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如何更好的选择UPS电源及使用维护？
随着网络系统的应用越来越广，由于各种原因导致网络服务中断而带来的损失也越来越大，服务器必须能够满足每周七天、全年全天候不间断正常工作的要求。在影响服务器高可用的的众多因素中，UPS无疑是很重要的一环。为了最大限度的防止因电力原因造成的停机事故，人们对UPS的要求越来越高，功率也越来越大。可以说，如今的UPS已经不再只是一台电网停电后可以继续向负载供电的整机产品，它已经成为一个小型的或者说局部的高度可靠、性能齐全、高度智能化的供电中心，而且，随网络环境的日益普及，的网络功能也得到日益强化，利用网络来监控UPS已成为UPS技术发展的趋势所在。&　1、对存放重要信息的计算机进行重点保护。由于每台计算机都有可能因电源电压不稳定或者其他原因引起计算机在使用过程中突然掉电，对于普通计算机来说，这种突然掉电可能是再平常不过的事情了，但如果对那些存放有重要信息的计算机来说，突然掉电可能会给用户带来不可估量的损失。因此从保护的实用价值角度出发，用户应该只对那些少数的重要计算机进行电源保护，以便让UPS电源物有所值。　　2、根据保护对象选择合适的UPS。如果选购UPS电源是为了保护存放有重要信息的普通计算机，那么必须确保UPS能提供小于300V的保护电压，这样在市电出现停电的时刻，UPS能瞬间完成切换到后备用电源的过程，使计算机在短时断电时仍能顺畅运行，不会出现数据丢失和系统关闭现象。在超长市电电源中断的情况下，UPS设备可以启动电源管理软件实现安全的计算机系统关闭过程，也保证数据的完整性；这样UPS不仅保护PC的硬件，也保护了硬件内的数据。如果选购的UPS是为了保护网络服务器，那么选购的UPS除了要具有防浪涌电压、有可充电电池等功能外，还具有防止数据线浪涌的功能，以确保UPS在市电电网停电的情况下可在全负载条件下运行至少5分钟，从而避免网络交换设备不受市电的干扰，另外服务器的UPS最好还要有智能电池管理功能。　　3、不能长期按照额定功率来运行UPS。在许多人看来，要充分发挥UPS的功效的话，就应该让UPS一直处于额定功率状态下运行，这样的话虽然正确，但是如果UPS长期满载运行可能会大大缩短UPS的使用寿命。UPS使用的原则应该是让UPS尽量用到最需要的地方，而不是把一些根本就没有必要进行电源保护的设备都连接到UPS上，这样只能额外加重UPS的运行负担，让UPS电源在不知不觉中&老死&。正确的做法是适度控制好UPS电源的连接负载，保证UPS的负载量不超过其额定功率的85%，也就是说用户可以将UPS电源控制柜后面的几个接口适当地保持空闲状态。当然大家也没有必要让UPS电源过分低载运行，这样UPS电源就会失去购买价值了。　　4、后备式UPS不适宜用在对电源敏感的设备上。后备式UPS平时处于蓄电池充电状态，在停电时逆变器紧急切换到工作状态，将电池提供的直流电转变为稳定的交流电输出，不过这种UPS存在一个切换时间问题，因此不适合用在对电源敏感的设备保护上。因为尽管这种UPS切换时间很短，但对电源敏感的设备，例如一些控制精度非常高的设备来说，不但要求电源电压要持续，而且还必须稳定，一旦电源有微小的波动，其工作状态就能发生很大的变化。　　5、应确保与UPS相连的配电柜使用的是空气开关。为了确保UPS电源的使用安全，我们还必须注意与UPS相连的配电柜的使用开关，因为如果接UPS的配电柜采用普通的老式闸刀开关，这种开关在接通或者断开电源的一刹那有拉弧现象，这种现象会产生突发尖端电流从而对市电电网产生额外的干扰；而如果配电柜采用新式的空气开关的话，就可以利用该开关的消弧功能来避免拉弧现象，从而确保市电电网的稳定性。另外旧式开关由于采用的是熔断式保险丝，在电流响应方面比较迟钝，这样一旦遇到短路或者其他特殊情况时，就不容易及时切断电源。　　6、保护服务器的UPS电源最好具有智能管理功能。由于服务器是一个网络中的核心，网络中所有重要的信息全部存放在服务器中，一旦服务器发生什么意外的话，整个网络可能就处于瘫痪状态，由此可见保护服务器是多么的重要。为了能及时对服务器的任何异常作出响应，这就要求与服务器相连接的UPS具有一些智能管理功能，例如对服务器的供电能进行自动管理和调整，或者说当电源遇到突发故障时，UPS能自动关闭服务器的操作系统并关闭其电源，另外UPS的智能功能还包括将服务器的有关信息通过网络传递给操作系统或网络管理员，以便服务器管理人员能即时进行远程控制和管理。　　7、让蓄电池工作在合适的环境中。在普通人眼中，UPS电源就是那个密封式的铅酸蓄电池柜；其实铅酸蓄电池只不过是UPS电源的供电部分，它的另一部分是电源控制柜。对于电源控制部分，我们倒是没什么需要维护的，但对于那些密封在柜内的铅酸蓄电池我们能做些什么维护工作呢？其实，对蓄电池所做的维护工作最重要的就是让蓄电池工作在合适的环境中，因为蓄电池对工作环境的温度有较高要求，温度适宜可以让蓄电池发挥出最佳潜能，相反蓄电池的功效就不能得到很好的利用，而且还会延长蓄电池的使用寿命。为此，我们尽可能地让蓄电池的工作温度保证在25℃左右，如果温度过高会缩短蓄电池使用寿命，温度太低了，UPS将达不到标称的延时。另外在组装蓄电池时，要千万注意不能将安装时数不同、出厂品牌不同的电池混合使用，这样会让UPS电源的实际使用效果大打折扣。　　8、所选的UPS功率应该与保护对象的功率相匹配。不同功率大小的UPS在价格上是相差很大的，如果选择的UPS功率低于需要保护的设备功率，那么UPS就不能正常对这些设备提供电源保护；相反如果选择的UPS功率高于需要保护的设备功率，最终结果，UPS使用功率必然只能达到需要保护的设备的功率，那么，功率高的那一部分所花费的资金就浪费了；因此用户在选择UPS时最好先把需要保护的设备的功率计算一下，然后选择一个功率至少和需要保护的设备要求一样大功率的UPS电源。当然，如果您需要保护的设备在将来可能会增加的话，可以在现有基础之上适当考虑一些余量。　　9、不要把电感性负载连接到UPS电源上。由于电感性负载在接通电源或者断开电源的一瞬间，会产生振荡电流，这种电流的峰值将远远大于UPS电源所能承受的电流值，这种振荡电流很容易引起UPS的瞬时超载，如果超载的次数很多的话，将会大打缩短UPS电源的使用寿命，因此笔者建议不要把一些不重要的电感性负载，例如电冰箱或者空调之类的家用电器，连接到UPS电源上。 10、在选购时要学会检测UPS。为了检验选购好的UPS是否符合实际需要，我们在选购好UPS电源之后，还必须通过现场测试来确认一下所选的UPS是否与实际需要的相符；测试时主要检查下面的一些内容，例如对UPS电源的启动检查、报警和自动关机检查、电池供电/充电时间检查、电池热插拔、市电/电池切换点检查等。最简单的检测UPS能否对计算机提供掉电保护的方法就是突然拔掉UPS的电源插头，如果计算机能继续正常运行，则认为UPS能胜任保护工作。另外用户还应重视对UPS输出能力和可靠性的考察，因为UPS输出能力的各项性能指标，都是可以量化的可靠性指标。在同等运行条件下，效率高、输出电流峰值系数和浪涌系数大、过载能力强的UPS，其可靠性必然高。　　11、正确对UPS电源进行维修。如果在UPS电源运行过程中出现故障时，用户可以根据故障现象，用万用表分别测量各组件的工作电压，并与正常值进行比较，这样可逐步缩小故障范围，当将故障定位于某组件后，依次检查与该组件有关的外围电路，如果外围电路无故障，一般来说，是组件损坏所致，更换后即可排除故障。不过，笔者在这里要提醒大家的是，如果大家对UPS电源不熟悉的话，千万不要自行对UPS电源维修，因为维修过程中可能存在安全威胁。　　12、正确对UPS电源进行操作。UPS电源对操作也是有一定讲究的，例如我们不能随便对其进行开关，在打开UPS时，应先开UPS电源输入开关，然后再打开逆变器的开关；在关机时，应该先关闭逆变器的开关，然后在断开输入开关。在UPS不工作时，最好要将其关闭，因为如果工作完后不关电源的话，一旦遇到突然停电，那么UPS电源就有可能一直处于工作状态，即使不带负载，但UPS也会损耗少量的电源能量。这样长时间损耗能量又不及时充电，最后电池就会枯竭，引起UPS故障。另外为了防止雷击引起UPS短路或者产生火灾故障，我们一定要把UPS电源放在通风散热良好的地方，并确保UPS电源能有效接地。　　13、要定期检查电池的端电压。为了能及时了解UPS电源的工作状态，我们应该每半年就给UPS测量一下电池的端电压。如果电压超过1V就应该使用均衡的恒压限流（0.5A）充电，若不奏效，只能换新电池。如果当地长期不停电，必须定期人为中断供电，使UPS带负载放电。因为长期没断过电，所以你一直以为它是在正常工作的，而实际上一旦断电，它只能提供很短的延时甚至根本没有延时，原因就是蓄电池长期处于浮充的充电状态。　　14、在供电质量要求较高的场合下要使用在线式UPS。在线式UPS在供电状况下的主要功能是稳压及防止电波干扰；在停电时则使用备用直流电源（蓄电池组）给逆变器供电。由于逆变器一直在工作，因此不存在切换时间问题，适用于对电源有严格要求的场合。　　15、不要频繁开关UPS电源。由于频繁开关会产生尖端电流，这些电流可能会让UPS电源内部的晶体管的交流保险丝熔断，从而损坏UPS电源，因此大家一定要记住在开关之间至少要有6秒钟以上的时间间隔。不要让蓄电池长期闲置不用或长期处于浮充状态而不放电，因为长期处于浮充状态是电池损坏的最主要原因，所以UPS在使用一段时间后，要人为地使UPS处于逆变状态一会，这样可延长电池寿命；另外还要提醒大家的是，不要在逆变状态下打开保护设备。1.UPS的供电方式　　UPS的供电方式可分为集中供电方式和分散供电方式两种。　　集中供电方式是指由一台UPS向整个线路中各个负载装置集中供电。　　分散供电方式是指多台UPS电源对多路负载装置分散供电。　　这两种供电方式都有各自的优缺点具体如下： 集中供电方式 便于管理 布线要求高 可靠性低 成本高 分散供电方式 不便管理 布线要求低 可靠性高 成本低 　　　2.负载的选择　　并非所有的电器设备都需要使用UPS，同样，UPS也并非适用所有电器设备。用户在选择UPS的负载时，主要应考虑大小、负载装置的特性、负载装置的重要程度以及不良电力对负载的影响程度。 1）负载装置的特性　　交流负载的供电方式一般分为单相和三相两种。小功率负载，功率从几百VA到100KVA，一般采用单相供电方式,选用单相输出的UPS；而大功率的负载，功率从几十KVA到1000KVA，多采用三相供电方式，因此需选用三相输出的UPS。　　负载类型一般可分为电阻性、电感性、电容性等线性负载与内含整流电路的非线性负载（又称整流性负载）。电脑及其外围设备多为非线性负载。UPS适用于电阻性负载及带容性的整流性负载。感性、容性负载等非线性负载启动都有冲击电流，电脑等整流性负载即使是在正常运行时，其峰值因数也有2~3,即电流的峰值为其有效值的2~3倍，因此在选用UPS时应考虑到这一特性，应给UPS留一定的余量。对于某些功率因数较低的感性负载如空调机等，因其启动电流相当大，可达其额定值的5~7倍，并且频繁启动，因此一般中小型UPS不适用，除非留有足够的余量。　　2）负载大小与UPS容量计算　　一般电器负载都会标称其额定功率或额定电流及功率因数等参数，但由于不同类型的负载差异较大，而总功率不能够差异较大，故总功率不能够简单的相加而应该求其矢量和。好在一般情况下，用户 负载大多为电脑设备，其功率因数在0.65~0.7之间，因此可以将各个负载的额定功率累加求出总功率,而个别其他类型的负载如打印机等,可以按启动大小将其额定功率乘以一系数再计算进去。根据负载总容量的UPS，一般可以按以下公式选择:　　UPS容量&= 负载容量&0.8　　即负载容量应为UPS额定容量的80%以下。选择80%负载主要是考虑到负载启动的冲击电流以及用户今后扩容的需要。　　3.放电时间的配置　　停电后UPS是依靠电池储能供电给负载的，标准性UPS本身机内自带电池,在停电后一般可继续供电几分钟至几十分钟，而长效型UPS配有外置电池组,可以满足用户长时间停电时继续供电的需要，一般长效型UPS满载配置时间可达数小时以上。　　一般长效型UPS备用时间主要受电池成本、安装空间大小以及电池回充时间等因素的限制。一般在电力环境较差，停电较为频繁的地区采用UPS与发电机配合供电的方式,见原理图。当停电时,UPS 先由电池供电一段时间,如停电时间较长,可以启动备用发电机对UPS继续供电，当市电恢复时再切换到市电供电。　　电池供电时间计算　　电池供电时间主要受负载大小、电池容量、环境温度、电池放电截止电压等因素影响。一般计算 UPS电池供电时间,可以计算出电池放电电流,然后根据电池放电曲线查出其放电时间。电池放电电流可以按以下经验公式计算:　　放电电流=UPS容量（VA）&功率因数/电池放电平均电压&效率　　如要计算实际负载放电时间,只需将UPS容量换为实际负载容量即可。 4.UPS的安装　　UPS安装质量好坏直接影响到UPS系统今后的长期运行,尤其是大中型UPS，因此大中型UPS在规划到安装过程中都应该规范。一般来讲,UPS在安装时主要考虑以下几方面因素：　　电网情况、负载容量及特性、使用环境、接地情况、配线及开关容量等。　　1） 电网情况　　主要包括电网电压波动范围、停电频率等以确定UPS备用时间的配备。如有必要可以在UPS前极增设其他保护措施。　　2） 使用环境　　温度：要求为0℃~40℃　　湿度：要求为10%~90%　　落尘：UPS周围环境要保持清洁，这样可以减少有害灰尘对UPS内部线路的腐蚀　　结构：UPS长延时配置时，电池可能较重,此时应考虑地板承重问题　　空间大小：应保证UPS进行维护时，工程人员有一定的施展空间　　3）接地情况　　在电脑系统中为了确保电脑系统稳定可靠工作,防止寄生电容耦合干扰，保护设备及人身安全，因此必须要有良好的接地系统。在接地系统中以接地电阻来表示接地好坏,一般接地电阻小于5&O 较为理想。　　5.UPS的使用　　1）正常的开机顺序　　由于一般负载在启动瞬间存在冲击电流,而UPS内部功率元件都有一定的安全工作区范围,尽管我们在选用器件时都留有一定的余量,但是过大的冲击电流还是会缩短元器件的使用寿命，甚至造成元器件损坏。因此 ,在使用时应尽量减小冲击电流带来的损害。　　一般UPS在旁路工作时，抗冲击能力较强,我们可以利用这一特点在开机时采用以下方式进行：先送市电给UPS，使其处于旁路工作,再逐个打开负载,先开冲击电流较大的负载,再开冲击电流较小的负载,然后UPS面板开机，使其处于逆变工作状态。开机时千万不能将所有负载同时开启,也不可带载开机。 2）关机顺序　　关机顺序如下：先逐个关闭负载，再将UPS面板关机,使UPS处于旁路工作而充电器继续对电池组充电。如果需要UPS输出，将UPS完全关闭,则再将输入市电断开即可。　　3）后备式UPS的使用　　后备式UPS一般在市电状态下没有负载检测功能，只靠输入保险丝起保护。如用户使用时不注意这点，在市电时很容易带载过大，虽然市电状态下，UPS还可能继续工作，但一旦市电异常转电池逆变工作时，UPS就会因过载保护而关机,严重时会造成UPS损坏，以上情况都会造成输出中断，给用户带来一定的损失。因此在使用后备式UPS时应特别注意不要带载过量。　　4）长效型UPS的使用　　长效型UPS由于采用外接电池组以延长供电时间，外接电池的好坏直接影响到UPS的放电时间。因此在使用长效型UPS时应特别注意电池的使用和保养。关于电池使用保养问题的详细说明请参阅以后内容。　　由于长效型UPS外置电池与UPS主机是分开的，相互间由电池连线连接，一般正常使用时不会有什么问题，但是当用户在装机或移机时，就会需要进行重新连线，在连线时应注意以下几个问题：　　①电池连接时电压极性要正确；　　②电池与主机之间的连线先不要连接，等UPS市电输入产生充电电压后再连接。即UPS先上市电再接电池（后备长效机以及C系列6KVAS以上机器则应该先接电池，否则无法开机）。 什么是UPS？　　所谓UPS，也就是不间断电源的英文缩写，是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的电源设备。它主要的用途有：在市电供电的时候对市电进行稳压；在市电停电的时候进行逆变，以产生供计算机等自动化设备使用的电力。除此之外，它还具有抑制电网中的高压浪涌、低压跌落、畸变、电磁干扰等功能，为电脑以及其他的精密设备提供一个幅值和频率稳定、波形连续、光滑、没有畸变的正弦波电压。　　一般来说，UPS按照其工作方式的不同可以分为以下的三类：后备式、在线式和在线互动式。　　其中后备式UPS的工作方式：当市电正常时，由市电直接对电脑设备供电；当市电断开时，UPS的电池经逆变器向电脑等设备供电。也就是说在大部分的时间内都是由市电直接对设备进行供电的，因此后备式UPS对于市电网络上存在的浪涌、尖峰、频偏等等都是无法消除的。而且后备式UPS的容量也较小，目前市场上后备式UPS的容量最大超过2000VA。但是由于它的技术简单，成本较低，价格相对也比较便宜，所以在许多对于电压稳定性要求不是很高的场合还是比较适用的。　　除了这种最简单的后备式UPS外，线路交互式UPS也是一种处于后备式工作状态的UPS，它的工作原理和普通后备式UPS相同，所以它也不能对市电中的各种干扰起到较好的抑制作用。但是由于它采用的是三端口式，并且在普通后备式UPS的基础上增加了稳压设备，使得当市电的电压和频率都符合指标的时候，直接将市电进行稳压后对设备进行供电。一旦市电的电压和频率不符合指标的时候，逆变器就正向工作，从而输出交流电推动负载正常工作。一般这种UPS的容量都不超过8000VA，并且由于它仍然不能对所有的电压故障进行处理，所以这种UPS电源只能适用于一些非关键数据网络中心等场合。 在线交互式UPS则是目前较完善的UPS结构，它与后备式UPS最大的区别就在于在线式UPS的逆变器是始终工作的，它的整流器首先将交流电变为直流电，供给逆变器，同时给电池充电，逆变器在将直流电逆变成交流输出给负载；当市电电压或频率不符合要求的时候，逆变器由电池供电，继续支持负载工作；而当出现过载或是逆变器故障的时候，则直接由旁路对负载供电。这种工作方式最大的优点就在于它将输入和输出完全的隔离开，避免了市电中的各种故障和不稳定因素的影响，能够对设备进行全面而彻底的保护。除了以上的特点外，在线式UPS还具有零中断的特点。所谓零中断就是当市电停电的时候，由于在线式UPS的逆变器是始终工作的，所以能够在停电的瞬间立即对设备供电，不会出现前两种UPS必须经过以小段时间（一般为10mS）才能对负载提供电源，尤其是在一些要害部门或是关键的数据中心，这种零中断的优点就是显而易见的了。　　在线互动式UPS的工作方式是当市电正常的时候，UPS的逆变器处于反向工作方式，对电池组进行充电，而在市电异常的时候，逆变器立即转入逆变工作状态，将电池组的电压转换为交流电输出。由以上的分析可知，同在线式UPS相比，在线互动式UPS也有一定的转换时间，但是它具有较好的软件控制功能，保护功能也较强，并且逆变器输出的波形也比较好，一般为正弦波，所以使用还是比较广泛的。　　UPS的结构　　由于现在的UPS多为在线式，所以这里只给大家介绍一下在线式UPS的结构。在线式UPS主要是由整流器/充电器、逆变器、静态开关等部件组成：　　1、整流器/DC-DC变换器/充电器　　整流器的作用市将交流电源变成直流电。中、大型的UPS一般采用可控硅桥式整流器，它能够提供较大的直流电源，控制电路也比较简单。DC-DC变换器的作用是将输出电压提升，有利于逆变及提高UPS性能。充电器的作用是对电池进行充电，使电池保持在饱和状态。　　2、逆变器　　它的主要功能是将整流其提供的直流电源逆变成稳定、纯净的交流电源。　　3、静态开关　　它的主要目的是为了提高系统的可靠性，一旦UPS发生故障、负载过载或使电池放电结束时，使负载能无中断的自动转到静态旁路，由市电供电；同时也能提高UPS的过载能力。　　的选购技巧　　UPS作为保护性的电源设备，所以它的性能参数具有要的意义。一般我们可以从以下的几个方面来进行选购：　　1、看品牌：目前市场上比较好的UPS的品牌由山特、三顿和富电等，这些品牌的产品质量较好，售后服务也较好，使很多用户选购的首选品牌。但是具体选购的时候一定要注意防止假冒伪劣产品，一般来说，有假冒某些品牌的商标、假冒机型两种，甚至有的还是三无产品，购买的时候一定要仔细，千万不要因为某些产品的价格比较便宜而随意选择，这样的产品很有可能是假冒伪劣产品，甚至根本就起不到UPS的保护作用。　　2、看重量：和机箱选择类似，UPS的选择也可以依靠重量这样一个指标。由于目前变压器以及蓄电池的制造技术并没有太大的改变，所以一般来说，一台质量比较好的UPS是有一定的体积和重量的。　　另外由于UPS中逆变器的工作是需要消耗电能的，所以会产生一定的热量，为了保证UPS的正常工作，在其中就必须加上散热片。散热片越大的话，它的工作就会越稳定，重量也越大。　　3、试性能：在选购的时候可以先试一下产品的性能。例如将UPS与电脑相连，在电脑能正常工作的时候将电断开，看看UPS能够支持多长的时间。或是利用调压器等设备将电压降低，看看该产品能不能对电压进行调整，达到合适的电压。 发展方向　　1、网络化、智能化、自动化　　网络时代的UPS产品已经由独立的外设产品发展成为整个计算机和网络系统不可分割的一部分，除了要求UPS产品可方便地接入网络和计算机，有些还要要求其能够实现与网络和计算机间的双向数据通讯。为实现网络连接，目前大多数的UPS产品都提供了RS-232，RS-485通信接口，对于要求能执行计算机网络控制管理功能的UPS来说，还配置了SNMP（Simple Network Management Protocol，简单网络管理协议）卡，实现了UPS设备接入网络和计算机系统中。由于微处理器技术的应用，UPS产品实现了智能化。智能化的UPS一方面实现了设备运行过程中自我状态的监控，对一些故障现象进行预处理，使UPS始终平稳可靠地运行，同时也实现了计算机和网络与UPS之间的双向数据通讯，用户可以在计算机和网络中的各个结点上实时监视和控制UPS电源的运行。利用这种控制功能，用户可以实时监视UPS电源的运行参数（例如：输入/输出的电压，电流和频率，UPS的电池组的充电/放电和电压值，UPS的输出功率及有关的故障/报警信息），实现计算机系统和电源系统的互动。自动化是指UPS电源自动完成一些自我检测、开关机控制、故障保护后的自动恢复，无需过多的人工干预。UPS的自动化是实现网络化和保证系统高可用的重要因素。　　2、监控软件多平台与监控远程化　　由于未来网络的广泛化和全球化，必然带来网络的复杂化，多种形式的网络系统连接在一起。作为网络系统的一部分，要求UPS电源能够实现在各种网络平台上的监控。因此目前像APC、中达-斯米克等公司的UPS监控软件都提供了多平台支持。实现远程化监控是UPS产品发展的另一趋势，由于因特网的普及，所有网络最终将接入因特网。因此目前许多厂商的产品尤其是中大功率产品除了能够实现网络化的本地监控外，还可实现Web远程监控。　　3、DSP技术和高频技术　　随着数字化技术的发展，DSP（Digital Singal Process，数字信号处理）技术开始被Chroma等一些UPS厂商在产品中使用。DSP技术的使用提高了UPS产品输出电压的稳定性和纯净程度，同时也提高了UPS产品自身的可靠性。而IGBT技术和高频技术的应用，大大提高了电源效率，降低了系统噪音和电源自身的电力损耗，也提高了系统的可靠性。　　4、电压串并联补偿高频双向逆变技术　　使用电压串并联补偿高频双向逆变技术（Delta逆变技术）的典型产品是APC公司的Silcon系列大型UPS，在不久前中国电源学会与清华大学联合组织的"电力调节装置与UPS新技术"专题报告会上，这项技术被中国电源学会的专家公认为是一项趋势性技术。Delta逆变技术在保持了传统双变换在线式UPS的全部高性能输出指标的同时，在对电网适应能力和输出能力两个方面有了重大改进和突破，它真正实现了零转换时间和高的输入端功率因数，大大降低了对电网形成污染公害的程度。　　5、并机运行和冗余技术　　已往的UPS多为单机运行，随着包括计算机在内的电子设备应用数量的增加和应用场合的重要，几百kVA的容量已不能支持众多的设备用电，一次性购置昂贵的大功率产品显然不是经济方案。因此模块化小功率产品逐步取代笨重的大功率产品被认为是UPS系统发展的一个方向，多个小功率产品采用并联技术连接后实现并机运行，可以方便灵活地配置整个电源系统容量。----并联不一定是冗余的，并联是为了增容，而冗余是为了提高可靠性，为保证系统的高稳定和高可用，通过多台UPS设备并机运行实现电源容量的冗余也是UPS系统配置的一种趋势方案。虽然UPS产品技术相对成熟完善，发展变化速度较慢。但随着网络时代对UPS产品功能要求的变化，用户对UPS产品提出了一些新的要求，UPS产品也同样发生了变化，一些前沿的网络技术、数字化技术和软件技术开始在UPS产品和系统中出现。UPS产品属一次性投资的耐用产品，许多用户对UPS产品标明的各个单项指标和使用的技术缺乏全面客观了解，因此在选购和使用UPS产品时不免会存在一些问题，这里我们就根据使用要求、合理配置和如何评价产品等方面作以下介绍。 一台UPS至少可以使用3年以上。用户在挑选UPS电源时，应根据自己的要求来确定挑选标准，选择最适合自身业务需求的UPS，而不是最便宜或最高档的。在选购UPS之前，用户应就负载设备所处理资料的重要性、各种用电设备对电源质量的要求、安装与空间要求及其经济预算等因素综合考虑，同时UPS的重量和体积大小是否合适也是我们在选购时应注意的关键问题。接下来，用户应了解所需UPS的容量，并考虑到未来扩充设备时的总容量。此外，选择有信誉的品牌与制造商也是必不可少的。当然，在购买UPS时还要注意其输出功率、可供电时间长短、输出电压波形、瞬时响应特性、输出频率稳定度、波形失真系数、输出电压稳定度、安全性能、可维护性能及价格等诸多问题，在此就不详述了。简而言之，用户应根据自身的业务需求来选购适合的UPS产品。并应从技术性能、服务保证和产品价格三个方面因素加以考虑。 1．确定你所需要UPS的功率（VA） 列出所有需要保护的设备，别忘了显示器、终端、外挂硬盘，以及其他重要设备。每一设备均有电压及电流要求（这些数据可在设备背后的铭牌上找到）。将所有部件的VA值汇总；将汇总值加上30％的预留扩充容量，以备系统升级时使用。确定负载设备所需要的备用时间断电时，负载设备只需进行存盘，关机操作，建议选择标准型UPS；断电时，负载设备仍需进行长时间运转，应选择长效型UPS 。UPS依备用时间可分为标准型及长效型。标准型UPS备用时间为5～15分钟，长效型为1～8小时。 不少用户对于如何选用适合的UPS配套电池而大伤脑筋。UPS配套用电池多数采用免加水铅钙电池，少数用户选用寿命长达15～20年的镍镉电池。在这里，我们建议您选用寿命5～7年的免加水铅钙电池，以配合你的UPS使用年限。购买UPS并不一定需要软件，但是为增加并完全发挥UPS效能，必须使用一套适合的UPS监控软件；一般使用者最需要知道的是市电是否正常及电池电压是否太低，当上述情况发生时使用者可以马上保存资料并结束正在进行的工作。透过软件所记录的资料还可以了解当地的电源是否稳定，容量是否足够。 UPS的寿命随使用情况、环境等的不同而不同。一般UPS在正常使用情况下均可使用3～5年甚至更久。不管UPS的充电器是否具有充电温度补偿功能，都必须将UPS用的蓄电池置于20℃～25℃范围。过低的环境温度会造成蓄电池的放电容量减小，超过25℃时，会造成蓄电池的使用寿命缩短。当电池寿命结束时只需要更换新电池即可，故选择UPS时，应选择有&电池更换&指示灯的UPS。 过去个人电脑用户大多使用DOS操作系统来处理个人的资料。当停电发生时资料的丢失仅局限于几笔个人资料而已。但对于网络系统而言，则需肩负着电脑工作站资料的管理使用，虽仅仅是短暂的停电，对系统所造成的损害与大量资料的丢失却是无法估量的。此时，网络UPS的重要性就十分明显了。选购适合网络系统的UPS的用户首先要考虑UPS是否拥有网络环境的监控软件可选购。 此外，UPS监控软件功能的强弱也是选择UPS的另一考虑重点。因此选择UPS时可先挑选物超所值、智慧型、可作网络监控或远端监控的UPS。待来日欲在网上作UPS监控时，再追加买UPS的监控软件，作升级即可。 2．评价一台UPS的优劣性 1．不要过分强调对UPS常规电气性能指标的要求 对UPS来说，常规电气性能指标需要考虑，但不要过份追求，诸如转换时间、电压和频率稳定精度、波形失真度等，就负载而言，对这些指标的要求并不苛刻，事实上当前上市的各品牌的UPS的这些指标都可以满足负载的要求，不应该成为评定优劣的标准，更不应该作为是否选用的条件。至于抗干扰能力，这是必须具备而又难以检测的一项指标，使用者要考查UPS（包括在线式）电路结构中是否有高频滤波环节和配置。 2．不应忽视对UPS输入功率因数和谐波电流大小的要求 输入功率因数低和输入电流谐波成份大意味着干扰破坏电网，对电网形成电力公害，影响同一电网中其他用电设备的正常运行，加大电网以及供电系统中其他设备和部件的功率容量。特别是大功率UPS，一般都是双逆变在线式结构，由于输入端有整流电路，其输入功率因数只有0．8，而谐波电流高达25～30％，也就是说，如果UPS由电网引入的有功功率为80kW，同时也就有60kW无功功率在电网与UPS之间流动，这对电网的影响是相当严重的，如果由柴油发电机带动这样的UPS，就需要发电机的功率容量是UPS功率容量的2．5～3倍。 3．应该重视对UPS输出能力和可靠性的考察 UPS的平均无故障间隔时间MTBF仅仅是一个估算可靠性的参数，而影响此数值的因素很多，因而是一个无法检测的参数。而UPS输出能力的各项性能指标，都是可以量化的可靠性指标，在同等运行条件下，效率高、输出电流峰值系数和浪涌系数大、过载能力强的UPS，其可靠性必然高，这是毋容置疑的。事实上，同实际的电网能力比较，以上这些指标实际上是UPS对负载的限制，限制就意味着UPS本身能力的不足。具体地说，效率低意味着UPS本身损耗大，发热量大，这会加快主要功率半导体器件的老化，降低使用寿命。输出电流浪涌系数低迫使UPS在负载启动的瞬间转旁路供电，待启动过程完成后，再转回逆变器供电，这个过程是存在转换时间的，同时增加了故障发生几率。输出电流峰值系数只有31是不够的，为了满足特殊负载的要求，此系数应提高到51。至于输出功率因数为0．7（容性），这就意味着当负载为纯阻或者感性时，UPS的输出能力会大幅度地降低。 3．全面保护 由于企业用户对网络系统的可用性要求很高，所以网络系统需要全面的电源保护方案，而不是简单地做一个&后备电源&。这个保护方案应该在保障&不间断供电&的原则下，尽可能地提供基于电力供应的全方位保护，如消除电网杂波、抑制电网波动、防雷击等，并最大限度地与信息系统的其他部件实现技术或物理模块上的整合，形成一个智能的、层层递进式的立体保护网。对应于组成网络的4个主要组成部分，网络电源保护也分为对关键业务服务器的电源保护、对工作站和PC的电源保护、对网络互连设备的电源保护和对数据传输线路的电源保护4部分。 在实际使用环境中，存在九种常见电源故障，它们是：电源断电、电压下陷、电源浪涌、减幅振荡、电源干扰、电源突波、电源波动、交换瞬变及谐波失真。 在工作中你一定遇到过以上一种或几种电源故障，这些故障会直接危害到你的重要数据和网络系统。不是每一种UPS都能解决以上这些电源故障，而且也不是所有的办公环境都需要能解决所有电源故障的UPS。UPS分为三类： 后备式：最适用于保护单台PC机或工作站，能为您解决常见九种电源故障中的三大故障，包括：电源断电、电压下陷及电源浪涌。而且相对于其他种类的UPS，价格最为低廉。 在线式：可有效地解决五种常见电源故障：电源断电、电压下陷、电源浪涌、减幅振荡及电源干扰。价格适中，最适用于小型网络环境。 双变换在线式：全面解决九种电源故障：电源断电、电压下陷、电源浪涌、减幅振荡、电源干扰、电源突波、电源波动、交换瞬变及谐波失真。提供最高层次的电源保护，最适用于保护关键系统和重要数据，被广泛应用于数据中心、大型网络、行业系统等。随着网络系统的应用越来越广，由于各种原因导致网络服务中断而带来的损失也越来越大，服务器必须能够满足每周七天、全年全天候不间断正常工作的要求。在影响服务器高可用的的众多因素中，UPS无疑是很重要的一环。为了最大限度的防止因电力原因造成的停机事故，人们对UPS的要求越来越高，功率也越来越大。可以说，如今的UPS已经不再只是一台电网停电后可以继续向负载供电的整机产品，它已经成为一个小型的或者说局部的高度可靠、性能齐全、高度智能化的供电中心，而且，随网络环境的日益普及，UPS的网络功能也得到日益强化，利用网络来监控UPS已成为UPS技术发展的趋势所在。　　UPS的种类与特点　　目前，UPS厂商已经可以为用户提供适应不同供电环境的多种UPS电源，从供电能力上，可分为5KVA以下的小型UPS、5KVA～30KVA的中型UPS和30KVA以上的大型UPS三类；而从供电品质上，可分为后备式（Offline）UPS、在线式（Online）UPS和在线互动式（Line Interactive）UPS。　　（1）后备式UPS电源的工作原理及特点　　正常情况下，后备式UPS的逆变器处于非工作状态，电网电能通过稳压和滤波环节直接供给负载；此时，电池处于充电状态。当电网电压超出UPS的输入范围，即非正常情况下，UPS通过转换开关切换到电池状态，后备电池开始工作，此时电池的电能通过逆变器变换成交流正弦波或方波供给负载。　　后备式UPS采用的是抗干扰分级调压稳压技术，当市电电压正常时，它能向负载提供抗高频干扰的稳压电源，但供电质量不高，输出电压的幅度、频率随市电电压的幅度和频率而变。正弦波输出的后备式UPS的波形失真系数在5%以内。从市电供电到电池逆变供电的转换时间小于10ms，对一般的计算机设备不会造成影响。　　后备式UPS的优点是产品价格低廉、运行费用低。由于正常情况下逆变器处于非工作状态，电网电能直接供给负载，因此后备式UPS的电能转换效率很高。电池寿命一般为3～5年。　　后备式UPS的缺点在于它的转换时间较长。由于逆变器不是经常工作（或者频繁地切换），因此容易形成单点故障。故后备式UPS一般应用在一些非关键性的小功率设备上。　　（2）在线式UPS电源的工作原理及特点　　在线式UPS的工作过程是当市电正常时，输入交流电压通过充电电路不断对电池进行充电，同时AC/DC电路将交流电压转换为直流电压，然后通过逆变器再将直流电压逆变成交流正弦波电压供给负载。而当市电中断时，后备电池开始工作，此时电池的电压通过逆变器变换成交流正弦波或方波供给负载，因此无论是市电供电正常时，还是市电中断由电池逆变供电期间，逆变器始终处于工作状态，这就从根本上消除了来自电网的电压波动和干扰对负载的影响，真正实现了对负载的无干扰、稳压、稳频以及零转换时间。　　在线式UPS输出的正弦波的波形失真系数很小。一般市售产品的波形失真系数均在3%以内。　　在线式UPS由于其工作方式是先对电池充电，然后再由逆变器将电池的电能逆变成交流，因此在电能的转化过程中有一部分电能将被损失掉，一般在线式UPS的电源效率在90%以下。在线式UPS的优点在于它的零转换时间以及高质量的输出电源品质，因此它更适合于一些关键性的应用场合。　　（3）在线互动式电源的工作原理及特点　　在线互动式UPS是一种界于后备式和在线式之间的工作方式，它集中了后备式效率高和在线式供电质量高的优点。当市电在规格电压范围内时，不作调节直接输出至负电设备，如同一台后备式UPS；当市电高于或低于正常规格时，启动升压或降压功能，并且不使用蓄电池供电；直到市电低于可升压范围或高于可降压范围或市电停电时，才使用蓄电池供电。　　在线互动式UPS的逆变器始终处于工作状态，与后备式UPS相比，转换时间非常短，其交流输出电压稳定性较好，但稳频特性不理想。充电器由双向变换器组成，充电效果不是非常令人满意，故不适合做长延时的UPS。 随着个人电脑的普及和计算机网络的迅速发展，用户对电源供电系统的要求越来越高，而公共电力系统存在着许多不稳定的因素，这些电源问题可能会对计算机及网络系统造成严重的后果。因此，UPS的使用已成为保护重要设备的关键。我们将向大家介绍一些正确使用和维护UPS的常识，以便更好地延长UPS的使用寿命，提高UPS对设备的保护作用。　　一、使用UPS时要考虑负载的大小及特性　　 UPS额定输出功率是标志该产品能驱动多大功率负载的重要参数，它随负载功率因数的变化而变化，如1kVA的UPS并不一定能驱动1kVA的负载，为了延长UPS的使用寿命，UPS不宜长期处于满载状态下运行。后备式UPS一般选取额定功率的60％～70％的负载量，在线式UPS一般选取额定功率的70％～80％的负载量。同时UPS也不宜长期处于过度轻载状态下运行。　　二、正确使用和维护UPS中的蓄电池　　 目前在中小型UPS中被广泛使用的是无须维护的密封式铅酸蓄电池，它的价格比较贵，如果使用和维护不当，容易损坏。在返修的UPS中，由于蓄电池故障而引起的UPS电源不能正常工作的比例大约占1/3左右。因此正确地使用和维护蓄电池，尽可能地延长蓄电池的使用寿命对UPS来说尤为重要。　　 1．新购买的UPS要先给电池充足电后再使用。由于UPS从出厂到用户手中需要一段时间，在这段时间内，蓄电池由于自放电造成容量减少，达不到所标称的延时时间。为确保万一，UPS在初次使用时必须按产品使用手册上的要求充电数小时，以保证供电正常。　　 2．蓄电池的使用要注意环境温度。蓄电池一般应在0℃～30℃的环境中使用。温度过高蓄电池的寿命将大大缩短。对密封式免维护蓄电池来说，当环境温度超过25℃时，温度每升高10℃，电池的使用寿命将缩短一半。温度过低，蓄电池实际可释放的容量将大大减少。　　 3．定期（6个月左右）检查UPS电源内电池组中各个电池的端电压。若单个电池间端电压超过1V以上时就需进行维护（用均衡衡压限流0.5A充电或更换电池）。　　 4．不要将蓄电池长期置于&浮充&充电状态。对于那些在很少长期停电的地区运行的UPS，往往由于一般用户不太懂得如何维护使用UPS机内的蓄电池而将蓄电池长期置于&浮充&充电状态，致使蓄电池的实际使用容量大大地低于标准容量，一旦遇到市电供电中断，就会因机内电池组失效给用户带来不必要的损失。　　三、做好UPS的防感应雷害工作　　雷害主要是因雷云空对地或空对空放电所引起的一系列反应造成的。当云层放电时，附近架空电源线和通信线路因电磁感应现象会产生感应高电位脉冲。这些高电位脉冲沿着电源线或通信线进入UPS，而UPS中采用了大量的CMOS集成电路模块和控制用的CPU等微电子器件，它们对雷电的电磁脉冲非常敏感，因此很容易被击坏。在UPS具备有效屏蔽和良好保护接地的前提下，一定要做好电源线和通信线（例如远端监控信号线）的防雷过压保护。 UPS上的智能化技术　　现在的UPS已不仅仅是一台不间断电源的安全和管理设备，还是一个智能供电系统。除了配备常规的整流器、滤波器、充电器、放电器、逆变器等外，它还可利用其它配件提供微处理器控制、负载类型自动识别、电池检测、LCD状态显示、逆变器自动适应调整、风扇速度检测和远程监控等功能。而且，在为网络计算机及相关设备提供不间断电源时，系统管理员往往要求能够方便、快捷地检测、控制和管理UPS的状况，并实现定时开关UPS、市电故障报警、自动关掉网络服务器等关键设备的功能。这些实际需求无疑对UPS监控软件提出了更高的要求，要能够适应现代网络平台上的多种操作系统，如NT、NetWare、Unix、Linux等，并提供从RS232接口、SNMP接口到Modem连接等多种管理方案。此外，现代UPS还很注重与应用环境的集成。在机房、智能大厦等自动化程度较高的电源系统中，UPS触点信号基本上都能与火灾报警信号、温度检测信号和保安系统等相连，以便灾难发生时启动报警信号，紧急关掉UPS或采取其它相应措施。　　作为的心脏，电池的损坏或寿命的缩短直接意味着UPS设备的损坏或崩溃。所以，保证电池不被损坏或延长电池的使用寿命也就成了现代UPS系统的一个重要任务。为此，不少UPS产品设有智能化电池管理功能，具体包括：电池放电终止保护电压自动调节功能，由于UPS标准机与长延时机的电池放电倍率有所不同，两者放电终止电压保护点的设置也应区别对待，否则将严重缩短价格上占有相当比重的蓄电池寿命，某些UPS在采用32位DSP芯片后，率先将大功率UPS的电池管理技术应用到小功率产品中，在DSP中存储了数十条电池放电曲线，通过对电池放电电流的检测可自动判断电池的放电倍率，进而自动调节电池放电终止电压，达到延长蓄电池使用寿命的目的；均浮充自动转换功能，该功能可根据对电池充电电流的检测及电池容量情况的判断自动进行均浮充转换，大大节省了充电时间，活化了电池，从而起到了延长电池使用寿命的作用；自动温度补偿功能，由于电池充电速度和充电饱和容量与环境温度密切相关，而普通蓄电池又都普遍存在记忆效应，所以支持自动温度补偿功能的UPS可根据环境温度的变化自动调节浮充电压，从而最大限度地保证电池的有效容量，延长了电池的使用寿命；自动均流可并联充电器，对于UPS需要长延时的使用方 案，某些品牌专门设计了可并联的自动均流的充电器，并采用了成熟的通信电源并联技术，其均流不平衡度可以小于3%，能够满足用户对电池尽快恢复能量储备的需求。　　除了使UPS智能化以外，在具体的系统部署上，厂商还提出了串联、并机、阵列等技术，进一步提高了UPS的带载能力和系统的整体可靠性。其中特别值得一提的是UPS阵列技术，它主要借鉴了服务器和存储设备的阵列做法。当一个网络系统中所有的UPS组成一个阵列时，该阵列中的所有电源模块就会同时负担系统负荷，其地位完全平等，当某个模块出现问题而停止供电时，其它模块便会自动分摊多出来的电源负载，这是在系统负荷小于系统最大负荷的情况下。当系统接近满负荷工作状态时，任一模块停止工作都将影响外部计算机系统的正常工作，此时冗余设计便会发挥作用。当某个主智能控制模块失效时，系统会立即将失效模块的任务转移到冗余模块上，而且这一过程不必切断电源，完全由系统自动在后台完成，用户丝毫不会察觉到系统电源出了问题。冗余模块在功能上不如主智能模块完备，但可承担主智能模块的大部分事务，只要系统管理员及时更换或修复出现问题的主智能模块，系统就又可以正常工作了。 类型选哪种？　　总的来说，后备式UPS对负载的保护最差，在线互动式好些，在线式则几乎可以解决所有的常见电力问题。当然成本也随着性能的增强而上升。因此用户在选购UPS时，应根据负载对电力的要求程度及负载的重要性不同，而选取不同类型的UPS，能够满足自己的应用需要就可以了，没有必要盲目地选择高性能。　　对于银行的网络系统等后台的大多数应用来说，考虑到业务的关键性和我国电力系统的一些情况，用户采用在线式UPS还是比较多的。这是因为在线式UPS对市电有很好的净化作用，可以向用户提供稳压精度高、频率稳定、波形失真度小和无干扰的瞬态响应特性好的高质量交流电，所以它能对用户的设备提供全面而彻底的保护，适合于大型数据网络中心和其他关键用电领域，如服务器、重要的仪器设备、控制系统等。但其缺点是价格比较贵。　　后备式UPS在市电供电正常时，它向负载所提供的电压为对市电电压稍加稳压处理过的正弦波电源，当市电供电不正常时，它向用户负载提供的是有效值为220V的稳压方波电源。在线互动式UPS在市电供电正常时，它向负载所提供的是仅对市电电压稍加稳压处理过的正弦波市电电源，仅当市电供电不正常时，才向用户负载提供经过逆变的正弦波电源。对于在线式UPS，只要有负载工作，逆变器就一直工作，电压稳定度优于后备式和在线互动式UPS，且输出电压的瞬间响应特性好，具有良好的&净化&作用及安全保护功能，抗干扰能力强。后备式和在线互动式UPS均不能实时在线地向用户提供标准正弦波电压。因此，在市电波动范围大的地区和对供电要求较高的系统中，如精密仪表、重要的服务器、医疗设备、通信传输的供电系统及电感性负载等，宜选用电压稳定度好的在线式UPS。用于处理一般信息的个人电脑可选用后备式UPS电源。　　怎样正确选择？　　UPS作为一级供电设备，连接着很多重要的负载，因此，它的可靠性是最重要的，如果市电一切正常，而由于UPS出现故障使负载断电，造成经济损失，那可真是得不偿失，还不如将负载直接接到市电上。衡量UPS可靠性的指标有工作效率、输出电流峰值系数、输出电流浪涌系数、过载能力和年均无故障时间等。这些指标是衡量一台UPS可靠性的标准，也是在购买UPS时应该重点考虑的。　　用户购买UPS是为了保护用电设备，而在重点考察UPS可靠性的同时，用户也要注意UPS对电网的适应能力。UPS对电网的适应能力包括输入电压范围、输入功率因数、对电网的谐波干扰和频率跟踪能力等。UPS对电网的适应能力越强，它对用户负载的限制就越少。　　其他要考虑的因素还有：尽量选择品牌产品，原装产品都会有出厂编号、说明书和技术手册等，而且运行时能够感到噪音较小；软件支持，如果具有优秀的软件支持和管理，UPS就不只是一个单纯的供电设备，而是具有自动检测、自动告警、自动存储等功能的智能设备，当然，这得看用户的具体需要了；与具体应用环境的配合，比如为联网设备选择UPS时，应重点考虑电源管理软件的网络管理能力和跨平台管理能力，而为电信设备选购UPS时，则要考虑到对噪声的抑制能力和高可靠性。　　总之，用户选用时，应明确自己的供电要求和特点，对各品牌的UPS要全面分析和考察。&
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