賀 瑾，王 博，任海庫

（1.維諦技術（西安）有限公司，陜西 西安 710065；2.西安麥格米特電氣有限公司，陜西 西安 710065）

0 引 言

信息化機房是企業(yè)計算機數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)運行中心，其中包括主機、監(jiān)控設備以及各種服務器等設備，儲存著企業(yè)內(nèi)部的關鍵數(shù)據(jù)和信息，故保障信息化機房計算機的數(shù)據(jù)安全對整個企業(yè)而言至關重要。一旦出現(xiàn)市區(qū)大面積停電或者其他狀況導致整個機房設備停機時，如果運行的數(shù)據(jù)不能夠及時儲存，那么將會直接給企業(yè)造成嚴重損失。為了避免因停電導致機房內(nèi)計算機無法及時保存信息的事故，需要在信息化機房增設電源點和UPS電源等，為計算機信息系統(tǒng)提供不間斷穩(wěn)定的運行電源，確保服務器、主機以及網(wǎng)絡設備等可以穩(wěn)定可靠運行。因此，信息化機房選用UPS電源具有十分重要的意義。

1 信息化機房和UPS電源概述

隨著科學技術的不斷進步與發(fā)展，許多企業(yè)都進行了數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)化的優(yōu)化和升級，本文以某國有企業(yè)為例，其總公司位于北京，旗下?lián)碛?0多個子公司。該企業(yè)將數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)設計為以總公司信息數(shù)據(jù)為控制中心，其他子公司地面調(diào)度中心為節(jié)點的形式進行優(yōu)化和升級，同時改造子公司的供電系統(tǒng)、安全監(jiān)測系統(tǒng)以及生產(chǎn)系統(tǒng)，讓其實現(xiàn)智能化和自動化?？偣镜男畔?shù)據(jù)控制中心設在面積約為450 m2的信息化機房，用電設備、服務器及網(wǎng)絡設備最終規(guī)模在100 kVA左右。因此，在該大中型信息化機房中必須安裝UPS作為后備電源，同時做好UPS電源的選型，并給出UPS電源的維修處理方法，以便在UPS電源出現(xiàn)故障時可以及時維護[1]。

UPS電源主要是在機房突然停電后為計算機提供電能，不讓計算機因為突然停電等突發(fā)情況發(fā)生導致數(shù)據(jù)信息無法及時保存的情況。電池的容量大小決定著電池能夠儲存電能的多少，多數(shù)UPS電源都是由若干節(jié)電池串聯(lián)到一起形成，因此需要根據(jù)信息化機房計算機的數(shù)量和用電規(guī)模來選擇UPS電源的容量。在保證選擇的UPS電池達到信息化機房的供電要求后，還需要考慮機房中電源的工作環(huán)境、儲能時間以及負荷性等因素，綜合這些要求才能保證UPS電源能夠滿足機房內(nèi)的供電需求。另外，UPS電源自身存在保護點和最終負荷點，因此在進行UPS電源管理和維護過程中要特別注意。當UPS電源達到保護點時，電源會自動斷電來保護自身不被損壞；當UPS電源達到負荷點后，電源將不能再繼續(xù)供電，因此管理人員需要注意UPS電源的能量恢復問題，確保UPS電源啟動后能量能夠及時恢復。

2 UPS電源的原理、選型和容量配置

2.1 UPS電源的原理

UPS電源內(nèi)部的主要元件包括有儲能電池、變換器、整流器以及開關控制等，各個器件的正常使用有效保障了UPS電源的正常穩(wěn)定運行。同時，為了有效提高UPS電源蓄電池的電壓，通常采用浮充式的UPS電源，并將逆變器逐漸向負載輸出電力能源，從而不斷使UPS電源達到最佳配置[2]。簡而言之，通過整流器和變換器之間的相互作用可以實現(xiàn)電流功率的轉(zhuǎn)化，從而使得電流完成實施運轉(zhuǎn)。當給UPS電源充電時，電壓會增加一定的倍數(shù)（通常是1.25倍），使得發(fā)生了逆轉(zhuǎn)的逆變器可以進行負載供電，這就是UPS電源的工作原理。UPS電源主要有后備式和在線式兩種類型，對于后備式電源而言，當其沒有電時，蓄電池會為其提供相應的電力，確保正常運行。而對于在線式電源而言，它可以將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡瑥亩Ｕ县撦d在停電逆流時能夠持續(xù)供電[3]。

2.2 UPS電源的選型

UPS電源能夠為信息化機房中的任何電子設備提供不間斷的電源，可以有效防止因為突然斷電或者供電電壓變低等故障導致機房內(nèi)計算機突然關機的事故，對信息化機房的數(shù)據(jù)儲存具有重要意義。

UPS不間斷電源中的主要供電電池為鉛酸蓄電池，鉛酸蓄電池利用硫酸和鉛的電化學反應來實現(xiàn)電能儲存和釋放的功能[4]。給UPS電源充電時，鉛酸蓄電池主要實現(xiàn)儲存電能的功能，電池內(nèi)正極板和負極板在硫酸（H2SO4）水溶液電解液中，充電時，鉛（Pb）被吸附到負極板，二氧化鉛（PbO2）被吸附到正極板。放電時，蓄電池內(nèi)的正負極板上的PbO2、Pb以及H2SO4被分解還原生成PbSO4，產(chǎn)生電離子，進而產(chǎn)生電流，具體化學方程式為：

PbO2+2H2SO4+Pb=2PbSO4+2H2O

在線式和后備式是UPS電源的兩種主要類型[5]。對于在線式UPS電源而言，其在正常工作時，有兩路工作線路，一路通過逆變器和整流器將直流電源和交流電源相互轉(zhuǎn)化后給機房中的電子設備進行供電；另一路則輸入市電經(jīng)過充電器對蓄電池組充電。具體的工作原理如圖1所示。

圖1 在線式UPS電源工作原理圖

后備式UPS和在線式UPS的工作方式有很大差異。當市電發(fā)生逆轉(zhuǎn)時，后備式UPS僅僅需要10 ms的逆轉(zhuǎn)時間，故一般個人計算機使用后備式比較多。而在線式UPS一般多用于大型企業(yè)和部門的后備電源，這是因為在線式UPS的雙變換模式無論是否停電都可以使逆變器處于工作狀態(tài)[6]。

2.3 UPS電池容量配置

該企業(yè)信息化機房采用蓄電池的電池電壓為18 V，為保證后備供電電源的供電時間不少于3 h，UPS電源的容量有統(tǒng)一的計算公式，即：

式中，P為預期負載，cosφ為輸出功率因數(shù)，K為電池容量系數(shù)，U為電池組端電壓，η為逆變效率。具體的計算原理是首先需要得到UPS電池的實際預期負載值和需要供電電子設備的功率，并根據(jù)這兩個數(shù)據(jù)求出電池的放電電流，然后將放電電流和電池容量系數(shù)相乘可以直接得到電池容量。電池容量系數(shù)主要和電源的供電時間有關，可以通過相關的表查詢，具體如表1所示。

表1 電池容量系數(shù)表

UPS電池的實際預期負載值即UPS所能帶的最大負載，本文所采用的UPS電源帶載為45%，即45 kVA，從而能夠更好地進行雙機冗余并機配置[7]。同時，該企業(yè)的UPS電源每組安裝20節(jié)電池，電池組端電壓為360 V，UPS輸出功率因數(shù)為0.8，UPS逆變效率約為0.85，電池容量系數(shù)為4，最終可得到的電池容量為45 000×0.8×4/（360×0.85）≈470 Ah。綜上所述，每臺UPS可以采用4組端電壓為360 V、120 Ah的電池組進行并聯(lián)[8]。

3 UPS電源維護

UPS電源與普通的穩(wěn)壓電源不同，在使用時為充分發(fā)揮其自身性能和特點，并做好UPS電源的保養(yǎng)和維護，需盡可能地減少UPS電源出現(xiàn)故障的頻率。UPS電源維護重點需要注意以下4個注意事項：一是注意UPS電源的接地保護和有效屏蔽；二是注意UPS電源故障時應先分析電路圖；三是要做好UPS電源的防塵維護工作；四是及時對蓄電池進行放電，防止其處于浮充狀態(tài)。

首先，對于第二點注意事項需要嚴格注意UPS電源的防電擊保護，因為UPS電源中的電脈沖很容易會受到雷擊，從而損傷電源線和通信線，因此要做好相關的防護措施，比如說設置電阻值不超過4 Ω的良好的防雷接地裝置，或者做到良好的屏蔽設施，以不斷減少雷擊給UPS電源帶來的損傷。

其次，對于第二點注意事項，是因為只有電源在高壓保護或者穩(wěn)壓電路時候才會出現(xiàn)各種故障因素，因此當電源出現(xiàn)故障時應先分析相關電路，同時要在日常維護中多關注一下電源的高壓情況和電路保護情況，從而不斷減少UPS電源的故障發(fā)生率。

再次，對于第三點UPS電源的防塵工作而言，需要增加電源和主機的灰塵清潔次數(shù)，避免因為主機上灰塵太多而導致散熱工作不能正常進行，從而使得UPS電源出現(xiàn)嚴重的故障。部分企業(yè)并不是很重視信息化機房的除塵工作，對于主機除塵工作做的并不是很到位，機房中較為干燥的地區(qū)通常會彌漫較多的灰塵，而這些彌漫的灰塵一旦與潮濕空氣接觸很容易使整個主機工作秩序發(fā)生紊亂，因此一定要做好機房中的防塵、除塵工作，特別是對于干燥區(qū)域，同時還要及時檢查各個原件連接是否牢固。

最后，對于注意事項的第四點，及時對UPS電源進行放電是為了延長UPS電池的使用壽命和供電時間[9]。UPS電源放置一段時間之后通常會處于浮充狀態(tài)，若一直保持這種狀態(tài)將會嚴重損傷電池，降低UPS電源的使用壽命和供電時間，因此需要過一段時間人為給UPS電源放電，以確保UPS電源的均衡程度。通常每兩個月就需要進行一次放電，每次放電的時間通常是在10 min左右。另外，還要及時處理廢舊和落后的電池，以此來防止安全事故的發(fā)生，避免因落后電池惡化形成反極電池。

除了上述重要的UPS電源維護方法外，在進行信息化機房UPS電源的維護工作時，還應當做到以下兩點。一是UPS電池的容量必須根據(jù)信息化機房中的實際情況進行計算并確定，并保證UPS電源不接超負載。如果因為特殊情況接入超負載，那么需要嚴格限制供電時間，避免UPS電源長期重在運行。二是放置UPS電源的房間應清潔、通風且干燥，工作環(huán)境的適宜溫度為15～25 ℃，濕度為20%～60%，最佳取50%[10]。

4 結(jié) 論

UPS電源是保障企業(yè)信息數(shù)據(jù)中心的重要設備，對于信息化機房而言至關重要。本文以北京市某企業(yè)總公司的信息化機房為例，首先簡單介紹了信息化機房和UPS電源的工作原理，其次分析了該信息化機房的UPS電源的選型，最后給出了信息化機房UPS電源的維護方法，從而不斷促進信息化機房UPS電源能夠有效維持機房電子設備不斷電、運行數(shù)據(jù)不丟失、軟件硬件不損壞，進而保障企業(yè)的經(jīng)濟效益。