天津农行方案书doc.docx

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天津农行方案书doc

中国农业银行天津市分行

电源改造项目不间断电源（UPS）

设备技术建议书

美国APC公司

2000年8月20日

一．中国农业银行天津市分行对交流不间断电源系统提出

的需求

二．APC公司DP系列UPS为中国农业银行天津市分行提供高可靠的电源保证

三．APC公司DP系列UPS的技术原理

四．APC公司DP系列UPS的技术特点

五．APC公司DP系列UPS的技术指标

六．不间断电源系统技术方案

七．APC公司产品服务

八．附件相关认证及检测报告

银行、金融系统部分客户名单

APC公司简介

一．中国农业银行天津市分行对交流不间断电源系统的需求

●高可靠性（99.999%）

●可管理性

●最佳的性能价格比，降低用户的投资

●优质的产品服务

二．APC公司DP系列UPS为中国农业银行天津市分行提供高可靠的电源保证

●高可靠性（99.999%）

能够保证向负载提供一纯净的7×24小时不间断交流源，既能够保证不对数据的传输、处理、存储等产生干扰，又能不污染电网

●可管理性

通过多种智能软件和相关附件（硬件）,能够在单台PC、LAN、WAN、INTERNET等各个层次上实现对UPS的管理，达到保护数据、监控管理UPS的目的

●最佳的性能价格比，降低用户的投资

APC公司DP系列UPS热量损耗极低，对用户来说这意味着省钱；考虑到电费及空调费用，5-7年节省的费用基本上可以购买一台全新的，同容量的DP系列UPS。

APC公司DP系列UPS因采用受专利保护的DELTA变换技术，即输入单位功率因数校正技术和高频能量双向变换技术，调节输入功率因数为1，即UPS对于电网来说，相当一个纯电阻，一方面不污染电网，另一方面在整个负载范围内，没有输入无功电流。

因为导线，熔断器，开关，变压器等器件容量的选择并非依据有功功率，而是依据包含无功成分的视在功率。

因此与普通UPS相比，APC公司DP系列UPS将明显降低上述器件装置所需的容量，节省此类器件投资费用。

●优质的产品服务

APC公司充分发挥其在中国各方面的优势并考虑满足广大用户的最大实际需要，已培训了一批高素质的合格的工程技术人员，并建立了真正意义上的备件仓库，这样一来为用户提供最佳和最完善的售前售后服务就成为一种实际而不仅仅是口头上的承诺。

公司拥有强大的技术服务队伍,三十余人先后赴丹麦进行技术培训。

公司内具有先进的测试，维修，培训设备,供维护维修人员和用户进行各种故障的模拟维修,在公司内积累UPS的维修经验,而非在用户现场。

我们的目的就是向用户提供更及时，更优良的技术服务，将用户的风险降到最低。

三．APC公司DP系列UPS的技术原理

1.基本结构

SilconDP300E系列UPS的基本结构如图

（一）所示

VIVo

（Ⅰ）

（Ⅱ）

图

（一）SilconDP300E基本结构

2.结构功能说明

1双变换器：

逆变器（Ⅰ）和逆变器（Ⅱ）。

2两个逆变器都是可双向传输功率的4象限高频逆变器。

3逆变器（Ⅰ）串联在主电路中，主要起有功补偿和谐波隔离作用，其功率容量为输出功率的20%。

该逆变器作用有三个：

●对输入、输出电压差进行补偿，使输出电压稳定在±1%精度内。

●同逆变器（Ⅱ）一起控制输入电流为正弦波，使输入电流谐波<3%，保证输入功率因数为0.99。

●与逆变器（Ⅱ）一起控制电池充电。

4逆变器（Ⅱ）并联在UPS输出端，功率容量设计为UPS整机容量，其作用有四个方面：

●市电故障时，100%负载功率由逆变器（Ⅱ）提供。

●当市电正常时，与逆变器（I）一起完成对输入电压的补偿，它的最大运行功率为UPS输出功率的20%。

●在逆变器（I）的控制下，由逆变器（II）完成对电池的充电。

●当负载中存在无功功率和谐波电流时，由逆变器（II）提供无功和谐波电流的补偿。

3.电压补偿的实现过程，如图

（二）所示：

用高频逆变技术实现电压补偿，图

（二）（a）为与逆变器（Ⅰ）有关的主电路原理图：

逆变器（Ⅰ）功率变换

A

C

B

△V

ViTLVo

c

（a）原理示意图

（b）变压器副边波形图（10-15KHZ）

△V

（c）经L、C滤波取平均值后的波形

（d）（A）点波形（输入电压）

（e）B点波形

（f）C点电压波形

图

（二）高频变换电压补偿的实现过程

说明：

变压器T的副边波形见图

（二）（b），按SPWM（正弦波脉宽调制）方式工作，所以△V可正可负，可大可小，并连续调整。

这是在线式工作的重要象征。

图

（二）（e）是逆变器调制后的波形。

4.SilconDP300EUPS主电路功率及电流传送过程，如图（三）所示。

这里假定UPS的效率为100%。

Pin=PoutPout

Iin=IoutIout

Vin=Vout|△V=0|Vout

=

（a）Vin=Vout=Load

（Ⅰ）（Ⅱ）

Pin=PoutPout

Vout

Iin=Iout+△IIout

Vin=Vout-△V|+△V|

△I△I

=

（b）Vin

（Ⅰ）（Ⅱ）

Pin=PoutPout

Iin=Iout-△IIout

Vin=Vout+△V|-△V|Vout

△I△I

=

（c）Vin>Vout△P=Load

（Ⅰ）（Ⅱ）

Pin=Pout+△PPout

Iin=Iout+△IIout

Vin=Vout|△V=0|Vout

△P

△I=△I△P

（d）Vin=Vout=Load

给电池充电

（Ⅰ）（Ⅱ）

图（三）电压、电流、功率流程图

在图（三）（a）中：

Vin=Vout=输出电压额定值，逆变器（Ⅰ）输出电压有效值△V=0，逆变

器不吸收能量，也不吐出能量，逆变器（Ⅱ）空载工作（当然，在实际

运行状态，要对负载的无功电流和谐波电流进行补偿）。

在图（三）（b）中：

因为输入电压低，所以输入电流大，以便维持Pin=Pout；

多余的输入电流△I经逆变器（Ⅱ）逆向传到逆变器（Ⅰ），然后以功率△P

形式送出，由逆变器（Ⅰ）传送给主电路，形成补偿电压+△V。

在图（三）（c）中：

因为输入电压高，所以输入电流小，以便维持Pin=Pout，多余的电压△V

经逆变器（Ⅰ）吸收转成△P再转成△I，由逆变器（Ⅱ）送到负载。

在图（三）（d）中：

因为Vin=Vout，所以△V=0，但是电池需要充电，所以输入给出多余的

电流△I给逆变器（Ⅱ），然后给电池充电；

同样,输入功率也增加△P,通过逆变器（Ⅱ）储存在电池中。

5.并联原理

目前，UPS有两种并联方式：

增容并联与冗余并联。

增容并联的目的是增加UPS的总输出容量，使其可以带更多负载。

冗余并联即为可靠性并联，为了提高可靠性。

两者的区别在于处于增容运行的UPS，一旦一台UPS故障，剩下的UPS将无法承担全部负载，所有并联的UPS必须转入旁路运行。

处于冗余并联运行的UPS，一旦一台UPS故障，剩下的UPS仍能承担全部负载毋须转旁路运行。

APC公司DP系列UPS同样可以实现增容并联与冗余并联。

6.旁路的作用

目前，所有大功率UPS电源，单机均有静态旁路,并可选配手动维修旁路，其主要作用在于:

UPS主电路发生故障，转静态旁路供电。

负载过载超过容限，转静态旁路供电。

负载端出现短路时，转静态旁路供电。

UPS需要隔离维护，采用手动维修旁路不间断倒换到市电供电。

APC公司DP系列UPS亦同时配有静态旁路和手动维修旁路。

四．APC公司DP系列UPS的技术特点

因为采用了拥有专利保护的DELTA变换技术，即输入单位功率因数校正技术和高频双向能量变换技术，APC公司DP系列UPS具有优越的技术特点，能够满足用户对交流不间断电源高可靠性的需求。

1．输出过载能力强

APC公司DP系列UPS200%过载时,仍能坚持一分钟。

普通UPS200%过载时只能坚持一秒钟，且转旁路时可能产生间断。

2．承受最大的峰值因数

APC公司DP系列UPS针对计算机等非线形负载设计，可承受的最大负载峰值因数不受限制（大于5∶1），即允许带任何类型的开关电源型负载。

普通UPS允许的负载峰值因数为3∶1

3．输出电流浪涌系数不受限制

APC公司DP系列逆变器功率余量大，因而其抗过载能力、抗冲击负载能力得到加强。

普通UPS遇到冲击性负载时，会转旁路，用市电供电。

且转换瞬间有可能出现间断，不能保障计算机系统的正常运行。

4．输出功率因数为0.9超前至0.8滞后.

而普通UPS输出功率因数为0.8滞后，因此负载为容性时，需要降级使用。

5．在线运行时，效率极高热量损耗低

由于采用了独一无二的DELTA变换技术，APC公司DP系列UPS具有极高的效率，与普通UPS相比，APC公司DP系列UPS的效率提高4%-7%。

效率高意味着UPS发热量小，功率器件温升低，也就意味着UPS可靠性高。

一般UPS效率仅为92%。

6．输入功率因数为0.99。

输入功率因数低，表明无功功率大。

无功功率会造成以下的影响

增加设备的容量。

无功功率的增加，会导致电流增大和视在功率增加，从而使发电机、变压器及其他电气设备容量和导线容量增加。

同时，电力用户的起动及控制设备、测量仪表的尺寸和规格也要加大。

设备及线路损耗增加。

无功功率的增加，使总电流增大，因而使设备及线路的损耗增加。

使线路及变压器的电压降增大。

如果是冲击性无功功率负载，还会使电压产生剧烈波动，使供电质量降低。

普通UPS输入功率因数为0.7-0.8。

APC公司DP系列UPS通过采用单位功率因数校正技术,使输入功率因数为1，即UPS对于电网来说，相当一个纯电阻，在整个负载范围内，没有输入无功电流,即100KVA=100KW。

7．THDI<3%,对电网、通讯设备、电子设备等不产生干扰

谐波的危害

谐波使公用电网的元件产生了附加的谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率，大量的3次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾。

谐波影响各种电气设备的正常工作。

谐波对电机的影响除引起附加损耗外，还会产生机械震动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热。

谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以至损坏。

谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，甚至引起严重事故。

谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，并会使电气测量仪表计量不准确。

谐波会对邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量；重者导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。

普通UPS由于其6脉冲或12脉冲整流器的固有品质所限，它的输入电流失真最高可达34%，其输入电压也将因为整流器晶闸管的换相过程而产生极大失真，这种电流或电压失真将对电网产生严重干扰，影响电网上的其它用电设备，甚至损坏这些设备。

当然可以通过外部输入滤波装置来消除这些干扰，但一方面，增加的外部滤波装置将明显降低效率，增加成本；另一方面其滤波效果也不理想，6脉冲整流器增加输入滤波装置后，其电流失真仅能降低至10%。

鉴于目前普通UPS对电网的污染日益严重，国际电源销售商已制定了一个新的电源标准G5/3，限制UPS对电网产生的干扰不能使电网上与UPS公共连接点上的电压谐波失真超过5%。

这将限制80%的普通晶闸管整流式UPS的使用.

美国APC公司DP系列UPS，应用DELTA变换原理，采用单位功率因数校正技术和能量双向变换技术,在任何负载条件下都可以保证纯正弦波输入电压、纯正弦波输入电流且和输入电压同相，对电网无任何干扰。

8．实现与柴油发电机的最佳配置

对于市电故障时间较长时，通常选用柴油发电机与具有5-10分钟后备时间电池的UPS构成电源系统。

当市电故障时，UPS先转入电池运行，同时发电机启动并逐渐转入稳定工作状态，一旦发电机进入稳定工作状态，UPS将返回正常运行状态。

对于普通UPS，发电机容量应不低于UPS容量的3倍，而对于APC公司DP系列UPS，实际上可选用同容量的柴油发电机。

对于非常敏感的柴油发电机，APC公司DP系列UPS可以编程为软启动方式，在向正常运行转换时，可以缓慢地将负载由电池供电转换至发电机供电。

9．并联运行性能极佳

APC公司DP系列UPS允许九台并联运行而无需任何调试，在先进的并机方式运行时,由UPS内部微机控制并联运行的功能和均流。

并机时，考虑了各种可能的故障状态，所有器件都是冗余的，即在冗余并机系统中，任一UPS中的任何器件出现故障，都不会影响输出负载。

并且还具有完美的均流效果，均流精度达1%以内。

并机方法极为简单，不需调试，接通电源后，内部微机系统自动调节并机的功能和参数。

并联技术的关键是使两台或多台UPS的输出同频，同相，同电压值。

在UPS之间有一条同步母线可以完成同步功能，也就是说同步母线上的同步信号出自一台其信号首先进入同步母线的UPS，这个信号作为所有UPS的同步信号，即所有UPS的输出电压频率与该信号同步。

另一条母线是均流母线，它的作用是传输均流信号用以调节每台UPS的电压和相位以保证精确的均流值。

第三条母线是功能母线，控制所有UPS的运行方式，使它们按正确的次序运行。

APC公司DP系列UPS采用微处理控制技术控制UPS的并联运行，内部秀康专利高速接口电路模块使并联功能更加可靠，避免了多台UPS并联时容易出现的同步失序现象，所以最多九台UPS可以并联。

10．先进的冗余运行管理方式提高可靠性

在对不间断运行有严格要求时，可以选择冗余运行方式。

系统包括多个单元，其容量选择按照以下原则：

一旦1台UPS故障，其它UPS应有充足的容量维持对负载的供电。

只有需要向负载供电的UPS处于正常运行状态，而其它UPS处于准备状态（热备），用于需要时无间断启动。

这样，可以改善系统的总效率。

智能化的控制系统按照编程的次序控制并联系统负载的转换，即在一段时间内一部分UPS带负载运行，另一部分准备；在另一段时间，负载无间断地交换到原先准备的UPS上，周而复始。

这样，可以提高系统可靠性及寿命。

11．电池优化管理系统

电压温度补偿技术延长电池寿命

免维护电池对充电电压的要求近于苛刻，过高的电压将明显降低电池的使用寿命。

一个在20℃时标称寿命为10年的免维护电池，如果没有浮充电压温度补偿，其电池寿命在30℃时将降为6年，在40℃时将降为4年。

但如果人为地降低浮充电压，将无法保证电池具有充足的能量而降低电池的后备时间。

APC公司DP系列UPS采用浮充电压温度补偿技术根据温度变化不断调节浮充电压，使其保持在最佳值，在有效地延长电池寿命的前提下，保证电池具有充足的能量。

先进的电池管理器使电池的使用更加安全

免维护电池如果长时间得不到充放电维护，其容量，使用寿命将会降低。

APC公司DP系列UPS具有对电池自动充电及自动放电维护功能,时刻检测电池的电压，电流。

当电池长期处于浮充状态时,用户能够方便地控制UPS自动对电池进行充放电维护,即通过自动或手动的方式使UPS进入电池容量测试状态，在自动状态时，UPS通过电池监测器测试自动确定进入电池容量测试的时机，在电池容量测试时，UPS将降低充电电压对电池进行放电维护，并检测电池的放电量，如果电池容量不足，将反复对电池进行充放电，以恢复电池的额定容量；如果电池故障或容量严重降低，将给出告警；同样可以通过手动方式进行此工作，电池容量测试过程中，不对系统输出电压产生影响。

维护结束后，UPS自动转入正常状态，对电池进行充电，浮充电，充电装置恢复提供额定电压的电源。

通过上述过程可明显延长电池寿命并激活性能下降的电池。

电池管理系统

后备时间

通过对电池自动进行轻负载放电实验，测量电池的实际容量和负载的实际容量，内部微机将测量数据与储存数据相比较计算出电池维持时间。

放电时，时钟做递减运算。

充电电流编程

通过密码进入UPS的设置堆栈，更改充电限流值即可改变充电电流。

基本设定为10%额定容量电流，最大充电功率可以调整到50%额定容量。

充电特性

充电稳压精度1%，稳流精度1%。

12．先进的软件监测系统

APC公司DP系列UPS具有良好的软件保护功能，适用于绝大多数操作系统。

当电源故障时间过长，电池可能放电至关机电压而导致UPS关机。

如果无人关断您的计算机系统，存储您宝贵的数据，将给您造成极大的损失。

PowerShutNetworkShutdown软件与APC附件（硬件）一起提供最佳的网络电源保护。

通过PowerShutNetworkShutdown软件可以监测UPS的运行状态及各种运行参数，在电源故障时可以通知计算机的使用者，使所有使用者有时间存储他们的数据；并可以保证UPS按正确的次序关断计算机机系统。

PowerShutNetworkShutdown软件可保证自动的安全Shutdown用户的操作系统。

对于标准化网络UPS系统的监测，Web/SNMP适配器可以向用户提供最全面的监测。

Web/SNMP适配器是一个非常小的器件，可以连接到APC公司DP系列UPS的串行接口上。

它可以将UPS连接到网络上，可以从网络中的NMS（网络管理平台）上监测UPS的运行。

（随机增送软件DP-SOFT也具备上述功能）

灵活的附件

APC公司DP系列UPS可直接连接使用所有APC网络附件，一次性灵活管理多台Server的安全Shutdown和控制多个独立的电源端口。

操作简便和信息化的介面

通过显示器可以容易地测量一系列参数，每种参数超出范围都将给出告警。

智能化诊断系统自动判别是UPS故障还是电源事件，判别故障点的准确位置，缩短维修时间。

自动记录系统可以记录所有电源和UPS事件，并显示事件发生的时间。

用户自定的控制方式

APC公司DP系列UPS采用先进的微机与数字技术。

控制器是UPS的核心器件，控制系统的运行，并可以在面板上显示各种重要参数。

通过RS232通讯接口向外部计算机及网络提供各种重要参数及信息。

通过机内装置，控制器可以进行远程对话与控制。

同时，可以通过面板进行参数及功能编程。

13．其他

半导体冗余冷却系统，智能化风速控制

多个风扇对APC公司DP系列UPS的半导体器件进行冷却，智能化风速调节系统,提高了效率及可靠性。

设计紧凑，便于安装

APC公司DP系列UPS设计非常紧凑，占地面积小，更加容易选择安装地点。

ISO9001质量标准认证

产品的设计，制造，检验等过程完全按照ISO9001质量标准进行，确保了产品的质量。

五．APC公司DP系列UPS技术指标

APC公司DP系列UPS设计为三进三出，功率范围为10KVA至480KVA，最多可允许九台并联运行。

主要技术指标如下：

输入电压

3380/400/415V可选

输入电压范围

市电电压

±15%

傍路运行

±10%（标准）

±4，6，8%（可编程）

输入频率范围

50Hz

±6%（标准）

±0.5-8%（可编程）

输入功率因数PF

25%负载，0.97

100%负载，0.99

输入电流失真度

<3%

输出电压

3380/400/415V可选

输出电压范围

静态平衡负载

静态不平衡负载

0-100%负载突变

±1%

±2%

±5%

电压失真度

线性负载

非线性负载

最大2%

最大5%

负载功率因数

0.9超前到0.8滞后

输出频率

与市电同步

50Hz±0.1%晶振频率

输出过载能力

市电运行

市电运行

电池运行

旁路运行

旁路运行

200%60秒

125%10分钟

150%30秒

120%长期

1000%500毫秒

输出有功功率

KVA=KW

AC-AC效率

>96%

负载峰值因数

>5:

1

最多并联台数

9

并联环流

<1%

六．不间断电源系统技术方案

1.系统分析

●可靠性分析

UPS的可靠性分析习惯上使用平均无故障时间作为定量指标。

平均无故障时间（MTBF）是指连续的两次故障之间所经历的时间。

它是一种统计平均值。

MTBF的确定通常有两种方法：

理论统计法根据器件、组件和约束条件的实际情况累计平均得到的数值

经验统计法根据工厂或实验室破坏性试验记录累计平均得到的数值

●可靠性的比较

下面是APCSilcon工厂提供的统计数据

MTBF（小时）

系统配置

无傍路系统

具有傍路的系统

优质傍路

一般傍路

单机UPS

70，000

240，000

200，000

双机并联无冗余

34，000

150，000

110，000

双机并联50%冗余

700，000

880，000

850．000

双机并联50%冗余公用一组电池

210．000

570，000

510，000

由比较分析得出结论：

采用双机冗余并联方式，可大大提高电源系统的可靠性。

根据中国农业银行天津市分行对交流不间断电源系统的需求及对交流不间断电源系统可靠性的分析，APC公司向此次电源改造项目推荐使用DP系列UPS。

2．交流不间断电源系统配置

针对本次电源改造项目，APC公司将提供如下设备

序号

品名

数量

１

UPS主机APCDP3120E/380E

2台

2

并机板

2块

3

电池组沈阳松下电池LC-XA12100/LC-X1265

128只

4

CG标准一体化电池柜

4个

5

手动维修旁路柜SBP2×120KVA/2×80KVA

１套

6

网络电源管理软件（DP-SOFT）

１套

7

配套使用维护手册和文件

１套

8

维修备件及工具等

1套

2．主机系统：

其中UPS单机容量为120KVA/80KVA、数量为2台，维修旁路柜SBP2×120KVA/2×80KVA1套，后备时间为30分钟，采用双机冗余并联方式运行。

2．电池系统

由于银行系统对可靠性的要求极高，必须选用高性能的电池，以保证UPS系统的整体可靠性。

如果因为几节电池的问题，而导致UPS系统关键时刻出现故障，造成系统的崩溃，因小失大，悔之晚也！

虽然APC公司DP系列UPS双机或多机并联系统可以共用一组电池，但这样一来存在单点故障点，所以我们建议采用每台UPS各配一组电池，以提高可靠性。

根据工程负载的容量，及电池后备30分钟的要求，经计算得出电池的配置如下：

由于二台UPS并联,均分负载,故每台UPS的最大负载为100KW/80KW,DP系列UPS的直流浮充电压为2x438V，电池以64块为一组，则电池在30分钟内的放电电流应大于107A/98A，放电功率为1093W/1000W。

在此我们推荐采用沈阳松下免维护蓄电池.根据放电电流及功率的要求,必须选用12