UPS自老化模式在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用探索

yi321yi 2022-02-18

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一、UPS自老化模式簡介

UPS自老化模式，是將UPS軟件工作模式設(shè)置為自老化模式，令UPS逆變器跟蹤旁路的電壓幅值、相位、頻率，將UPS逆變器從傳統(tǒng)意義上的電壓源模式轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏髟茨Ｊ?，?jīng)過旁路反饋到前端電網(wǎng)。與光伏逆變器發(fā)電并網(wǎng)的原理有類似之處。

自老化主路逆變模式見下圖：

在此模式下，可見在無需連接假負(fù)載的情況下，可以實(shí)現(xiàn)UPS的整流器、直流母線電容、逆變器，靜態(tài)開關(guān)、交流濾波電容、保險(xiǎn)、電纜連接線、電流互感器及霍爾傳感器等磁性元器件的全容量測試。

常規(guī)UPS自老化輸出電流百分比為30%-130%，可實(shí)現(xiàn)UPS輕載30%，滿載100%，過載110%及125%的單機(jī)帶載測試的不同需求。

同時(shí)，自老化模式下還可以進(jìn)行電池放電。

自老化電池模式見下圖：

UPS自老化是一種非常成熟的應(yīng)用技術(shù)，當(dāng)前主要用用場景在UPS出廠測試環(huán)節(jié)。

二、UPS自老化模式的應(yīng)用優(yōu)勢

當(dāng)前新建數(shù)據(jù)中心的第三方驗(yàn)證測試或UPS出廠檢測均需進(jìn)行UPS帶載測試。

與傳統(tǒng)的UPS聯(lián)接假負(fù)載進(jìn)行測試的方式相比，UPS自老化模式其有如下的優(yōu)勢：

1、節(jié)約電力能源

在自老化測試過程中，損耗僅為UPS自損耗，而UPS自老化的自損耗與UPS連接假負(fù)載測試時(shí)的損耗幾乎一致，從而直接節(jié)約了假負(fù)載的功耗。以當(dāng)前新建數(shù)據(jù)中心主流UPS容量為500kVA（滿載輸出PF=1.0）為例，自老化模式可以節(jié)約500kVA*1.0=500kW的功率損耗。

以一個(gè)大型數(shù)據(jù)中心100臺(tái)500kVA UPS的第三方驗(yàn)證測試為例，滿載旁路及主路逆變供電各2小時(shí)的要求下，每臺(tái)500kVA UPS自老化滿載測試相比假負(fù)載滿載測試可節(jié)約500kW*4H=2000kW·H電能，100臺(tái)的單機(jī)測試共計(jì)節(jié)約2000kW·H*100=200,000kW·H。以居民月度用電200kW·H估算，節(jié)約的電能可供1000戶家庭使用一個(gè)月。

2、節(jié)約假負(fù)載的租賃費(fèi)用

單機(jī)帶載測試過程中時(shí)無需租賃假負(fù)載。

如現(xiàn)場為并機(jī)系統(tǒng)，通過優(yōu)化測試計(jì)劃，假負(fù)載的租賃時(shí)長也可縮短為UPS并機(jī)測試或數(shù)據(jù)中心聯(lián)調(diào)測試的計(jì)劃時(shí)長。UPS并機(jī)或數(shù)據(jù)中心聯(lián)調(diào)測試可以同步對(duì)柴油發(fā)電機(jī)、變壓器、配電柜、列頭柜、PDU等設(shè)備及其回路中的線纜連接和機(jī)房制冷能力等進(jìn)行同步測試。

3、節(jié)約假負(fù)載的聯(lián)接工程費(fèi)用與時(shí)間

（1）集中式假負(fù)載測試需要鏈接假負(fù)載至UPS輸出端或UPS輸出配電柜的接線位置，如現(xiàn)場無冗余接線位置，那么安裝工序需要涉及拆卸已安裝好的功率線纜，再聯(lián)接假負(fù)載的功率線纜，UPS系統(tǒng)測試完畢后再拆卸假負(fù)載聯(lián)接功率電纜，恢復(fù)原系統(tǒng)中的輸出接線。

（2）分布式假負(fù)載需專人在機(jī)房列間機(jī)柜內(nèi)進(jìn)行搬運(yùn)、布放及容量投切控制。

4、節(jié)約測試時(shí)間

（1）在自老化模式下，電流同時(shí)通過整流器逆變器及旁路，節(jié)約了原假負(fù)載測試模式下旁路帶載測試的時(shí)間。

（2）多套UPS工況下，可同時(shí)進(jìn)行多套UPS自老化測試，節(jié)約了原假負(fù)載測試時(shí)的轉(zhuǎn)場時(shí)間。

三、當(dāng)前UPS自老化模式在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用場景案例

1、UPS設(shè)備更新

數(shù)據(jù)中心的生命周期的中后期，當(dāng)UPS已到達(dá)使用壽命時(shí)，會(huì)有UPS設(shè)備更新的需求計(jì)劃。此時(shí)后端的負(fù)載供電安全是割接方案中最重要的關(guān)注點(diǎn)，整個(gè)割接步驟需要盡可能的簡潔、可靠。

某客戶的2臺(tái)UPS組成的并機(jī)系統(tǒng)割接過程中，首先需要將2#UPS關(guān)閉，負(fù)載由1#UPS供電，拆出2#UPS后，線纜盡量利舊的情況下，原位置安裝新UPS。此時(shí)如對(duì)整機(jī)進(jìn)行傳統(tǒng)假負(fù)載測試，需要增加工程量，延長割接工期。如不進(jìn)行測試，數(shù)據(jù)中心建設(shè)人員和運(yùn)維人員，以及使用方均認(rèn)為存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。各方聽取了UPS廠家實(shí)施UPS自老化模式測試的建議后，采用UPS自老化的方式進(jìn)行滿載測試，UPS通過現(xiàn)場測試，順利實(shí)現(xiàn)安全割接。

【某通信行業(yè)客戶設(shè)備更新應(yīng)用案例】

2、UPS整機(jī)延壽

在某些不便于進(jìn)行整機(jī)更換的場景下，如機(jī)房靜電地板承重不足，新舊設(shè)備搬運(yùn)空間不足等情況。維諦技術(shù)提供了UPS的延壽方案，對(duì)到期的UPS整流功率組件、逆變功率組件、靜態(tài)開關(guān)功率組件，電路板，磁性元器件，電容組件，風(fēng)扇組件等進(jìn)行現(xiàn)場更換，達(dá)到出廠標(biāo)準(zhǔn)。

在UPS延壽過程中，便采用了UPS自老化模式進(jìn)行帶載測試，對(duì)上述系統(tǒng)性更換的組件進(jìn)行了充分的性能檢測，使UPS達(dá)到出廠性能標(biāo)準(zhǔn)。

【某金融客戶延壽案例】

3、UPS年檢維護(hù)

在年檢維護(hù)的過程中，部分客戶的使用規(guī)定需要定期對(duì)UPS進(jìn)行滿載測試和電池放電容量測試，而多數(shù)客戶實(shí)際負(fù)載不支持這樣的測試。以往需要額外租賃假負(fù)載及承擔(dān)安裝假負(fù)載的費(fèi)用。當(dāng)前我們會(huì)提供UPS自老化模式測試的方案，進(jìn)行對(duì)應(yīng)負(fù)載率下的帶載測試以及恒功率電池放電容量測試，節(jié)約了客戶的時(shí)間與費(fèi)用，達(dá)到同等目的。

【使用自老化電池模式需注意，通過旁路向前端輸送的電能功率建議小于上級(jí)變壓器的當(dāng)前帶載功率，否則可能會(huì)影響電能計(jì)量。】

4、作為回饋型電子假負(fù)載使用

在UPS主旁分離的情況下，UPS可以作為回饋型電子假負(fù)載使用，測試主路和旁路回路之間的線路和用電設(shè)備。以下圖為例，當(dāng)使用UPS自老化模式時(shí)，可實(shí)現(xiàn)電流從Source A 到 Source B，經(jīng)過線路及其線路上的斷路器、儀表、功率補(bǔ)償柜等，在此模式下可以進(jìn)行相應(yīng)的測試。

四、UPS自老化模式在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用意義

在同等測試效果的情況下，我們總結(jié)出UPS自老化模式的優(yōu)點(diǎn)：

1、節(jié)約電力能源

2、節(jié)約假負(fù)載的租賃費(fèi)用

3、節(jié)約假負(fù)載的聯(lián)接工程費(fèi)用與時(shí)間

4、節(jié)約測試時(shí)間

在當(dāng)前“碳達(dá)峰、碳中和”的戰(zhàn)略背景下，數(shù)據(jù)中心的節(jié)能減排也受到了更多的關(guān)注。UPS自老化模式節(jié)能效果顯著，實(shí)施便捷，可以有效降低用戶對(duì)能源、時(shí)間、資金的投入。

UPS自老化模式當(dāng)前主要應(yīng)用場景仍以出廠檢驗(yàn)為主，隨著更多的用戶不斷深入的接觸與了解其節(jié)能意義，相信UPS自老化模式在數(shù)據(jù)中心中的應(yīng)用會(huì)逐漸增加，將包括但不限于數(shù)據(jù)中心UPS第三方測試、UPS設(shè)備更新、UPS延壽項(xiàng)目、UPS年檢維護(hù)。

千里之行，始于足下，數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的每一項(xiàng)節(jié)能減排的技術(shù)應(yīng)用，都是為實(shí)現(xiàn)3060的雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)而努力。維諦技術(shù)在節(jié)能減排的技術(shù)推廣與應(yīng)用上，一直在行動(dòng)。

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來自： yi321yi > 《基礎(chǔ)設(shè)施》

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