局域網UPS選擇與配置白皮書

2019-11-05 03:06:29

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供稿：網友

　　UPS即不間斷電源，是信息技術領域中一個重要組成部分，它是一種集電力技術、控制技術和信號檢測及通訊技術于一身的高科技電源設備，被廣泛應用于計算機及網絡系統、電信/移動通訊及各種自動生產流水線等多個應用領域。計算機技術迅猛發展，局域網及其應用越來越普及，但人們對局域網的供電系統和電源配置尚未引起足夠的重視。據有關部門調查表明，局域網最輕易發生的問題往往是由于電源停電以及電源異常造成的各種故障。經專業機構測試統計，一臺計算機平均每月要遭遇120多次的各種電源問題。為了保證局域網的安全運行，對較為重要的應用場合都必須安裝UPS，用以防止忽然斷電引起的數據丟失與出錯。因此，局域網如何合理正確配置和選擇不間斷電源裝置(UPS)已成為局域網正常運行的要害因素之一。

在局域網中，配置UPS的主要目的是用來為局域網中各類用電設備提供穩定可靠和高品質的電力供給。它主要體現在以下三個方面：

（1）為各類用電設備提供后備電源，以防止忽然斷電給局域網造成損害，影響正常運行；

（2）可以消除供電系統中產生的諸如浪涌、諧波干擾、頻率漂移、波形斷續、電壓過高或過低等現象，改善電源質量，使局域網中各類設備的電子元部件免受破壞性損害；

（3）UPS還可以抑制電網中其他用電設備產生的諸如高頻信號等雜波，以免除因雜波造成數據傳輸失效等故障，提高網絡的可靠性。

1 UPS的作用及特點

1.1 UPS的作用

UPS的作用主要有以下幾個：

(l)市電中斷的情況下，能利用自身所帶的蓄電池通過逆變電路將直流電轉換為220V交流電給計算機及網絡系統供電，保證計算機及網絡系統能正常運轉。

(2）對市電有穩壓作用，能在電網電壓波動時穩定電壓。

(3）能抑制電網的電力諧波干擾、電壓瞬間跌落、高壓浪涌、電壓波形畸變、電磁干擾等電力污染，為計算機及其它設備提供電壓穩定、波形純正的電力供給，保證計算機及網絡系統的正常工作和數據不受干擾。

1.2 UPS的特點

對于一套高質量UPS供電系統來說，它應具有如下特性：

(l)高可靠性

系統應具有能提供365×24連續提供高質量的UPS逆變電源的供電能力。這就意味著，在UPS供電系統的運行中，既不答應出現任何瞬間供電中斷/停電事故，也不答應出現由普通的市電經交流旁路直接向用戶負載供電的情況。為此，要求UPS供電系統應滿足如下要求：

由于UPS單機本身的故障率低，因此目前大型UPS產品的平均無故障工作時間（MTBF）為20萬～40萬小時。

采用具有高度容錯功能的“N＋1”型UPS冗余并機系統來進一步提高UPS供電系統的可靠性（“1＋l”型冗余并機系統的典型MTBF值可達140萬～200萬小時）。

在整套UPS供電系統中，不應存在單點瓶頸故障隱患。

答應在UPS逆變電源連續供電的條件下，執行不停電的維護和檢修操作。

萬一在用戶設備端出現短路故障時，應將故障的影響縮小到盡可能小的范圍。

(2）高抗干擾性

UPS供電系統能使互聯網設備獲得高“可利用率”，并可為其創造優良的運行環境。

大量的運行實踐表明：電源干擾問題是造成互聯網設備的“可利用率”下降的重要原因之一。在此需說明的是：電源干擾不僅來源于普通的市電電網，它還來源于設計不完善的UPS本身及用戶的互聯網設備本身。這是因為配置在IDC和MDC機房內的服務器、磁盤陣列機和交換機等均內置有開關電源，這種整流濾波型非線性負載會向UPS供電系統反射3～23次低次諧波干擾，可能帶來降低話音質量的惡果。實踐證實，過大和過頻地出現電源干擾，輕者會導致互聯網的傳輸速率下降，網絡服務器的數據丟包率增大等隱性故障，從而導致互聯網設備被迫進入“降額使用”狀態，嚴重時會導致網絡癱瘓。

由此可見，高速信息網絡技術的迅猛發展，對UPS供電系統所能提供的電源質量提出更為嚴格的要求。 2 UPS的分類

UPS分為后備式、在線式和在線互動式三種。

（1）后備式UPS

當市電正常時由市電給負載設備供電，并給蓄電池浮動充電。當市電電壓波動超過規定值時時啟動逆變電路將電池的直流電轉換為穩定的交流電輸出，給負載供電。后備式UPS平時由于是由市電直接給負載供電，所以無法消除市電電網上存在的浪涌、尖峰、頻率漂移等電氣污染，而且容量比較小。但是它的技術簡單，成本較低，價格相對低廉，用于許多對電壓穩定性要求不高的場合。

(2)在線式UPS

在線式UPS一直使其逆變器處于工作狀態，市電正常時它是首先通過電路將市電交流電轉換為直流電，再通過逆變器將直流電轉換為正弦波交流電給負載供電，在供電情況下還能對輸出進行穩壓及防止電磁干擾，而且還通過充電電路給蓄電池浮動充電。當停電時，則使用電池的直流電，所以逆變器不存在切換時間，所以適用于對電源有較高要求的場合。

(3)在線互動式UPS

這是一種智能化的UPS，除具有在線式UPS的功能外，還可以自動偵測市電的電壓，可以提供高精度的正弦波交流電輸出。在線互動式UPS還具有與計算機進行通訊的功能，有的還可以連接互聯網，可以通過網絡對UPS進行治理，而且可以根據計算機及網絡系統的工作狀況自動調整UPS本身的工作狀況和輸出狀況，并且在UPS出現故障時，可以通知計算機系統，啟動冗余的備用電源，所以稱之為智能型UPS。一般用于網絡系統中的服務器、路由器和大型骨干網的交換機以及部分工作站等對電源要求較高的場合。它將大大提高計算機系統的可靠性。

3 UPS技術的發展與應用

3.1智能型UPS

隨著電子技術的不斷發展，有很多新技術、新元件不斷應用到UPS產品中，所以UPS產品的發展己經走出了一味追求高電氣性能的老路，開始追求產品的高可靠性和高穩定性。

現在的在線互動式UPS都具備通過RS232/RS485或者是以太網的網絡接口與計算機進行通訊的功能，配合相應軟件就能對UPS進行本地/遠程監控，大大提高了UPS的可用性。在計算機網絡及通信事業迅猛發展的推動下，當今的UPS已在大量引進微處理器監控技術的基礎上發展成為智能化UPS。所謂“智能化UPS”是指在UPS主機上增設通信接口，利用它經過專用的通信電纜或經過調制解調器等與計算機服務器、路由器、網關等設備上相對應的通信接口相連，建立起雙向通信調控治理功能，并安裝能適應各種操作平臺的電源監控軟件，治理UPS的運行、操作，提高UPS效能的供電系統。智能化UPS能實時監視UPS的輸入、輸出電壓，輸入、輸出頻率，輸出電流，電池電壓，UPS主機溫度等運行參數，在UPS故障或電池供電規定時間后將計算機中的數據自動存檔，退出并關閉系統，能通過傳呼、E－mail等方式通知系統治理人員等。對于網絡化智能UPS還必須配置相應的網卡，將UPS治理納入網絡治理系統中來。

3.2 UPS的智能化治理

為了達到UPS對整個局域網系統進行保護的目的，UPS的智能化治理功能顯得尤為重要。因此，內部配置微處理器的智能化UPS是當今UPS發展的一個新趨勢。它通過UPS內部硬件與軟件的結合，并利用接口或網絡專用的適配器，由系統治理員對UPS的運行工作狀態進行遠程化和智能化控制，以大幅度提高UPS的功能。例如，它可以用作監控UPS的輸出電壓頻率、市電電壓頻率、蓄電池狀態以及故障記錄等。它還可以通過軟件對蓄電池進行檢測、自動充放電以及遙控開關機等。

3.3 UPS的監控技術

要實現UPS的治理，就必須建立有效的電源治理系統，即建立物理上的信息傳輸接口和邏輯上的通信協議以及UPS信息數據庫的治理。一個完整的電源治理系統，通常由電源治理軟件和智能附件組成，也就是說，智能UPS的監控是由硬件、軟件監控兩部分組成。

一般UPS監控技術可分為以下幾種：

(1)基于串行通信方式的監控技術

串行通信是傳統的UPS軟件/附件通信方式，多用于中小功率UPS解決方案，其優點是安全、可靠、安裝簡單，但這種通信方式的局限性是通信距離短，主要用于局域網中UPS的監控及其所連接計算機的安全保護。

(2)基于Web的監控技術

基于Web的軟件/附件監控技術是隨著Internet的發展而誕生的，附件主要是Web/SNMP Management Card。在數據中心或大型計算機網絡中，UPS通常要保護多臺計算機。通過TCP/ip與計算機及UPS通信，同時系統治理員通過Web瀏覽器對分布在WAN范圍內的UPS進行監控，定期產生UPS的狀態報告。

(3）基于SNMP的監控技術

基于SNMP的軟件/附件監控技術與網管產品的發展有緊密的聯系，主要用于UPS數量多、分布廣的企業級網絡中。給UPS配上網卡或直接將SNMP適配器集成到UPS里，把UPS作為網絡中的獨立節點進行控制和診斷。

(4）基于Modem/電話/尋呼網絡方式的監控技術

撥號上網，使用Internet瀏覽器實現UPS的遠程監控，以各種方式顯示UPS的工作狀態，定時開/關機、自檢，在故障情況下通過多種方式報警，恢復后，取消關機動作，并發出相應的信息。

3.4 UPS監控技術的發展趨勢

UPS系統與Internet技術的緊密結合，使其增加整個信息系統的易用性比以往任何時候都更有意義。雖然傳統技術如電話撥號、SNMP、Telnet等已實現了對UPS的遠程和集中監控，但這些技術通常要求特定的設備配置和操作技能。隨著Internet的普及，使用瀏覽器監控UPS將成為UPS監控技術的主流。

由于未來網絡的廣泛化和全球化，必然帶來網絡的復雜化，多種形式的網絡系統將連接在一起。作為網絡系統的一部分，要求UPS能夠實現在各種網絡平臺上的監控，而且隨著Internet、Intranet和電子商務的高速發展，用戶對網絡可用性的要求會越來越高，使UPS從對網絡要害設備的保護延伸至對整個網絡路徑的保護。因此，監控軟件除了要提供完善的監控保護功能，還必須支持主流操作系統、跨平臺操作并具有即插即用的功能；支持主流數據庫及應用軟件；與主流服務器治理工具集成；與主流網絡治理系統集成。
QQread.com 推出各大專業服務器評測 linux服務器的安全性能 SUN服務器 HP服務器 DELL服務器 IBM服務器聯想服務器浪潮服務器曙光服務器同方服務器華碩服務器寶德服務器 4 局域網UPS的選擇

4.1 UPS選擇的原則

一個典型的局域網通常擁有服務器、網絡交換機、路由器、網管工作站、數據存儲器、PC、打印機以及其他各種終端設備。由于局域網的節點數量多，而且各個節點可能分散在不同的地點，這樣，就會有位于不同地點的多臺UPS需要維護，因此，在局域網中使用的UPS有其自身的特點，在選型和配置時必須加以注重。

通常，局域網的中心機房應采用10～20kVA中等容量的UPS集中供電方式，并采用雙機熱備份或并聯供電，確保供電安全可靠。而對于局域網中眾多的無法集中設置的PC、路由器、打印機等設備，應采用分散式的在現場設置小容量UPS提供電力保障，且應首選對電網沒有污染的在線式UPS裝置。這是因為后備式或互動式UPS都屬于低端產品，其可靠性和故障率等技術性能都不如在線式UPS；另外在碰到比較惡劣的電網環境時，基本上無法抑制電網干擾傳至網絡設備，輕易影響局域網正常工作。

4.2　選擇UPS的注重事項

應合理設置局域網內負載設備的布局，盡可能采用單臺大容量UPS集中供電方式。這樣，不僅可以降低UPS單位功率的投資費用，而且還可以減少UPS的故障率，并有利于提高蓄電池的利用率。

要選用答應市電電源波動范圍大一些的UPS機型，并要考慮局域網的不同配送電系統的具體要求，以適應其帶載的能力。

要選用過載能力強和具有抗輸出短路能力的UPS機型，這樣可以減少UPS切換操作的機率，以降低UPS的故障率。

在局域網中要適當配置抗瞬態浪涌的抑制器，以便更好地保護網絡設備，并選用具有輸出零線對地線電位低的UPS機型，以獲得盡可能高的數據傳輸速率，且降低數據傳輸的誤碼率。

要根據局域網中不同等級的集中監控要求，配置具有不同網絡控制功能的智能化UPS機型，以適應網絡功能的需求，同時也可以避免投資浪費現象。

5 UPS的維護

現在UPS得到了廣泛的應用，UPS是使用簡單但也輕易損壞的設備，科學的使用和維護UPS可以提高UPS的可用性，延長UPS的使用壽命，在正常使用情況下應注重以下幾點：

(1)不要用來接電感性負載，因為電感性負載在啟動時的啟動電流往往是正常工作時額定電流的3～5倍，輕易引起UPS的瞬時過載，影響UPS的壽命。

(2)不要滿載運行，長期滿載使用UPS，將直接影響UPS的壽命，選用UPS時一般以負載額定功率的120％～150％選用UPS，如1kW負載一般選用1.5kW的UPS。

(3)維護好蓄電池，多數UPS采用的蓄電池是免維護的密封式鉛酸電池。雖說是免維護，但假如維護不當，同樣會縮短電池的壽命。對于UPS非凡是后備式的UPS，如當地長期不停電，要定期（一般三個月）人為的中斷供電，使蓄電池對負載放電，以保持電池蓄電性能，當然這個過程需要專人負責。

(4）注重防雷擊，要保證UPS的有效屏蔽和良好接地，以保護UPS內部電路和電池的安全。

(5）注重用電安全，不要隨意對UPS產品進行拆裝維護，以免發生安全事故。因為UPS的輸出一般是交流220V，存在觸電危險，所以一般要請專業服務人員來維修。

6 結語

正確、安全使用和維護好UPS，將使計算機、網絡及其它應用UPS供電的設備得到安全的保護，提高負載設備和數據的可靠性和穩定性，給用戶一個放心的使用環境，以創造良好的社會效益和經濟效益。

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