1信息網絡的發展為UPS產業帶來巨大商機
??? 市場需求和技術進步是推動UPS產業發展的兩大原動力。在我國所制定的“加快國民經濟和社會的信息化，以信息化帶動工業化，全面優化產業結構”的政策的激勵下，特別是在加入WTO后和成功地申辦2008年奧運會所帶來的巨大商機推動下，近年來，將計算機網絡技術，電信網絡和傳輸技術有機地融合在一起的互聯網數據中心（IDC）和多媒體數據中心（MDC）機房如雨后春筍般地出現在我國和世界各地。在這里，成千上萬臺的服務器，路由器和磁盤陳列機等“互聯網集群設備”被集中地安裝在同一IDC或MDC機房內，其所需的“供電電源功率密度”高達0.8kW/m2，當今在我國總電源功率需求量達1200～3000kVA的大型IDC機房的出現已屢見不鮮。這樣的IDC必須具備有向入駐的各類網站，企業和用戶提供能適應“突發性”的大“數據吞吐量”需求的，高“數據傳輸率”的，安全和保密的365d×24h/d的連續“互聯網增值服務”的能力。從而為各類網站和用戶提供能高速互聯和信息資源共享的優良運行環境。鑒于互聯網運行所要求的高度“時效性”，顯而易見，為達此目的，負責向IDC和MDC機房內的關鍵“互聯集群設備”供電的UPS供電系統所應完成的任務的重點將逐漸轉移到如何確保在互聯網、電信網及工業自動化控制網絡所運行的各種信息資源（數據，語音及圖像等）能高效，可靠和安全地進行遠程的信息處理、存貯和傳送，而不是僅局限于確保能不間斷地向互聯網設備供電。從某種意義上講，保護用戶的數據的重要性一點不亞于保護用戶的互聯網設備。對于這樣的高質量UPS供電系統來說，它應具有如下優異的運行特性：
1.1高可靠性
??? 具有能提供365d×24h/d連續提供高質量的UPS“逆變器電源”的供電能力。這就意味著，在UPS供電系統的運行中，既不允許出現任何瞬間供電中斷/停電事故。也不允許在UPS運行中，出現由普通的市電經交流旁路直接向用戶的負載供電的局面。為此，要求UPS供電系統應滿足如下要求：
1）UPS單機本身的“故障率”低，目前大型UPS產品的平均無故障工作時間（MTBF）為(2～4)×105h；
2）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＋1”型冗余并機系統的典型MTBF值可達(1.4～2)×106h〕；
3）在整套UPS供電系統中，不應存在“單點瓶頸”性故障隱患；
4）允許在UPS“逆變器電源”連續供電的條件下，執行“不停電”的維護和檢修操作；
5）萬一在用戶設備端出現“短路”故障時，應將“故障”的影響范圍縮小到盡可能小的范圍。
1.2高抗干擾性
??????? UPS供電系統能為互聯網設備獲得100％的高“可利用率”（低“誤碼率”，低數據傳輸“丟包率”，高網絡“接通率”），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。能否盡可能地消除“電源干擾”是確保信息網絡能否獲得100％的高“可利用率”的關鍵所在。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電源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、磁盤陳列機、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”，其可能帶來的惡果之一是降低語音通話質量。實踐證明，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，Modem的上網“掉線率”增大等隱形故障出現，從而導致互聯網設備被迫進入“降額”使用狀態；嚴重時還會導致網絡癱瘓。為說明此問題，現舉例說明如下：如果將用戶向網絡運營商租用“帶寬”為64kbit/s專線時所需付的費用作為1計算的話，當用戶租用10Mbit/s和150Mbit/s的網線使用權時所需支付的費用將分別增到34和210倍。由此可見，如果因“電源干擾”問題或電磁兼容問題而導致互聯網進入“降額使用”狀態的話，它會給網絡和電信運營商的利潤帶來多大的損失。由此可見，隨著高速信息網絡技術的迅猛發展，它在給UPS產業帶來巨大商機的同時，也對UPS供電系統所能提供的電源質量提出更為嚴格的要求。
2信息網絡用UPS電源供電系統的全方位解決方案
??? 為確保各種信息網絡能獲得100％的高“可利用率”，以便向它的網絡用戶提供高速、安全和可靠的信息資源增值服務。為此對當今的UPS產品供應商不僅要求他們能提供高質量的UPS產品，而且，還要求他們具有足夠的技術實力，根據不同用戶的具體需求，采用“量體裁衣”式的“個性化”服務方式，為用戶提供UPS供電系統的全方位解決方案、工程施工建議及完善的售后服務保障體制。只有這樣，才有可能贏得盡可能多的訂單。一種具有“雙總線輸入”和“雙總線輸出”特性的UPS冗余供電系統框圖如圖1所示。
2.1冗余式“雙總線輸入”供電系統
??? 其基本配置為：首先由2路（或多路）市電組成冗余式市電供電系統，再由冗余式市電供電系統＋備用發電機組＋由1臺（或多臺）自動切換開關＋防雷擊抗瞬態浪涌抑制器（TVSS）來共同組成“輸入電源控制中心”。該控制中心所應完成的調控功能有：

1）時刻監視各種輸入電源的實時運行狀態，確保總是將其中“最可靠”的一路輸入電源送到UPS的輸入端；
2）能有效地阻止高能雷擊“浪涌”及高能“切換瞬變”干擾被串入到UPS的輸入端，以免這些高能“脈沖干擾”損壞UPS或造成UPS誤動作。

2.2“N＋1”型UPS冗余并機系統
??? 在當今的技術條件下，采用“N＋1”型UPS冗余并機供電方案是消除UPS供電系統出現“單點瓶頸”故障的最佳方案。它是在確保各臺UPS單機的輸出處于電壓幅度相同，輸出頻率和相位相同的條件下，將“N＋1”臺具有相同輸出功率的UPS單機的輸出端并聯起來，共同向具有N臺UPS單機輸出功率的用戶負載供電。正常工作時，由“N＋1”臺UPS來平均分擔負載電流。萬一某臺UPS出故障時，在并機控制信號的調控下，在將有故障的UPS“自動脫機”的同時，由剩下的N臺UPS繼續供電。

2.3“雙總線輸出”冗余式UPS“輸出配送電”系統
??? 盡管當今的“1＋1”型UPS冗余供電系統的可靠性已達很高的水平，然而根據對美國的大型IDC機房統計表明，從UPS輸出端到最終用戶的設備輸入端仍存在如下故障隱患或“單點瓶頸”故障隱患：
1）79％的故障來源于UPS輸出端與負載之間的供電線路（例如：保險絲燒毀，斷路器跳閘或不慎“短路”等）；
2）11％的故障來源于UPS機組及電池組；
3）其它故障占10％左右。
由此可見，應采取必要的技術措施來消除可能出現在UPS輸出端的種種故障隱患。實踐證明行之有效的辦法是配置如下的UPS“雙總線輸出”配送電系統。其基本配置為：由“N＋1”型UPS并機系統輸出的兩路UPS輸出電源＋UPS輸出配電柜＋負載自動切換開關（LTS）所組成的UPS的“雙總線輸出”供電系統。對于某些要求極高的場所（如中國民航三大空管中心和大型IDC機房等），還應配置由兩套“N＋1”型UPS冗余供電系統＋負載同步控制器（LBS）＋LTS所組成的高品質的UPS雙總線輸出供電系統。
眾所周知，當今在IDC和MDC機房機內所使用的互聯網設備可大致分為如下三類：
——具有雙路/三路交流輸入電源端的關鍵性負載（如高級服務器，磁盤陳列機，通訊設備等），相關統計資料表明，這類設備約占IDC機房用互聯網設備的30％～50％；
——具有單電源輸入的關鍵設備；
——具有單電源輸入的非關鍵性設備。
顯而易見，對于帶雙路輸入的關鍵性設備，比較好處理。我們只需將“N＋1”型UPS冗余并機供電系統所輸出的兩路電源分別連接到它們的兩個輸入端即可。
對于帶“單電源輸入”的關鍵設備而言，則需將分別來自“N＋1”型UPS冗余并機供電系統的兩路輸出電源首先連接到LTS的兩個輸入端上。在此條件下，由用戶自行指定其中一路輸入電源為“優先供電電源”，另一路為“備用電源”。然后再將LTS的輸出端連接到用戶的單電源輸入關鍵設備上。正常工作時，由“優先供電”電源經LTS向負載供電。當因故導致“優先供電電源”的電壓/頻率波動超過工作范圍時，LTS將超快速地將另一路從UPS輸出的“備用電源”同用戶的負載接通，從而確保用戶負載的安全運行。

3雙變換在線式UPS應是關鍵負載的首選機型
??? 眾所周知，雙變換在線式UPS是將普通的市電首先經整流濾波變成穩壓直流電源（AC/DC變換），然后再經逆變器變成穩壓，無頻率“突變”，無電壓失真和無干擾的純潔正弦波電源。當在線式UPS正常工作時，逆變器應在100％的時間內，向用戶的負載供電。與此形成鮮明對比的是，對“非在線式UPS”（后備式，在線互動式和Delta變換型）來說，當市電供電正常時，它們向用戶所提供的是僅對市電的輸入電壓作不同程度的穩壓精度調整的電源。在這種電源中，難于消除來自市電電網的各種高能瞬態”浪涌“，頻率“突變”，電壓失真及各種電磁干擾所可能帶來的種種不利影響。在這種供電體制下，常見的故障現象有，計算機/網絡服務器莫明其妙地“死機”，網絡的“數據傳輸率“急劇下降”，Modem及服務器的上機“掉網率”增大，網關/路由器產生“偶發性”的自動關機/自檢誤啟動等。為說明此問題詳見表1所列。
??? 從表1可見：只有雙變換在線式UPS電源才有可能在100％的時間內向用戶提供100％的高質量的逆變電源及確保用戶負載同普通的市電處于“電隔離”狀態。顯然，這十分有利于消除來自市電的各種“干擾”串入到用戶的負載上的可能性。相比之下，其它的三種“非在線式”UPS電源均難以滿足上述條件。由此可見，為確保用戶的關鍵設備獲得盡可能優良的電源運行環境，應首選在線式UPS。當然，對于那些使用“非關鍵性負載“用戶來說，在財力不充分的條件下，為節省投資，也不妨選用“非在線式UPS”。因為，后者至少可以確保用戶的負載獲得不間斷的電源供電，而無需考慮市電供電正常與否。

4高抗自然災害/抗人為“惡意破壞”能力是衡量UPS供電系統質量高低的重要標志之一
??? 由恐怖分子所策劃的美國“911”事件毫無疑問對世界的政治和經濟的發展均產生了不可低估的影響。在此背景下，作為UPS的生產廠家，國家相關部門的采購決策主管和各種重要用戶，都有必要考慮所生產和選購的UPS產品及UPS機房的設計和配置是否具有足夠高的抗自然災害/抗人為“惡意破壞”的能力。據相關的資料顯示：西方國家在海灣戰爭期間曾利用“石墨碳素”炸彈造成伊拉克65％左右的輸電電網因高壓“短路”而癱瘓。類似地，在科索沃戰爭期間，利用這種“石墨碳素”炸彈造成70％左右的南斯拉夫電網癱瘓。由此給我們的啟示是：為防患于未然，有關的國家機關，軍隊和重要企業的決策主管，在選購、設計和配置UPS機房時，需要考察當在供電電網上出現諸如人為“誤操作”或惡意破壞所造成的UPS輸入端/輸出端出現“短路”，瞬間“供電中斷”，高壓變壓器跳閘或大容量的雙電源供電系統在作“互投切換”操作時，UPS供電系統是否還能正常工作。這個問題乍聽起來，似乎有點聳人聽聞。然而，在某些UPS供電系統中，這種系統“脆弱性"被暴露無遺。現舉例說明如下：
1）某種三相UPS，當用戶在它的輸入端因操作不慎而致使其輸入電源發生“短路”故障時，這種UPS立即進入逆變器和交流旁路兩條供電通道同時停止工作的狀態，而沒有進入由電池放電來支持逆變器繼續運行的這種“故障”狀態，從而造成對用戶負載的停電。顯而易見，如果選用到這種UPS供電系統，用戶設備用電的“安全性”是何等的脆弱。
2）某種大型在線式UPS電源，當在用戶的輸入電源端因故出現高能“切換瞬變”干擾（例如：雙輸入電源作“互投切換”操作或在輸入變壓器的高壓側作“切投”操作時），會出現如下故障：
——UPS的蓄電池組中的某些電池出現“爆炸”損壞故障。
——當市電恢復正常后，UPS卻長期處于交流旁路供電狀態。與此同時，還發現UPS中的蓄電池組被“深度放電”。眾所周知，如果用戶的負載長期處于由普通市電經交流旁路供電的狀態，其用電的安全性，可靠性是極差的。其典型惡果之一是造成XX移動通訊局的IP電話停止正常工作達0.5h左右。
??? 綜上所述，如果我們忽視或者沒有充分地認識到這種可能存在于UPS供電系統中的“潛在故障”隱患。一旦出現種種人為“誤操作”或人為惡意破壞事件時，肯定會給信息網絡的安全運行帶來巨大的損失。為解決好上述問題，應注意如下事項：
——選好UPS機型；
——采取正確的“雙總線輸入”和“雙總線輸出”冗余設計方案和系統配置。
在這里強調一下，配置智能化UPS監控系統的重要性，這是因為我們不僅可利用該集中監控系統來實現遠程實時監視UPS的運行參數和狀態，而且，還可利用存貯在它的“運行大事記”中的歷史運行參數，報警信息以便及時、準確地“診斷”故障的性質及故障發生部位。
對于力博特牌7000系列UPS來說，它可提供如下多種遠程集中監控方案供用戶選擇：
1）UPS對PC機/服務器的"端對端”的監控方案它是利用通訊電纜（距離15～20m）將UPS的RS232接口直接同PC機/服務器的RS232接口連接起來。如選用“線路驅動放大器”，還可將兩者的通訊距離增長至1000m。

??? 2）利用多臺PC機平臺/網管服務器對多臺UPS進行監控的配置方案
——利用服務器/客戶機型局域網監控UPS的配置方案
它是利用通訊電纜將位于用戶原有的服務器/客戶型局域網中的服務器上的RS232接口與位于“N＋1”型UPS并機系統中第1臺UPS的RS232接口相連。然后再利用RS485通訊線將第1臺UPS的RS485接口同第2臺UPS的RS485接口相連。如此類推可直接監控6臺UPS。
——利用SNMP/HTTP適配器網絡監控UPS的配置方案
它采用在每臺所需監控的UPS上增配一個SNMP/HTTP適配器，然后再將從每臺UPS的SNMP網卡送出的網線分別連接到網絡“集線器”HUB上的辦法來構成網管監控系統。在此條件下，位于互聯網上的各臺服務器/PC機就可經由HUB來監視每臺UPS的運行狀態。
??? 3）利用Modbus/Jbus系統構成的智能化樓宇集中監控系統來實現對“N＋1”型UPS并機系統的遠程監控方案
它是利用Modbus“主控服務器”的RS485通訊線與“N＋1”型UPS并機系統中的第1臺UPS的RS485接口相連，然后再利用各臺UPS之間的RS485通訊線來形成“串聯網絡通訊網“。采用這種配置所能監視的最長距離為1000m，最大監控UPS臺數為32臺。
5艾默生網絡能源公司所提供機房環境調控產品
??? 艾默生網絡能源公司是隸屬于艾默生集團公司（2001年被“財富論壇"列為世界500強企業中的第323位，44年連續保持經營業績增長的工業電氣巨型跨國公司）的60多個全資子公司之一。它是全球能向信息網絡用戶提供最佳的“全方位網絡能源”解決方案的最大供應商。集生產、開發、銷售和工程施工為一體的高科技公司，它能提供的用于IDC和MDC機房所需的各種“機房環境調控”產品如下：
1）用于“雙總線輸入”冗余供電系統的自動切換開關（ATS）；
2）能實現6臺直接并機的全系列UPS供電系統（單機容量1～800kVA，并機系統的最大輸出功率為4800kVA）；
3）提供“計算機級接地系統”的精密配電柜（PPC）；
4）用于UPS“雙總線輸出”冗余供電系統的“負載自動切換開關"（LTS，它包括STS和SS型兩種產品）
5）確保兩套“N＋1”型冗余并機UPS供電系統處于同步跟蹤狀態的“負載同步控制器”（LBS）；
6）防雷擊，抗高能“瞬態浪涌”的抑制器（TVSS）；
7）消除“計算機型”非線性負載所產生的諧波干擾的隔離變壓器（Z－Z繞組型零相移變壓器，K型變壓器）；
8）確保機房恒溫、恒濕的各種力博特牌精密空調機；
9）各種－48V通信電源和蓄電池；
10）各種規格的變頻器；
11）適合中國國情的功能強大的中文化、智能化網管和監控系統。