地拼凑，而是通过内部研发的工程化设计，尤其是EPK低压配电系统主要关键部件，包括断路器、ATS、智能仪表、防雷器等产品，都来自艾默生网络能源自有品牌，具有非常好的匹配性，充分保证了产品之间的无缝衔接和完美融合。