APC机房UPS中小型解决方案

1. APC简介

APC即美国电力转换公司，成立于1981年，是全球最大的UPS及机房基础关键物理设施供应商。公司总部位于美国罗德岛州，目前在全世界用户超过800万，产品线涵盖大、中、小型UPS，容量从500VA延伸到MW级别，产品类型包括工业级和商业级UPS。

APC公司在UPS电源应用技术及发展趋势基础上，结合工来、信息业的发展需求，创立了独树一臶的UPS产品技术特性及公司经营理念；在充分提高UPS 可靠性的前提下，尤其注重为“全面解决方案”。

APC公司的UPS在产品可靠性方面获得世界权威机构PC Magazine、PC World、PC Week等十几种刊物的上百种奖项，超过其他UPS厂商所获奖项之和，并被业界赋予“网络UPS专家”的美称。APC公司连续数年名列美国《商业周刊》、《幸福》杂志评选的全美百家最佳企业排行榜之前列，并三次被《幸福》杂志列入全球100家增长最快的公司。

APC公司于1995年正式进入中国市场，并以先进技术、优质品质和世一流的管理与服务迅速赢得了广大中国用户的青睐与信任。APC公司首先在国内与中仪英斯泰克合作成立了保税库以确保零配件的畅通及时；随后，又加入了“蓝色快车”全国维修服务网，确保用户在全国范围内可以享受到快捷、优质、统一的售后服务。目前，APC UPS产品在中国已被广泛应用于制造、交通、金融、邮电、科研、政府、等各个领域。

1998年11月，APC在苏州工业园区建立的中国第一个生产基地正式

投产，这意味着APC的中国用户将能以更合理的价格、更快捷的速度得到APC 高质量的电源保护产品和服务。

APC拥有一个独立的软件开发部门，这个部门的人员都是精通各种主流操作系统和应用软件技术的专家，将以最快的速度推出支持最新版操作系统的电源管理软件。APC是迄今为止唯一一家拥有独立软件开发部门的UPS厂商。

2007年2月，APC融入施耐德电气集团，成为施耐德Critical Power & Cooling Services部分的核心组成部分之一。

2.APC建议方案

一．概述

1.1项目要求

UPS电源主要为楼内各要素提供不间断供电，主要有LED大屏幕，控制中心等，经过初步计算，考虑到冗余量，暂定电源功率为115KW，工作1小时。

UPS电源机房面积15.5*9*4（长*宽*高）约为146平米，电源机房有两个候选位置，一个是正一楼，一个是负一楼，最终位置暂时无法确定，但两者面积与布局一致。在正一楼安置时应考虑楼体的承重能力，方案里应计算整体重量以及承重问题，还要考虑日后的扩容问题，按最大扩容到600KW计算承重问题。

为保证机房内各类系统的正常运行，必须为其提供安全、稳定、可靠的工作环境。因此，安全、实用、先进和美观是机房设计的总体要求。新建UPS机房能满足未来3至5年甚至10年的发展需要。

二、机房建设总体方案

2.1 系统建设目的和设计思路

在机房设计建设中，要把安全性、可靠性、合理性和规范化放在首要位臵，同时兼顾美观、舒适和人性化的特点。

机房建设工程在充分考虑UPS容量，电力供应容量，面积，制冷等设备的安全性、可靠性、易安装维护，还应考虑未来的UPS设备的扩容便利性，成本

的节约以及施工的难易程度和影响。

那么针对以上要求的和思路，我们提供一套完整的UPS电源建设方案，并推荐控制中心机房可以与UPS相配套的设备规划（如：服务器机柜AR3100，机柜配套PDU/AP7553 ,模块化精密列头柜PDPM277H）等。

我们推荐的UPS电源建设方案主要从4个方面去考虑入手：

（1）分期建设：UPS电源机房的未来容量最大预计为600KW，而前期的容量为115KW，因此，我们建议分三期建设，每期安装一套250KW的UPS，在第一套UPS的负载量接近80%时，可以再考虑增加第二套250KW的UPS，这样可以达到节约资金和边增资边投资的目的，我们再下面的机房布臵图中，已经按三期做了设备位臵规划，请参考！

（2）容量方面：选用APC模块化250KW容量的UPS，初期容量为125KW，可以根据用电设备功率的增长，进行UPS的在线扩容，每个可扩容的模块容量为25KW，可以根据需要不断增加模块，最大容量为250KW，在容量扩展至200KW时，就可以计划上第二套UPS了。

（3）扩容和维护的便利性：普通UPS无法在线扩容，而且改造一次都要很复杂的施工，也影响设备供电；我们的UPS则完全不需要，直接在线增加电源模块即可，UPS的容量会自动添加；设备如果需要维修或维护，也是非常方便，直接更换故障模块即可，也无需停机。

（4）设备的先进性和匹配性：高度集成的UPS和旁路系统，保证UPS 的安全可靠，还可以配套APC机房设备中网络机柜和PDU配电单元，与其他设备无缝兼容和连接，减少设备故障点和维护费用。

UPS电源的基本配臵如下：

APC 模块化UPS （SY125K250DR / 125KW）1台重量约为1000KG

配套蓄电池（12V / 120AH ）96只，单只重量：38KG，合计：3648KG 机柜电池柜（特殊定制）4个，单个重量：150KG，合计：600KG 输入输出配电柜（定制）1台重量约为：300KG

整套UPS合计总重量：＞5548KG

A、由于UPS和配套电池重量较大，且相对集中，而且楼板的单位承重能力一般为300KG/㎡，建议选用负一楼的位置，因为考虑到将来UPS的扩容和电池的增加，将会远远超过现在的重量。

B、但如果最终选用在正一楼机房安装，我们将会考虑增大UPS的所在楼板的受力面积，增加散力架；电池方面则采用低密度安装方式放置，唯一的缺点是占用较多的机房空间。从技术上讲，这两个机房都可以实现安全使用。

控制中心机房可选产品（仅作推荐）：

APC网络服务器机柜（AR3100）单个重量为：120KG

APC配电列头柜（PDPM277H）单个重量为：200KG

注：整体电源机房的布置平面图，详见最后附件（VISIO图）

三、UPS机房建设方案选择

模块化、热插拔结构的UPS完全按照IT设备的思路和结构设计，功率模块冗余并联输出，控制部分采用冗余的两套热插拔控制模块、两套逻辑低压电源模块冗余设计，可用性高。另外由于模块化热插拔结构可以非常方便的在线增减各种模块，提高输出功率或维修，因此在可用性、可维护性、扩容性方面具有传统1+1并联不可比拟的优点。

3.1 UPS 、配电的选择

根据贵方给出的初期预算容量以及未来发展的要求，我们选用APC公司推出的第二代模块化UPS，新型Symmetra PX 250KVA 系列电源，每个功率模块的功率为25KVA /25KW。根据要求，功率定为125KW N+1冗余输出。既安装5个功率模块，冗余输出，均分负载，形成4+1冗余。由于用户一期的真实负载可能为75KW，因此实际上3个功率模块25KW即可满足负载需求，也就是说最多实际上可形成了3+2冗余，坏掉2个功率模块系统也能正常工作，系统冗余度为2，而传统的1+1冗余只有1的冗余度，从数学计算可以发现，N+2的可用性远高于1+1的可用性。

3.2、方案特点：

UPS主机为模块化、热插拔结构、模块冗余输出。

可用性高。控制模块、控制低压电源模块均为两块冗余配备，功率模块冗余

输出，实际形成3+2冗余。

可维护性高。全模块化热插拔设计，包括功率模块、控制模块、控制低压电源模块、通讯模块、显示模块、静态旁路模块、电池监控模块、外部维修旁路设计，均使得该系统维修时间缩短，维修难度降低。

适应性好。该产品输入参数为功率因数0.99，输入谐波<5%，输出功率125KVA/125KW N+1，实际功率大，满足新型IT负载和发电机的要求。其他产品只能输出125KVA/100KW的功率

可扩容性好。如果今后负载增加，可以再插入5个功率模块，形成225KW N+1冗余。

可管理性好。该产品标配多种通讯和管理卡，RS232，IP45，继电器接口，EPO，功能强大。

柜体为黑色，19英寸机架式外观。与服务器机柜外观一致，可直接放在机房里面，和负载机柜并排安放。减少中间环节，提高系统可用性。降低其他配套系统的投资,缩短安装施工时间。

采用外部维修旁路开关，提供真正意义上的不间断供电。

UPS占地面积小。只有3个服务器机柜柜体，

只操作一套系统，操作简单，降低误操作的可能性，提高可用性。

3.3 SYPX250 UPS系列模块化UPS

下图为250KVA模块化UPS主机与模块化电池柜，均为19英寸机柜式外观，黑色。SY PX 250UPS主机采用2套冗余控制系统，CAN BUS总线数据

通讯模式，数据传送高速可靠，控制精度高，系统可用性高。

该UPS 机柜最多可安装10个25KVA/25KW 功率模块，形成250KVA 或225KVA N+1

冗余输出。

内臵公用的250KVA 静态旁路模块，可热插拔更换。

3.4 S Y PX250系列模块化UPS 内部控制连接图

可以发现，每个模块均会受两个控制模块的控制，可用性非常高。

Controller Area Network CAN BUS

控制器局域网总线控制系统

电池模块

功率模块

静态旁路模块

电池监控模块

控制模块

控制模块

液晶显示模块 RS232通讯模块

3个通讯插槽模块

3.5 SY PX250系列模块化UPS 系统图

3.6 APC 模块化 Symmetra PX 250KV A 结构介绍

S ymmetra?PX 安装在42U 机柜中；Symmetra?PX 机柜最多能够支持

10个电源模块，向系统提供总共225KVA/KW N+1的容量；

可以从机柜的前面对电源模块、静态开关、MIM 和RIM 智能控制模块、内部低压电源卡进行热插拔操作。

电源模块

电源模块实质上是一个不带电池的独立UPS 。

工作原理图

内部电池

外部电池

电池开关

静态旁路

输入部分

输出部分

功率模块

每一个电源模块最大可支持25KVA/25KW的功率。用户每添加一个电源模块，就可使Symmetra?PX UPS增加25KVA/25KW容量（或使UPS的冗余度得到提高）。

Symmetra?PX电源模块在输入端使用了IGBT驱动的高频率整流器。这将提供小于2%的输入电流谐波THD，在满负载时小于5%（非线性负载），因此不需要额外安装谐波滤波器；此外，使得系统与柴油发电机连接时，能够更好的匹配。

每个电源模块都含有一个输入和输出开关以及一个数字信号处理（DSP）监控器；如果某个电源模块出现了问题，它可以自动从总线（以及其它电源模块）中隔离出来并进行自我诊断。每个电源模块都有三个大型的散热风扇将气流排出；风扇是按N+1的配臵进行排列的，因此可以使可用性达到最优。这就使得Symmetra?PX利用了目前典型机架安装式IT设备上常见的散热技术。

电源模块的主要部分包括：

?带输入功率因数校正的PFC电路

?带有交流断路开关的输出逆变器

?电池充电器

?微处理器控制的容错逻辑电路

主智能模块

主智能模块(MIM)就是系统的“大脑”，它监视输入功率，使不同模块的输出同步，与外界进行交互并执行故障检测和管理。MIM是SY PX UPS系统的

协调器；它负责收集和报告状态信息、配臵系统、进行系统诊断、电源和电池管理、系统状态控制和输出电压调节/均流等；MIM 通过串行数据线与外界进行接口，该线路通过通信卡分配到最多2个SmartSlot 端口、其中一个是计算机端口，和最多2个PowerView 显示器。通过使用RIM ，MIM 可以进行热插拔操作而不会给负载带来任何风险；还可以通过将系统切换到维护旁路（如果没有使用RIM ）来取下这个模块。

冗余智能模块

这是一个确保智能冗余的“备用大脑”，冗余智能模块和主冗余模块一模一样（使用相同的部件号：SYMIM4）；当MIM 出现故障或被取下时，就由它来负责系统的运转；通过使用MIM ，该模块可以进行热插拔而不会对负载构成任何威胁；也可以通过将系统臵于维护旁路再取下该模块（如果没有使用MIM ）

静态转换开关

一旦在SY3P 系统内出现灾难性的故障（即：多个电源模块同时出现故障），该开关可以为客户提供一个“安全网”。静态转换开关重新设臵电源输入回路，并在激活时直接向负载提供保护。逆变器故障时静态开关的转换时间是4ms ，可在125%额定功率时持

续工作。这就意味着无需任何机械接触器就可持续运转，从而防止熔断组件的保险丝。静态转换开关只能由经过训练的人员进行热插拔。

系统电源卡

SY PX UPS 包括两个系统电源卡，并以N+1的方式配臵向主智能模块和冗余智能模块供电。与双电源服务器内的电源功能类似，电源卡以并联方式供电，一旦出现故障，

每个电源卡都可支持满负载；当电源卡出现故障时，用户可通过软件和PowerView 获得告警信息；系统电源卡也是可热插拔的组件。

PowerView显示器

PowerView显示器是一个LED显示模块，安装在每个SY3PUPS机柜前端的铭牌处；该模块带有一个4x20LCD，4个按钮以及基础状态灯和蜂鸣器；该模块可以通过RS232UPS链路与SY3PUPS进行通信。

SmartSlot通讯插槽

每个SY UPS都装有一个Web/SNMP卡和两个空的SmartSlot，用户可以利用APCSmartSlot附件进行配臵。这些SmartSlot位于机柜系统I/O单元前端的下部。

直流断路器

直流断路器控制SymmetraPX系统的直流总线上的直流电流；该断路器是为了保护系统不受直流总线故障影响的一个过流设备。

UPS输出分配+系统旁路：

每个带系统旁路的PDU柜，都可配臵4个400A的输出开关，4个开关可以输出到机房内的服务器列头柜内，列头柜可以选用APC的PDPM277H产品，关于PDPM277H产品的功能，我们会在后边做详细介绍

3个维护旁路面板

当与Symmetra_ PX UPS 系统结合使用时，带系统旁路的PDU 会装配有一个维护旁路面板。维护旁路采用一种三断路器机制，能够使SYPX 与公共市电隔离。维护旁路系统采用了与Silcon 类似的形式。输入旁路断路器标记为Q1，输出旁路断路器标记为Q2，而旁路断路器被列为Q3。在前面板上有一个示意图，用于说明电气途径。

一旦维护旁路系统需要进行维修或更换，则必须关闭PDU 的电源，并同时断开变压器的主输入断路器。维护断路器采用的是自螺纹孔的固定方式。因此，当需要维修或更换断路器时，只需要打开前面板即可。

3.7 Symmetra PX 250KVA给用户带来的益处

A. 优化投资

由于控制中心机房的特殊性，负载的增加并不一定会完全按照用户的预计来增加，经常会发现，用户按照预计先购买了很大功率的UPS供电系统，运行几年后负载量才15-30%，造成资金的大量占用和浪费。对于技术管理者来讲，如果能随意按照负载的增加而采购UPS电源，是他追求的目标。而Symmetra PX 250KVA完全能作到这一点。

B. 加快装配速度

由于Symmetra PX 250KVA系统是根据用户的实际情况，在APC的工厂内量身订制，且都采用模块化热插拔的结构。产品运到现场以后，无需复杂的安装过程，只需要将模块插入相应的插槽内，从而可以大大加快在用户现场的装配速度，减少施工时间。对于以后负载的扩容非常方便。

C. 适应不断变化的需求

技术革新通常每隔1.5 到3（行业平均值）年就发生一次。随着业务的不断发展，机房环境会发生一些变化或调整，电力基础设施和物理基础设施都必需适应并满足这些要求。更换机柜上的设备会导致诸多问题，如：重量密度不同、安装要求不同（如：Dell 公司的服务器不适宜安装在Compaq 机柜上）、单电源设备与双电源设备不匹配、交流设备与直流设备不匹配等等。例如，双电源服务器不容易得到为单电源服务器设计的基础设施的支持，反之亦然。Symmetra PX 250KVA完全可以适应这些变化。

提供预测性故障分析

预测性故障分析过去一直是数据中心电源系统难于实现的。客户一直依赖于劳动力密集的预防维护操作、红外线探测等作为他们检查核实潜在问题的方法。Symmetra PX 250KVA电源系统具备足够的智能，能够在故障实际发生前发现这些故障，并提供相应的告警信息，从而避免大故障的发生，提高系统的可靠性。

降低平均故障恢复时间（MTTR）

使用传统UPS有任何问题时，必需等待技术人员到现场诊断故障、确定是否必需更换备件。如果需要更换备件，那么必须确定备件的位臵。如果需要把备件装运到现场，技术人员可能还需返回公司。在传统系统中，通常有3 种等级的备件，客户要储备这些备件就需要极大的代价。Symmetra PX 250KVA采用模块化热插拔结构，结合其先进的智能容错技术，可以大大降低UPS的维修时间，提高系统的可用性。

集中监控与管理

采用Enterprice Manager管理软件，用户可以在一台计算机上管理所有UPS 电源系统，察看参数与状态，给出电源管理决策建议。自动报警等多种功能。

3.8 APC模块化UPS -SY125K250D 基本性能

模块化设计

通过可为任何IT 环境配臵的开放式架构提高适应性。

模块化设计

模块化结构，能够作为无备用系统部署，并迁移到备用(UPS) 系统。

10“ LCD 液晶显示触摸屏 清晰的图形/文本总揽信息，显示报警，状态数据和指导性帮助，可最大限度降低操作人员人为失误的风险。 SmartSlot 插槽

利用管理卡定制 UPS 性能 热插拔电池

在更换电池的整个过程中，确保干净、不间断电源以保护设备

兼容发电机 使用发电机电源时，确保干净、不间断电源以保护设备 可配臵为 N+1 内部冗余

允许配臵一个或比支持连接负载所必需的更多的电源模块，这样的冗余提供了高可用性

自动自检 定期自检电池，确保及早检测出需要更换的电池。 并联电池模块 通过冗余电池提供更高的可用性 自动内部旁路

在 UPS 超载情况下或故障时向连接负载提供市电供电 有声报警 提供有关改变市电和 UPS 条件的通知 用户可更换电池

能够简单升级和更换电池 温度补偿电池充电

根据实际的电池温度调整充电电压延长电池寿命

可扩展的运行时间需要时允许快速增加更多的运行时间

智能电池管理

通过智能、精确的充电技术获得最佳的电池性能、寿命和可靠性。

可升级电源容量允许以后快速升级减少今天UPS 规模过大的成本可编程频率范围保证与不同输入频率的兼容性

冗余智能模块

给予关键UPS 功能冗余通讯路径，向UPS 连接负载提供更高的可用性

电源模块并行连接可从隔离模块故障中立即、无缝地恢复，增强可用性模块化设计

通过自我诊断，现场可替换模块而提供快速可用性，减少维护需求

可管理的外部电池

通过监视外部电池正常与否及其预期运行时间减少预防性维护需求

网络管理提供了通过网络对UPS 进行远程管理

兼容英飞管理器以便通过APC 的英飞管理器软件进行集中管理。

模块化设计

模块化设计提供了可扩展的解决方案，可以使冷却随着需要的提高而增加。

不用工具更换电池可迅速便捷地更换电池

前面维护简化安装和维护同时对空间需求达到最小

用户可更换的模块热插拔模块

满额定功率kW 等于kVA

3.9、APC-UPS SYPX250K技术参数

常用

旁路电压容限+/-10% settable from +/-4/6/8 and 10%

输出

输出功率容量125 kW / 125 kVA

最大可配置功率500 kW / 500 kVA

额定输出电压400V 3PH,480V 3PH

输出电压失真满负荷时低于5%

输出频率(与主频率同步) 50 Hz,60 Hz

其它输出电压415

波峰因数无限的

Topology 双转换联机

波形类型正弦波

输出连接

(1) Hard Wire 5-wire (3PH + N + G)

输出电压容差+/-1% static and +/- 5% at 100% load step

输出电压THD < 2% for 0 to 100% linear load and < 6% for full non linear load

过载工作10 minutes @ 125% and 30 seconds @ 150%

旁路内置维修旁路,内置静态旁路

输入

额定输入电压400V 3PH,480V 3PH

输入频率40 - 70 Hz（自动感测）

输入端子类型

Hard Wire 5-wire (3PH + N + G)

工作电压范围340 - 460 (400V),408 - 552 (480)V

其他输入电压415

最大耐受短路电流(Icw) 50000.0 kA

输入总谐波失真Less than 5% for full load

所需输入保护类型3-pole breaker

通讯与管理

接口端口SYPX250-500_Parallel

可用的智能插槽数量 3

控制面板10”LCD触摸液晶屏用户界面

紧急关断可选

物理指标

高1991.00 mm 宽2350.00 mm 深1070.00 mm

净重2828.64 KG

环境

工作环境0 - 40 °C

工作相对湿度0 - 95%

相符性

管理机构认证cUL Listed,CE Mark,CSA C22.2 No.107.3-05,EN/IEC 62040-1-1,EN/IEC 62040-2,EN/IEC 62040-3,UL 1778,UL 60950-1,列出的UL

标准质保厂家授权的启动装置提供1 年现场保修或保换

四、APC列头柜（PDPM277H），

控制中心机房的核心配电系统推荐选配

PDPM277H 基本性能

通过APC InfraStruXure? Central 实现集中式管理。和UPS做配套管理

网络管理功能“功能全面的网络管理接口，可通过Web、SNMP 和T elnet 提供基于标准的管理功能。”

InfraStruXure Central 高密度配电系统，采用整齐优雅的300mm 机箱

内置Web/SNMP管理

能通过Web 浏览器实现全功能管理，并可通过标准的网络管理系统实现全面管理。

系统可移性PDU 设备易于重新部署，以适应不断变化的数据中心环境。电流监控功能监控整个配电单元合计负载电流量。

本地监控和基于web 的监控可以自数据中心和web 上为客户提供设备监控功能。多品种卓越多设计灵活性能够满足各种客户要求。

技术参数：

输出

最大总负载电流400A

输出分路最大72路，定制型

输入

额定输入电压400V 3PH

输入端子类型

Hard Wire 4-wire (3PH + G)

Hard Wire 5-wire (3PH + N + G)

物理指标

净重160.00 KG

高2002.00 mm 宽300.00 mm 深1072.00 mm