CN109713785A - 一种银行数据中心分布式ups供电系统及其供电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种银行数据中心分布式UPS供电系统及其供电方法，包括多个机柜、电池储能装置及分散UPS装置，一个机柜对应连接一个分散UPS装置及一个电池储能装置，分散UPS装置包括系统电源检测控制模块、并列切换装置、电源输出装置、AC/DC整流装置、DC/AC逆变装置；并列切换装置用于在市电供电与电池逆变供电之间进行切换；并列切换装置的输出连接电源输出装置，电源输出装置的输出为机柜中的负载供电；系统电源检测控制模块用于检测市电及控制电池储能装置的充电。本发明采用分散式供电方式，降低了发生系统性、大面积停电事故的可能性；节约场地；减少系统空载时间；减少空调配置及耗电，降低数据中心PUE值。
Description
技术领域
本发明涉及供电系统，尤其涉及一种银行数据中心分布式UPS供电系统。
背景技术
随着银行信息技术的发展，银行数据中心已经成为其业务发展的重要载体。随着银行数据中心机房建设速度的不断加快，作为数据中心主要供电方式的 UPS（不间断电源系统）电源也得到了大量应用。传 统 数 据 中 心 机 房 供 电 方 式 多 采 用UPS 2N冗余配置在线式供电，设备冗余量大，系统内部经AC-DC-AC二次转换，直接降低了转换效率，电池在DC-AC逆变转换过程中能量损失和在线式 UPS 一直处于在线工作状态中能量消耗都是不可避免的。
不仅如此，集中式 UPS 系统故障导致的通信事故频繁发生，工业和信息化部在［2009］315 文中将 “UPS 开关转换失灵” 列为三大电源技术故障之一。一旦集中式 UPS 集中式供配电系统出现故障，将导致整个系统内的全部主设备设备断电，造成重大的经济损失和社会影响。在金融领域内，UPS系统故障导致的业务中断故障近几年时刻发生，中国银监办发［2016］114号文《关于万国数据亦庄机房UPS升级造成多家银行业金融机构服务中断事件的通报》，明确了在全银行业数据中心UPS系统反措要求。
银行数据中心安全越来越重要，对机房供电可靠率要求也就越来越高，而当前数据中心机房内大量使用的 UPS 电源系统存在一些可靠性不高以及能耗大等难以克服的缺陷。
发明内容
发明目的：为了解决现有的银行数据中心采用UPS电源系统可靠性不高以及能耗大的问题，本发明提供一种银行数据中心分布式UPS供电系统。
本发明的另一目的是提供一种银行数据中心分布式UPS供电方法。
技术方案：一种银行数据中心分布式UPS供电系统，包括多个机柜、电池储能装置及分散UPS装置，一个机柜对应连接一个分散UPS装置及一个电池储能装置，分散UPS装置包括系统电源检测控制模块、并列切换装置、电源输出装置、AC/DC整流装置、DC/AC逆变装置；市电分别输入至并列切换装置及AC/DC整流装置；AC/DC整流装置一路输出至电池储能装置，另一路输出至DC/AC逆变装置；DC/AC逆变装置输出至并列切换装置，并列切换装置用于在市电供电与电池逆变供电之间进行切换；并列切换装置的输出连接电源输出装置，电源输出装置的输出为机柜中的负载供电；系统电源检测控制模块用于检测市电及控制电池储能装置的充电。
优选地，分散UPS装置及电池储能装置安装在机柜顶部，分散UPS装置及电池储能装置从两路市电的配电屏独立接入。
优选地，还包括高低压配电系统、柴油发电机及双路机房配电柜，高低压配电系统由两路10kV市电接入，柴油发电机作为高低压配电系统的应急备用电源，高低压配电系统的输出连接两路机房配电柜，机房配电柜为分散UPS装置及电池储能装置供电。
优选地，所述电池储能装置采用磷酸铁锂电池。
优选地，并列切换装置为电源切换开关。
一种银行数据中心分布式UPS供电方法，包括以下步骤：
（1）对市电电压进行检测，若市电正常，则选择市电供电方式向负载供电，执行步骤（2）；若市电供电中断或市电电压波动超过预设阈值，则选择电池储能装置供电，执行步骤（3）；
（2）并列切换装置将输入到电源输出装置的电源切换为市电；电池储能装置的输出处于断开状态，系统电源检测控制模块对电池储能装置的电压值和/或电流值进行检测并判断是否给电池储能装置充电；
（3）并列切换装置在系统电源检测控制模块的调控下，将输入到电源输出装置的电源切换为电池逆变输出，电池储能装置的输出处于闭合状态，电池储能装置的输出经DC/AC逆变装置输出至电源输出装置；同时，持续对市电进行检测，当市电恢复正常时，执行步骤（4）；
（4）并列切换装置将输入到电源输出装置的电源切换回市电，同时通过AC/DC整流装置向电池储能装置进行恒流和恒压充电。
优选地，所述步骤（1）中的预设阈值为±20%额定输入电压。
优选地，步骤（2）判断是否充电的方法为：设定充电电流或蓄电池端电压的阈值，当实际电流或蓄电池端电压值达到设定阈值时，即开始充电。
有益效果：相比较传统集中式UPS供电方式，银行数据中心分布式UPS供电系统及其供电方法的优点为：
1、采用分散供电方式，系统安全性高。分布式UPS供电装置分散至每个机柜，发生系统性、大面积停电事故的可能性大大降低；
2、分布式UPS供电装置产品体积小、重量较轻，为机架内安装，对建筑结构没有特殊要求，适用于各类通信机房。不需要独立场地摆放UPS和电池装置，大面积节约场地；
3、分布式UPS供电系统按需配置、按需建设，能有效减少系统空载时间。
4、分布式UPS供电装置工作温度范围较宽，自身散热较少，能减少空调配置及耗电，降低数据中心PUE值。
5、电池储能装置使用磷酸铁锂电池相对于传统铅酸蓄电池转换效率高。锂电池能量转化效率高达 96%以上，而传统铅酸电池约为70%~80%。
附图说明
图1为银行数据中心分布式UPS供电系统的结构框图；
图2为分散UPS装置的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，银行数据中心分布式UPS供电系统包括高低压配电系统、柴油发电机、双路机房配电柜、多个机柜、电池储能装置及分散UPS装置，一个机柜对应连接一个分散UPS装置及一个电池储能装置。高低压配电系统由两路10kV市电接入，柴油发电机作为高低压配电系统的应急备用电源，高低压配电系统的输出连接两路机房配电柜，机房配电柜为分散UPS装置及电池储能装置供电。分散UPS装置包括系统电源检测控制模块、并列切换装置、电源输出装置、AC/DC整流装置、DC/AC逆变装置；市电分别输入至并列切换装置及AC/DC整流装置；AC/DC整流装置一路输出至电池储能装置，另一路输出至DC/AC逆变装置；DC/AC逆变装置输出至并列切换装置，并列切换装置用于在市电供电与电池逆变供电之间进行切换，采用电源切换开关实现；并列切换装置的输出连接电源输出装置，电源输出装置的输出为机柜中的负载供电；系统电源检测控制模块用于检测市电及控制电池储能装置的充电。
并列切换装置用来实现两个同步交流电源之间进行不间断（<8ms）转换。两路交流电源的幅度、频率和相位差应控制在一定的范围内。主要作用是在一路输入电源发生故障或需要检修、实现从一路电源到另一路电源之间真正地不间断地转换，禁止接入两路产生回流。
分散UPS装置及电池储能装置安装在机柜顶部，分散UPS装置及电池储能装置从机房配电柜不同市电的两个配电屏接入二路相互独立的电源，为机柜内的服务器供电。
所述电池储能装置采用磷酸铁锂电池，相对于传统铅酸蓄电池转换效率高。锂电池能量转化效率高达 96%以上，而传统铅酸电池约为70%~80%。
银行数据中心分布式UPS供电方法，包括以下步骤：
（1）对市电电压进行检测，若市电正常，则选择市电供电方式向负载供电，执行步骤（2）；若市电供电中断或市电电压波动超过预设阈值，本实施例设定阈值为±20%额定输入电压，则选择电池储能装置供电，执行步骤（3）；
（2）并列切换装置将输入到电源输出装置的电源切换为市电；电池储能装置的输出处于断开状态，系统电源检测控制模块对电池储能装置的电压值和/或电流值进行检测并判断是否给电池储能装置充电，可以设定充电电流或蓄电池端电压的阈值，当实际电流或蓄电池端电压值达到设定阈值时，即开始充电；
（3）并列切换装置在系统电源检测控制模块的调控下，将输入到电源输出装置的电源切换为电池逆变输出，电池储能装置的输出处于闭合状态，电池储能装置的输出经DC/AC逆变装置输出至电源输出装置；同时，持续对市电进行检测，当市电恢复正常时，执行步骤（4）；
（4）并列切换装置将输入到电源输出装置的电源切换回市电，同时通过AC/DC整流装置向电池储能装置进行恒流和恒压充电。
Claims (8)
1.一种银行数据中心分布式UPS供电系统，其特征在于，包括多个机柜、电池储能装置及分散UPS装置，一个机柜对应连接一个分散UPS装置及一个电池储能装置，分散UPS装置包括系统电源检测控制模块、并列切换装置、电源输出装置、AC/DC整流装置、DC/AC逆变装置；市电分别输入至并列切换装置及AC/DC整流装置；AC/DC整流装置一路输出至电池储能装置，另一路输出至DC/AC逆变装置；DC/AC逆变装置输出至并列切换装置，并列切换装置用于在市电供电与电池逆变供电之间进行切换；并列切换装置的输出连接电源输出装置，电源输出装置的输出为机柜中的负载供电；系统电源检测控制模块用于检测市电及控制电池储能装置的充电。
2.如权利要求1所述的银行数据中心分布式UPS供电系统，其特征在于，分散UPS装置及电池储能装置安装在机柜顶部，分散UPS装置及电池储能装置从两路市电的配电屏独立接入。
3.如权利要求2所述的银行数据中心分布式UPS供电系统，其特征在于，还包括高低压配电系统、柴油发电机及双路机房配电柜，高低压配电系统由两路10kV市电接入，柴油发电机作为高低压配电系统的应急备用电源，高低压配电系统的输出连接两路机房配电柜，机房配电柜为分散UPS装置及电池储能装置供电。
4.如权利要求2所述的银行数据中心分布式UPS供电系统，其特征在于，所述电池储能装置采用磷酸铁锂电池。
5.如权利要求1所述的银行数据中心分布式UPS供电系统，其特征在于，并列切换装置为电源切换开关。
6.一种银行数据中心分布式UPS供电方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）对市电电压进行检测，若市电正常，则选择市电供电方式向负载供电，执行步骤（2）；若市电供电中断或市电电压波动超过预设阈值，则选择电池储能装置供电，执行步骤（3）；
（2）并列切换装置将输入到电源输出装置的电源切换为市电；电池储能装置的输出处于断开状态，系统电源检测控制模块对电池储能装置的电压值和/或电流值进行检测并判断是否给电池储能装置充电；
（3）并列切换装置在系统电源检测控制模块的调控下，将输入到电源输出装置的电源切换为电池逆变输出，电池储能装置的输出处于闭合状态，电池储能装置的输出经DC/AC逆变装置输出至电源输出装置；同时，持续对市电进行检测，当市电恢复正常时，执行步骤（4）；
（4）并列切换装置将输入到电源输出装置的电源切换回市电，同时通过AC/DC整流装置向电池储能装置进行恒流和恒压充电。
7.如权利要求6所述的银行数据中心分布式UPS供电方法，其特征在于，所述步骤（1）中的预设阈值为±20%额定输入电压。
8.如权利要求6所述的银行数据中心分布式UPS供电方法，其特征在于，步骤（2）判断是否充电的方法为：设定充电电流或蓄电池端电压的阈值，当实际电流或蓄电池端电压值达到设定阈值时，即开始充电。
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