银行数据中心基础设施建设与运维管理【2.0】

4. 4 UPS 系统

4. 4. 1 基础知识

不间断电源 （Uninterruptable Power Supply， UPS） 是能够实现两路电源之间不间断地相互切换的电气装置。

从严格意义上讲， UPS 不是一种电源， 因为它不是依靠能量形式的转换来提供电能， 而只是提供一种两路电源之间不间断互相切换的机会， 这才是 UPS 的主要设计思想。

UPS 是安装于电力系统和敏感型负载之间的电力装置， 它提供的电力比电力系统提供的电力可靠得多， 并能满足敏感型负载对电力质量和可用性方面的要求。 自 20 世纪70 年代首次推出以来， 它的重要性与信息化技术的发展保持着同步增长。

1. UPS 的主要作用

随着电子技术的发展， 各种各样的用电设备越来越多， 而用电设备绝大部分都是非线性负载 （Non⁃ Linear Load）。 非线性负载又称为畸变负载或污染负载， 具有如下特点：

1） 流入负载的电流波形与电压波形不一致。

2） 负载阻抗随着加在其两端电压的变化而变化。

一方面， 这些非线性负载给电网带来大量的谐波及其他干扰， 使供电质量变差。 为了降低这些电网中的干扰， 国际国内均制定了有关的供电标准， 规定用电设备给公共电网带来的干扰限制， 限制用电设备对电网造成的扰动。

另一方面， 这些非线性负载往往又是极其重要的负载， 如机场、 医院、 银行、 电信等部门的计算机、 服务器、 通信设备等， 对供电质量的要求非常高， 不仅要求不停电，

还要求电压、 频率稳定， 波形准确完好。 简而言之， 需要有一个净化的电源。

为了解决负载与供电质量之间日趋加深的矛盾， 人们用了多年的时间来寻找各种解决办法， 在诸多的解决方案中， UPS 方案是最佳的选择。 通过创造出 UPS 这样的新型设备， 使电网和用电设备进行隔离， 既避免负载对电网产生干扰， 又避免电网中的干扰进入和影响负载。

UPS 的主要作用如下：

1） 隔离电网中的干扰。 将瞬间间断、 谐波、 电压波动、 频率波动以及电压噪声等电网干扰阻挡在负载之前， 使电网中的干扰不影响负载， 又使负载对电网不会产生干扰。

2） 提高供电质量。 对电压跌落、 过电压、 欠电压、 电压尖峰、 三相不平衡等电压变动进行调整， 起到稳压作用； 对频率波动、 过高、 过低、 闪烁等频率变动进行调整，起到稳频作用。

3） 提供一定的后备时间。 UPS 的电池贮存一定的能量， 在电网停电或间断时继续供电一段时间来保护负载， 后备时间可根据所配置的蓄电池容量决定。

由于数据中心所承载的 IT 设备的重要性， 要求数据中心保持 7 × 24h 不间断的高质量供电， 对电力的可靠性要求和依赖性很高， 供配电系统中的问题可能会带来重大损失或安全隐患， 而 UPS 无疑是数据中心整个供配电系统中的核心设备， 因此 UPS 的可用性和质量直接关系着数据中心供电的质量和连续性。

2. UPS 的工作原理

UPS 设备产生于 20 世纪 60 年代， 经过 60 多年应用实践， U