能源后备军UPS

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  随着全球信息网络化进程的快速发展,计算机技术的日新月异,使得计算机用户的数量不断增加,因此,高质量的供电日益成为广大计算机用户以及其他相关用户的普遍需求。
  但目前我们的供电能力远远达不到这一要求。城市中的装修热潮、夏季高温带来的大量空调的安装与使用,都会引起市电电压不稳、甚至供电中断。一般计算机能接受的输入电压范围在供给电源的6%—-13%,过高的电压除了可能让计算机中储存的资料遗失外,也会对绝缘材料产生不良影响,甚至使半导体元件提前崩溃,造成机器的损毁;而突发性的电压上升或下降,虽不会立即损坏仪器设备,但也会造成资料丢失或异常。如果在计算机运行期间供电中断,更会导致随机存储器中数据丢失、程序破坏,甚至会损坏磁盘。另外,用户在供电网路上联入的计算机、家电、通信设备等非线性负载,会“污染”电网,使正弦波形严重畸变,也会影响计算机的正常工作。这些影响对于广大个人计算机用户来说,损失已不小了,而对于大型用户,特别是网络用户,将会造成难以弥补的损失。


  我们现在普遍使用的计算机内部电源滤波电容储存的能量能够使之在断电状态下维持工作50ms左右,这么短的时间我们不可能来得及采取一些有效的保护措施。为了防止上述“不幸事件”的发生,就要求有一种电源系统能在小于50ms的时间间隔内重新送电,并且对电网中的干扰有良好的隔离作用,以保证计算机系统的正常运行。这种电源系统就是UPS系统。
  
  UPS电源
  
  UPS系统(UninterruptiblePowerSystem,不间断电源系统)的主要用途就是为计算机提供不会中断的工作电源,以避免计算机在工作时因突然断电而造成数据丢失等损害,它保护着计算机等需要稳定电源的设备、系统的整体运转,是它们的“电源后备军”。
  UPS根据其结构与电能产生方式可分为旋转式与静态式两大类。旋转式UPS体积大、效率低,仅适用于大功率的应用场合,60年代以后逐渐为静态式UPS所取代。按工作方式,静态UPS电源可分为三种。
  
  后备式UPS(OffLine)电源
  
  后备式UPS在线路设计中采用抗干扰分级调压稳压技术,当市电供应正常或电压在180V-250V之间变化时,均能向负载提供高频干扰的稳压电源。后备式UPS价格低廉、运行费用低;电能转换效率很高;电池寿命一般为3-5年。但是,由于在正常情况下逆变器为半工作状态,当电网供电故障时,电池逆变供电需要4-10ms的转换时间,这对于一些对供电质量要求较高的设备来说不太合适。所以一般情况下后备式UPS应用在个人计算机等一些非关键性的小功率设备上。
  
  在线式UPS(OnLine)电源
  
  其工作过程是先对电池充电,再由逆变器将电池的电能逆变为交流电能,在电力供应非正常情况下,UPS的输出不需要一个开关转换时间,因此其负载电能供应平滑稳定,这对一些重要设备及对电源品质要求较高的仪器设备来说是很重要的。
  
  在线互动式UPS(LineInteractive)电源
  
  它集中了后备式UPS效率高和在线式UPS供电质量高的优点,但稳频特性不理想,不适合做长延时的UPS电源。
  
  UPS的监控与网络管理功能
  
  随着高效率、高质量能源的使用,UPS将结合新型能源转换技术与高容量蓄电池的发展,逐渐成为小型能源处理中心,间接解决能源问题。目前,UPS广泛应用于计算机、通信、医疗、教育、电力、科研、军事、交通、金融等数据中心、大型网络及行业系统;同时,UPS更是将保护对象扩展为整个网络,而不仅是特定的运算设备。高频化、小型化、智能化和网络化是UPS电源的发展趋向。
  结合MOS与BIPOLARPOWER双重优点所发展出来的IGBT因可高速开关,且较易满足高耐压、大容量的需求,实现UPS的轻巧、高效及低噪音功能。为了利于IGBT的应用,有的公司将驱动电路与保护电路内藏于功率模组内而发展成智慧型功率模组(INTELLIGENTPOWERMODULE,IPM)以简化功率级驱动电路的设计。另外,现代化的UPS应具备输入端功率因数修正功能,使输入端电流维持与市电同相位的正弦波形,减少电源谐波污染。功率因数接近1的“绿色电源”已成为各个UPS厂商所注重的功能之一。
  由于计算机网络的应用范围日趋广泛,维护网络系统的安全则是顺利进行其他工作的前提。从电网中串入的各种干扰和高能浪涌等会对网络造成灾难性的破坏,而电源故障则是造成网络数据丢失的最主要原因。需要保护的网络设备除了主机、交换机、路由器、集线器之外,还包括一切维持网络正常运行的互联设备。早期人们采用在服务器上运行代理软件以指示UPS的运行,但是可靠性有限,一旦软件失效,则无法指示UPS正常运行以及重新引导服务器工作。新型的网络UPS则采用一个集成SNMP(SimpleNetworkManagementProtocol,简单网络管理协议)适配器,使用与服务器直接相连的串行端口,使UPS成为一个网络的独立节点接入网站,它拥有自己的IP地址,相当于一个网上的工作站,由网管人员通过网管软件来监控UPS的工作状态。这样,在非正常供电时,用户可以依靠UPS通过直接串行端时适时关闭服务器,并将所有正在使用的资料以递回的方式回存于硬盘中,同时依照层级逐步关闭网络中的计算机;当市电恢复正常后,UPS先启动充电器对蓄电池补充能量,再开启网络系统电源。为了使UPS成为与网络有机相连的智能组成,各家厂商在注重对UPS硬件技术提升的同时,也十分注重开发适合于网络操作平台的各种网管软件。这些软件可以实现网络上对UPS的监控与指挥。网络的发展拉大了网络管理员与UPS保护的计算机之间的物理距离;而且管理多台服务器、计算机以及集线器、路由器等网络设备,使网络管理员分身乏术,难以同时监控每台设备。此时,不同的网管软件便可大显身手,使UPS能“自主”地处理一些可预见的问题,进行自动管理与调整。如自动关机功能并不是马上关机,而是让UPS跟踪电池储能情况,以便在电池能量不足时通知文件服务器准备关机。这些网管软件除了提供预警电源中断、记录电源历史时间、自动关闭UPS、监视市电情况、预设UPS一年的开关机时间,提供友好的电源管理界面。此外,还能够将有关信息通过网络传递给操作系统或网络管理员,以便于进行远程管理,并通过某种机制达成负载之间的动配置和尽可能地提供基于电力供应的全方位保护,如消除电网杂波、抑制电网波动、防雷击等,最大限度地与信息系统的其它部件实现技术或物理模块上的整合,形成一个智能的、层层递进式的立体保护网。
  
  UPS的市场前景
  
  综上所述,UPS较一般的电源供应器而言有较高的附加价值,其市场规模也日益扩大。在中国,计算机的应用与网络建设正处于始发阶段,潜在用户数目巨大,这对于UPS厂商来说则是商机无限。从80年代中期,各国UPS厂商至纷沓来,在UPS市场上各显身手,以占得一席之地。据统计,现在我国已有50多个品牌的UPS;其中山特、APC、山顿、梅兰日兰、Exide(现已改名为Powerware)等品牌则已为广大用户所熟知。在我国,高端用户UPS的市场一直比较稳定,而低端用户,特别是个人用户的UPS市场还有待进一步开发。APC大中国区总经理程小丹在接受记者采访时谈到,在美国,100台PC平均配有5台UPS,但中国现在却远远达不到这个比例。目前,计算机用户普遍更关注由于网络软硬件或病毒的侵袭而引发的各种故障,而对于电源供应导致的故障还没有足够的认识。
  前几年,由于金融证券行业在国民经济发展中的重要作用以及对电源的高要求,因此对UPS的需求较多;随着国民经济的进一步发展,大量的中小型企业实力逐渐增强,计算机也成为它们不可或缺的工具,另外,邮电通信业的迅速发展,使UPS的市场添加了新的增长点。据预测,1999年中国UPS市场将有15%左右的增长。APC大中国区总经理程小丹从技术与销售角度分别分析了1999年UPS市场动向。他认为,从技术角度讲,计算机技术中心、证券行业以及ISP等行业对于中、大功率(5KVA-20KVA)UPS的需求还有上升潜力,而且中、大功率UPS也是主要的销售来源。1KVA-5KVA的UPS仍有相当大的市场;而500VA的小型UPS的销售情况则取决于个人电子商务、网上炒股以及家庭上网的发展程度。程小丹先生分析,UPS目前在低端市场的竞争比较激烈,价格下降较快;从赢利的角度看对商家不是一个吸引点,尽管低端产品在UPS市场中所占比例较小,但它仍代表了一个很大的用户需求市场。山特电子有限公司北京分公司经理刘彦成分析认为,大功率UPS的价格目前尚稳定,但小功率的后备式UPS价格会随供需状况而下降。刘先生认为近几年的UPS销售量趋势将会平稳,不会有大幅升降。考虑到国企改革、机关合并等因素,保守地估计增长率大约为10%左右。三菱电机中国总代理,博达智慧网络系统工程有限公司总经理张友发从大型机的销售形式分析,近两年将是一个市场高峰期。因为邮政电信部门的改革,使之会引进一些大型设备,其中少不了UPS的支持;另外,从1998年起,各大行业用户由于Y2K问题将许多大项目后沿,到1999年下半年,这些项目也将开始逐步启动,那么对UPS的需求会形成一个高峰。福建科华公司北京分公司经理冯键雄先生认为,目前国内对UPS的消费水平、技术需求低于现在UPS的技术发展水平,但随着国家自动化水平的提高,将会有宽阔稳定的市场。其他厂家的代表在接受采访时也表示了类似的观点,而且,这些代表都认为对于相关网络功能的开发、应用软件的设计也是至关重要的。根据对市场调查的结果分析,1999年UPS技术发展将向高频小型化、智能化、高可靠性、易管理性、网络化保护及全方位保护方向发展;而更高的智能化管理、远程通信和远程监控软件是今后软件的发展方向。
  
  UPS市场逐鹿者
  APC公司(美国电力转换公司)
  


  作为全球小型UPS的领导厂商,APC公司从1996年进军中国市场,三年多来发展迅速,产品也扩展到了大、中型UPS,其“端到端电源保护解决方案”使其网络及电源保护技术更上一层楼。APC与IBM、微软、Cisco等IT领导厂商间建立了全面的战略伙伴关系,使其电源保护解决方案与信息系统紧密结合。另外,APC有100多人的独立软件开发部门能够迅速开发支持最新版操作系统的电源管理软件,近日推出了支持Linux系统的软件。其Back、Smart、Matrix、SymmetraPowerArray以及silconDataPower等不同系列UPS为个人计算机、服务器和互联网装置提供电源保护。在采访中,程小丹总经理反复强调了公司始终站在用户实际需求角度来进行服务的宗旨。除了对代理商的系统培训,APC承诺对国内8个大城市64%的客户24小时内,其他地区的用户72小时内换机到位。
  
  福建科华电子有限公司
  


  创建于1988年,承担国家多项火炬计划科华公司非常注重技术开发,在小功率UPS产品中率先推出数字化智能型UPS,独立研制开发的KR系列智能化高频化UPS,智能化互动式UPS等产品在技术性能方面为国内领先。目前已开发出在线式系列UPS,后备式系列UPS、通信用UPS、传真机后备电源、电脑小卫士、高频通信电源系统等产品,并出口日本。科华公司的科华牌、KELONG牌UPS以直销方式为主,产品主要针对系统用户。科华公司对售后服务也十分重视,全国各个省会几乎均有办事处,以满足售前、售后客户的各种需求。科华公司强调提高自主开发能力,增强民族企业的竞争实力。
  
  香港山顿公司
  


  最早进入大陆UPS市场的厂商之一,主要生产小功率UPS,也有网络全能型大功率UPS。其山顿黄金枫叶系列UPS还增加了激光打印机接口、调制解调器保护等创新功能。另外还有为单用户市场设计的普通型系列UPS-600C、UPS-1000C以及长时间型UPS-2000SE。山顿产品比同档类UPS产品要贵500-1000元人民币。北京山顿科贸中心的王军介绍说,除了质量和性能较好之外,山顿公司最大的特点是给予客户5年免费保修服务,这体现了山顿公司对自己产品质量的自信。但是在软件开发以及与其他IT厂商的合作开发方面,山顿公司还有待加强。
  
  法国梅兰日兰电子有限公司
  


  全球知名的大、中型UPS生产商,1986年进入中国市场。其产品功率从500VA-4800KVA均有,并率先推出模块化结构设计,集微机自动控制、自诊断程序、设置参数程序、人机对话于一身。如宇宙星(PulsarEx,7004KVA)UPS、慧星(Comet,3080KVA)UPS以及银河(Galaxy,40-4800KVA)UPS都使用了高智能化控制技术。与之相配套的还有用于监控UPS运行状态设置的SolutionPac软件和交互式管理软件UPSManager3软件等增强UPS的网络保护功能。为了适应中国小功率UPS市场发展趋势,梅兰日兰今年推出了小型UPS。在服务方面,梅兰日兰除在北京、上海等大城市设立办事处之外,还在18个城市建立了维修中心及备件仓库,实现了全国实时监控联网。
  
  日本三菱电机(中国)有限公司
  


  1997年进入中国市场,在中大功率电源领域拥有自己独特的技术优势。其功率开关器件IGBT已为世界上所有UPS生产厂商采用。三菱2200A型系列采用双隔离变压器;有中、英、日三种文字选择的触摸式液晶显示屏,显示运行状态,各个工作环节测量值、故障提示、技术参数和蓄电池的精确剩余容量。其输入变换器采用IGBT/IPM器件与高频脉宽调制(PWM)技术,使其输入功率因数均接近,符合“绿色电源”标准。三菱UPS管理软件包括主机管理软件、远程管理软件和网络管理软件,可以实现256台客户终端同时自动关机,或将报警信息传送至管理人员寻呼机上。三菱公司的软件目前已克服了Y2K问题。在服务上,三菱公司每月对产品有一次巡检,北京用户的响应时间为2小时。公司还保证10年之内对产品提供备品备件,三年免费质量保修、终生维护。三菱UPS比同档产品价格高20%—30%,但其依靠硬件的高稳定性、先进的技术来争取市场份额。
  
  美国爱克赛公司
  


  最早进入中国UPS市场的厂商之一,以在线式UPS为主导产品。其POWERWARE9系列双变换在线式UPS,可以解决电源断电、电源浪涌、谐波失真、电源波动等9种常见的电源故障。其采用的热冗余(HotSyne)专利并联技术,在并联UPS之间取消了通信控制电缆,使每台UPS均能完成同步跟踪和均分负载等并机调控功能。其电源监控软件可以实现跨平台工作、远程集中监控,并在故障发生时自动执行数据存盘、关机等。爱克赛在全国设有6个维修中心。
  
  美国山特电子有限公司
  


  最早进入中国市场的UPS生产厂商之一,目前销售量和销售额均排名第一。其产品覆盖在线式、后备式及在线互动式三种UPS,以中小功率UPS(500V—20KVA)为主。后备式UPS为山特公司主要产品,其最新MT系列UPS是专门针对网络节点及高档工作站用户而设计的全能上网型UPS;具备市电自动稳压输出功能,可外接其他计算机外设;能够在线热更换电池。配有RJ45/RJ11网络保护接口,附赠的WINPOWER98软件可以自动存盘关机、对UPS进行实时监控。山特公司针对其在线式及在线互动式UPS设计的WEBPOWER智能卡同时支持HTTP与SNMP,用户可以拨号上网,用INTERNET浏览器或网管软件监控UPS。山特公司的软件均解决了Y2K问题。山特公司的UPS产品实行3年免费维修并提供备件,通过其8个分公司与20个服务站提供寻检(包括网上预约寻检)、技术咨询、维修等服务。
  
  美国PKELECTRONICS
  


  1999年进入中国市场,产品以在线式及在线互动式为主。其PKUS9001TM模块组合化平均并联冗余在线式UPS由1KVA的UPS电源模块及各种不同容量的组合机柜而成,其1KVA电源模块及组合机柜都是独立的个体,能更换组合机柜及增加1KVA的UPS电源模块数量,可扩充容量2KVA—324KVA以上,并具备热插拔功能,维修替换均无须关闭电源。管理者可以通过网管软件(NMS)对UPS的工作状态及作业系统开关机进行远程监控,具有离线设定的管理能力。PKELECTRONICS的产品实行2年免费保修,终生维护,目前全国已有20多个维修中心。
  
  美国科尔茂公司
  


  1997年进入中国市场,产品涉及后备式、在线式及在线互动式三种UPS。其9100系列互动式UPS产品功率范围为1KVA—7KVA,电源输出失真度<2%,电压稳定度<1%,输出电压功率因数大于0.98。机箱上有图像液晶显示器,可以清楚指示电池状态、旁路显示、负载大小及异常状态等16种信息。针对安装地区电力情况或负载设备输入电压值的限制,可以进行输出电压微调。科尔茂公司产品设有SNMP卡接口,用户可以在特定网站对UPS进行远程监控(其监控软件已克服Y2K问题)。科尔茂公司产品1年免费维修,3年内提供备件。
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