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(zhuǎn)換為220V交流電給計算機及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)供電，保證計算機及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能正常運轉(zhuǎn)。
(2）對市電有穩(wěn)壓作用，能在電網(wǎng)電壓波動時穩(wěn)定電壓。
(3）能抑制電網(wǎng)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(shè)備提供電壓穩(wěn)定、波形純正的電力供給，保證計算機及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常工作和數(shù)據(jù)不受干擾。
1.2 UPS的特點
對于一套高質(zhì)量UPS供電系統(tǒng)來說，它應(yīng)具有如下特性：
(l)高可靠性
系統(tǒng)應(yīng)具有能提供365×24連續(xù)提供高質(zhì)量的UPS逆變電源的供電能力。這就意味著，在UPS供電系統(tǒng)的運行中，既不允許出現(xiàn)任何瞬間供電中斷／停電事故，也不允許出現(xiàn)由普通的市電經(jīng)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(tǒng)應(yīng)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(chǎn)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(tǒng)來進一步提高UPS供電系統(tǒng)的可靠性（“1＋l”型冗余并機系統(tǒng)的典型MTBF值可達140萬～200萬小時）。
——在整套UPS供電系統(tǒng)中，不應(yīng)存在單點瓶頸故障隱患。
——允許在UPS逆變電源連續(xù)供電的條件下，執(zhí)行不停電的維護和檢修操作。
——萬一在用戶設(shè)備端出現(xiàn)短路故障時，應(yīng)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(tǒng)能使互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備獲得高“可利用率”，并可為其創(chuàng)造優(yōu)良的運行環(huán)境。
大量的運行實踐表明：電源干擾問題是造成互聯(lián)網(wǎng)設(shè)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(wǎng)，它還來源于設(shè)計不完善的UPS本身及用戶的互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備本身。這是因為配置在IDC和MDC機房內(nèi)的服務(wù)器、磁盤陣列機和交換機等均內(nèi)置有開關(guān)電源，這種整流濾波型非線性負載會向UPS供電系統(tǒng)反射3～23次低次諧波干擾，可能帶來降低話音質(zhì)量的惡果。實踐證明，過大和過頻地出現(xiàn)電源干擾，輕者會導(dǎo)致互聯(lián)網(wǎng)的傳輸速率下降，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的數(shù)據(jù)丟包率增大等隱性故障，從而導(dǎo)致互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備被迫進入“降額使用”狀態(tài)，嚴(yán)重時會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓。
由此可見，高速信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，對UPS 供電系統(tǒng)所能提供的電源質(zhì)量提出更為嚴(yán)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(dāng)市電正常時由市電給負載設(shè)備供電，并給蓄電池浮動充電。當(dāng)市電電壓波動超過規(guī)定值時時啟動逆變電路將電池的直流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)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(wǎng)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(shù)簡單，成本較低，價格相對低廉，用于許多對電壓穩(wěn)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(tài)，市電正常時它是首先通過電路將市電交流電轉(zhuǎn)換為直流電，再通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)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(wěn)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(dāng)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(lián)網(wǎng)，可以通過網(wǎng)絡(luò)對UPS 進行管理，而且可以根據(jù)計算機及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的工作狀況自動調(diào)整UPS 本身的工作狀況和輸出狀況，并且在UPS 出現(xiàn)故障時，可以通知計算機系統(tǒng)，啟動冗余的備用電源，所以稱之為智能型UPS。一般用于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的服務(wù)器、路由器和大型骨干網(wǎng)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(tǒng)的可靠性。
3 UPS技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用
3.1智能型UPS
隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，有很多新技術(shù)、新元件不斷應(yīng)用到UPS 產(chǎn)品中，所以UPS 產(chǎn)品的發(fā)展己經(jīng)走出了一味追求高電氣性能的老路，開始追求產(chǎn)品的高可靠性和高穩(wěn)定性。
現(xiàn)在的在線互動式UPS都具備通過RS232/ RS485或者是以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接口與計算機進行通訊的功能，配合相應(yīng)軟件就能對UPS 進行本地／遠程監(jiān)控，大大提高了UPS 的可用性。在計算機網(wǎng)絡(luò)及通信事業(yè)迅猛發(fā)展的推動下，當(dāng)今的UPS已在大量引進微處理器監(jiān)控技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展成為智能化UPS。所謂“智能化UPS”是指在UPS主機上增設(shè)通信接口，利用它經(jīng)過專用的通信電纜或經(jīng)過調(diào)制解調(diào)器等與計算機服務(wù)器、路由器、網(wǎng)關(guān)等設(shè)備上相對應(yīng)的通信接口相連，建立起雙向通信調(diào)控管理功能，并安裝能適應(yīng)各種操作平臺的電源監(jiān)控軟件，管理UPS的運行、操作，提高UPS效能的供電系統(tǒng)。智能化UPS能實時監(jiān)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(shù)，在UPS故障或電池供電規(guī)定時間后將計算機中的數(shù)據(jù)自動存檔，退出并關(guān)閉系統(tǒng)，能通過傳呼、E－mail等方式通知系統(tǒng)管理人員等。對于網(wǎng)絡(luò)化智能UPS還必須配置相應(yīng)的網(wǎng)卡，將UPS管理納入網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中來。
3.2 UPS的智能化管理
為了達到UPS對整個局域網(wǎng)系統(tǒng)進行保護的目的，UPS的智能化管理功能顯得尤為重要。因此，內(nèi)部配置微處理器的智能化UPS是當(dāng)今UPS發(fā)展的一個新趨勢。它通過UPS 內(nèi)部硬件與軟件的結(jié)合，并利用接口或網(wǎng)絡(luò)專用的適配器，由系統(tǒng)管理員對UPS 的運行工作狀態(tài)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(jiān)控UPS 的輸出電壓頻率、市電電壓頻率、蓄電池狀態(tài)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(guān)機等。
3.3 UPS的監(jiān)控技術(shù)
要實現(xiàn)UPS的管理，就必須建立有效的電源管理系統(tǒng)，即建立物理上的信息傳輸接口和邏輯上的通信協(xié)議以及UPS信息數(shù)據(jù)庫的管理。一個完整的電源管理系統(tǒng)，通常由電源管理軟件和智能附件組成，也就是說，智能UPS的監(jiān)控是由硬件、軟件監(jiān)控兩部分組成。
一般UPS 監(jiān)控技術(shù)可分為以下幾種：
(1)基于串行通信方式的監(jiān)控技術(shù)
串行通信是傳統(tǒng)的UPS 軟件／附件通信方式，多用于中小功率UPS 解決方案，其優(yōu)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(wǎng)中UPS的監(jiān)控及其所連接計算機的安全保護。
(2)基于Web 的監(jiān)控技術(shù)
基于Web的軟件／附件監(jiān)控技術(shù)是隨著Internet的發(fā)展而誕生的，附件主要是Web/ SNMP Management Card。在數(shù)據(jù)中心或大型計算機網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)管理員通過Web瀏覽器對分布在WAN范圍內(nèi)的UPS 進行監(jiān)控，定期產(chǎn)生UPS的狀態(tài)報告。
(3）基于SNMP的監(jiān)控技術(shù)
基于SNMP 的軟件／附件監(jiān)控技術(shù)與網(wǎng)管產(chǎn)品的發(fā)展有緊密的聯(lián)系，主要用于UPS數(shù)量多、分布廣的企業(yè)級網(wǎng)絡(luò)中。給UPS 配上網(wǎng)卡或直接將SNMP適配器集成到UPS里，把UPS作為網(wǎng)絡(luò)中的獨立節(jié)點進行控制和診斷。
(4）基于Modem/電話／尋呼網(wǎng)絡(luò)方式的監(jiān)控技術(shù)
撥號上網(wǎng)，使用Internet瀏覽器實現(xiàn)UPS 的遠程監(jiān)控，以各種方式顯示UPS 的工作狀態(tài)，定時開／關(guān)機、自檢，在故障情況下通過多種方式報警，恢復(fù)后，取消關(guān)機動作，并發(fā)出相應(yīng)的信息。
3.4 UPS監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展趨勢
UPS系統(tǒng)與Internet技術(shù)的緊密結(jié)合，使其增加整個信息系統(tǒng)的易用性比以往任何時候都更有意義。雖然傳統(tǒng)技術(shù)如電話撥號、SNMP 、Telnet等已實現(xiàn)了對UPS的遠程和集中監(jiān)控，但這些技術(shù)通常要求特定的設(shè)備配置和操作技能。隨著Internet的普及，使用瀏覽器監(jiān)控UPS將成為UPS監(jiān)控技術(shù)的主流。
由于未來網(wǎng)絡(luò)的廣泛化和全球化，必然帶來網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜化，多種形式的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將連接在一起。作為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的一部分，要求UPS能夠?qū)崿F(xiàn)在各種網(wǎng)絡(luò)平臺上的監(jiān)控，而且隨著Internet、Intranet 和電子商務(wù)的高速發(fā)展，用戶對網(wǎng)絡(luò)可用性的要求會越來越高，使UPS從對網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵設(shè)備的保護延伸至對整個網(wǎng)絡(luò)路徑的保護。因此，監(jiān)控軟件除了要提供完善的監(jiān)控保護功能，還必須支持主流操作系統(tǒng)、跨平臺操作并具有即插即用的功能；支持主流數(shù)據(jù)庫及應(yīng)用軟件；與主流服務(wù)器管理工具集成；與主流網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)集成。
4 局域網(wǎng)UPS的選擇
4.1 UPS選擇的原則
一個典型的局域網(wǎng)通常擁有服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機、路由器、網(wǎng)管工作站、數(shù)據(jù)存儲器、PC、打印機以及其他各種終端設(shè)備。由于局域網(wǎng)的節(jié)點數(shù)量多，而且各個節(jié)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(wǎng)中使用的UPS有其自身的特點，在選型和配置時必須加以注意。
通常，局域網(wǎng)的中心機房應(yīng)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(lián)供電，確保供電安全可靠。而對于局域網(wǎng)中眾多的無法集中設(shè)置的PC、路由器、打印機等設(shè)備，應(yīng)采用分散式的在現(xiàn)場設(shè)置小容量UPS提供電力保障，且應(yīng)首選對電網(wǎng)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(chǎn)品，其可靠性和故障率等技術(shù)性能都不如在線式UPS；另外在遇到比較惡劣的電網(wǎng)環(huán)境時，基本上無法抑制電網(wǎng)干擾傳至網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，容易影響局域網(wǎng)正常工作。
4.2 選擇UPS的注意事項
應(yīng)合理設(shè)置局域網(wǎng)內(nèi)負載設(shè)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。
要選用允許市電電源波動范圍大一些的UPS機型，并要考慮局域網(wǎng)的不同配送電系統(tǒng)的具體要求，以適應(yīng)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(wǎng)中要適當(dāng)配置抗瞬態(tài)浪涌的抑制器，以便更好地保護網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(shù)據(jù)傳輸速率，且降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率。
要根據(jù)局域網(wǎng)中不同等級的集中監(jiān)控要求，配置具有不同網(wǎng)絡(luò)控制功能的智能化UPS機型，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)功能的需求，同時也可以避免投資浪費現(xiàn)象。
5 UPS的維護
現(xiàn)在UPS得到了廣泛的應(yīng)用，UPS是使用簡單但也容易損壞的設(shè)備，科學(xué)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(yīng)注意以下幾點：
(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，容易引起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(shù)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，但如果維護不當(dāng)，同樣會縮短電池的壽命。對于UPS特別是后備式的UPS，如當(dāng)?shù)亻L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(dāng)然這個過程需要專人負責(zé)。
(4）注意防雷擊，要保證UPS 的有效屏蔽和良好接地，以保護UPS內(nèi)部電路和電池的安全。
(5）注意用電安全，不要隨意對UPS產(chǎn)品進行拆裝維護，以免發(fā)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(yè)服務(wù)人員來維修。
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