縱觀UPS的發(fā)展歷史,,由動態(tài)到靜態(tài),、由工頻到高頻、由低指標到高性能 ……,短短幾十年發(fā)生了巨大的變化,是什么原因促使它這樣發(fā)展變化呢?
首先,,人們的需求是UPS發(fā)展變化的原動力,需求的變化決定著UPS的發(fā)展方向,。當市電頻繁中斷,,使生產無法正常進行時,人們需求一種不斷電的裝置,,于是出現(xiàn)了初級的動態(tài)式UPS,;當UPS的使用場所和應用范圍發(fā)生變化時,人們需求一種更輕便、更靜音的UPS,,于是出現(xiàn)了靜態(tài)式的工頻UPS,;當人們越來越追求效益、越來越重視節(jié)能環(huán)保時,,人們需求效率更高,、節(jié)能指標更好的UPS,于是出現(xiàn)了高頻UPS ……
其次,,技術進步和元器件的更新?lián)Q代是UPS發(fā)展變化的客觀保障。IGBT,、高性能磁性器件,、CPU、DSP等功率和控制組件的出現(xiàn),,以及PFC,、PWM波等控制技術的成熟和廣泛應用,使UPS的高功率密度,、高效率,、低成本、低污染等特性得以實現(xiàn),。
第三,,計算機和網絡技術的高速發(fā)展使UPS的需求量快速膨脹,這為UPS的發(fā)展變化提供了難得的歷史機遇,。
這三者之間相互作用,,共同促進UPS的快速發(fā)展,但其中最重要,、起決定性作用的因素還是人們的需求,,離開了需求,技術再高,,元器件再好,,人們也不一定會想到將其應用到UPS中去,即便是應用了也不一定會得到市場的廣泛采用,??傊瑳]有需求就沒有市場,,人們的需求變化引導著UPS的發(fā)展趨勢,。
那么現(xiàn)階段人們需要什么樣的UPS呢?
經調查,,目前人們對UPS的需求主要集中在以下五個方面:
1.要求可靠,,有沒有從來不壞的?
2.強調可用,有沒有壞了馬上就能修好的,?
3.需要擴容,,有沒有不加限制配置靈活的?
4.投入運行,,有沒有成本比別人都低的,?
5.強化管理,有沒有功能實用實施簡便的,?
其實,,這五個方面基本可歸納為兩點----智能、容錯,。
人們最重視UPS的可靠性,,那么有沒有從來不壞的UPS呢?沒有,!不僅沒有,,和整個供電系統(tǒng)的其它環(huán)節(jié)比較起來,UPS還是最容易壞,、最不可靠的,。
來自IEEE(美國電氣與電子工程師協(xié)會)的一組數(shù)據(jù)顯示:電池的MTBF(平均無故障時間)是1402524小時,斷路器的MTBF是2502878小時,,接線端子的MTBF是22993791小時,,而帶靜態(tài)旁路UPS的MTBF只有156362小時,也就是15萬多小時,,比系統(tǒng)中的電池,、斷路器、接線端子等環(huán)節(jié)都低,。可能有人會說,,15萬小時相當于20年的時間,可靠性已經很高了呀,!其實,,MTBF雖然科學,但是不可信,,因為它無法測量,僅代表設備的平均無故障時間,,而每次發(fā)生故障的具體時間是不確定的,即使是MTBF為20年的設備,,也可能在開機運行的第一周就發(fā)生故障,。
既然沒有從來不壞的UPS,那么人們就只能退而求其次了:能不能使UPS故障后對負載的影響達到最小,,甚至沒有影響呢,?能不能使故障UPS快速修復呢,?為了滿足第一個需要,人們采用了串聯(lián)熱備份,、1+1或者N+1并聯(lián)冗余,,雙總線甚至三總線等復雜的系統(tǒng)解決方案。其實,,方案越是復雜,,故障點就越多,系統(tǒng)故障率也就越高,,人們花巨資設法建立復雜UPS系統(tǒng)的目的就是為了提高系統(tǒng)的容錯性,。
容錯是一種能力,即UPS能夠容忍故障的能力,。最能體現(xiàn)UPS容錯能力的指標是可用性,,可用性衡量的是系統(tǒng)提供持續(xù)服務的能力,對于可用性高的UPS系統(tǒng),,當UPS發(fā)生故障時,不會影響系統(tǒng)的繼續(xù)運行,并且可以快速修復,。隨著信息化的發(fā)展,,人們對供電要求越來越高,一年365天*24小時不能斷電,,所以對UPS的需求也正在由可靠性向可用性轉變,。可用性的公式如下:
從公式中可以看出,要想提高可用性就必須提高UPS的平均無故障時間(MTBF)或者降低UPS的平均維護時間(MTTR),。實際上要想提高UPS單機系統(tǒng)的可靠性是很困難的,,它受到很多因素的制約。而通過降低UPS的平均維護時間(MTTR) 提高UPS的可用性卻是很有效的,。
容錯的核心是系統(tǒng)內部資源冗余,,而資源冗余的技術支撐是模塊化。串聯(lián)熱備份,、并聯(lián)冗余,,雙總線甚至三總線等方案正是通過各UPS間的相互冗余達到系統(tǒng)容錯的。但是為達到這一目的所付出的采購,、運營和維護成本等代價也是昂貴的,,并且即便如此,仍然不一定滿足人們對“故障UPS快速修復”的需求,,因為這些系統(tǒng)的模塊化程度還不夠高,。以臺達海福(HIFT)系列UPS為例,真正的模塊化UPS在容錯方面具備下述優(yōu)點:
1.最高的系統(tǒng)可靠性,。當UPS容量一定時,,負載越輕,,模塊冗余的數(shù)量越多,而等容量的單機或者1+1并機是無法隨負載變化而提高系統(tǒng)冗余度的,。例如,,對于由5個20kVA模塊組成的4+1冗余模塊UPS,當負載只有75%時,,系統(tǒng)配置就變成了3+2,,此時其可靠性比同容量配置的1+1并機系統(tǒng)高出20倍。
2.最快的修復時間,。在N+X的冗余模式下,,可以在線更換故障模塊,系統(tǒng)修復時間完全可控,,不會影響系統(tǒng)的正常運行,, MTTR接近于0。 不僅如此,,模塊標準化的返廠維修還可以降低“再發(fā)生故障率500-2000倍,。
從以上兩點結合可用性公式可以看出,模塊化UPS具有最高的可用性,,也就是說其容錯能力最強,。具有低成本、高效率,、高可靠性,,并且能夠快速修復的容錯性UPS必將成為UPS的發(fā)展趨勢。
在目前的實際應用中,,UPS容量的過度配置已經成為常態(tài),,甚至30kVA的負載配置160kVA的UPS都不足為奇,這主要是因為以下幾點:
1.負載擴容較快,,如果設計人員設計了在一開始容量就不足的UPS,,其犯的錯誤是不可饒恕的。
2.在設備運行期間增加UPS容量的成本非常高,。
3. 在設備運行期間增加容量會造成嚴重的,、無法估量的停機風險。
過度配置給用戶帶來的成本是巨大的,,這不僅僅體現(xiàn)在初期的購置成本上,,還體現(xiàn)在其它的一些相關方面。比如空調的購置成本,、運營成本,、設備的安裝成本、資金的時間成本等等,。模塊化UPS可以隨著業(yè)務的增長逐步擴容,,最大限度地節(jié)省資源,。能夠不加限制地靈活擴容這一智能特性正成為人們對UPS的需求之一。
除了初裝成本,,人們對UPS的運營成本同樣關注,,這一點主要體現(xiàn)在UPS的效率上。
因為UPS的效率高低不僅決定了自身耗電的多少,,還直接影響到制冷成本,。節(jié)能降耗是當今世界的熱門話題,很多行業(yè)或單位已經制定了節(jié)能減排的硬指標,,能夠低排高效地運行這一智能特性也已成為人們對UPS的重要需求之一,。
在節(jié)能減排方面,臺達的海福(HIFT)系列UPS做的也特別優(yōu)秀,,我們不妨以此為例加以說明,。當負載在15%時,海福UPS的整機效率已經超過90%,,當負載在27%時,,它的整機效率已經達到94%。輕載高效是一個非常實用的智能特色,,因為UPS在大多數(shù)情況下都工作在較低的負載狀態(tài)下,,它能給用戶帶來的好處可通過以下例子看出來。
假設UPS功率為120kVA,,帶載30%,那么單臺UPS每年的耗電量如下表:
從中可以看出,,效率為94%的海福系列UPS與效率只有88%的普通UPS相比,,每年可以節(jié)省近2萬度電,若以一度電1.8元計算,,每年可以節(jié)省近4萬元人民幣,,而這還沒有計算因UPS效率提高而節(jié)省下來的制冷費用。 所以說是效率一小步,,節(jié)能一大步,。
目前,UPS的管理功能也越來越受到人們的重視,因為人員的成本越來越高,,UPS的管理功能是否智能直接影響到設備運營成本的高低,,甚至會直接威脅到系統(tǒng)的安全。一條地鐵線二十幾個站,,不可能在每個站都放一個維護人員,,青藏鐵路海拔四五千米以上,不可能在那里長期派人值守,,所以說UPS的智能管理功能已變的非常重要,。
UPS的管理功能不只是UPS對于自身的管理功能,,還包括UPS對機房動力環(huán)境監(jiān)控的管理功能,包括機房內的溫濕度、門禁,、煙霧,、火警等等。目前能夠實現(xiàn)自身管理功能的UPS已經非常普遍,,機房的動力環(huán)境監(jiān)控也可通過專門的動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn),,然而復雜而又昂貴的專用監(jiān)控系統(tǒng)是人們難以接受的,智能的機房動力環(huán)境監(jiān)控功能是人們對UPS的又一需求,。
總之,,隨著人們需求的變化,可快速修復的容錯能力以及包括擴容方便,、運行高效,、管理全面的智能特性必將成為UPS的發(fā)展趨勢。 在這方面臺達的海福(HIFT)系列UPS走在了所有品牌UPS的前面,,它緊貼客戶需求,,定位明確,可插拔更換修復和冗余配置的模塊化系統(tǒng)達到了UPS可用性的最高級別,,重點強調最快的系統(tǒng)修復時間,、最高的可靠性、最經濟的投資策略,、最低的運行成本以及最全面的動環(huán)監(jiān)管,,集中體現(xiàn)了客戶的核心價值,是一款名副其實的高智能容錯的UPS,。