一、 客戶需求
海口市人民醫(yī)院UPS建設(shè)主要是為是為了保障機(jī)房內(nèi)弱電系統(tǒng)的核心設(shè)備的長期、穩(wěn)定不間斷運(yùn)行的需要而設(shè)立的，一來通過UPS電源系統(tǒng)來對(duì)電網(wǎng)的電壓信號(hào)進(jìn)行穩(wěn)定，以提供給核心設(shè)備更為穩(wěn)定的工作電壓，同時(shí)在停電時(shí)，發(fā)電機(jī)啟動(dòng)之前的這些時(shí)間內(nèi)，弱電機(jī)房的核心設(shè)備是不能停止運(yùn)行的，需要UPS給予及時(shí)的供電，以保障核心設(shè)備的不間斷工作需要 。由于負(fù)載的重要性，客戶規(guī)劃時(shí)，要求采用1+1冗余并聯(lián)的方式為負(fù)載提供高可靠的供電系統(tǒng)。
二、 基于HIFT UPS的1+1冗余系統(tǒng)方案
2.1 用戶需求分析
海南省人民醫(yī)院構(gòu)建數(shù)據(jù)機(jī)房，配置UPS系統(tǒng)，實(shí)際負(fù)載約25KW，詳細(xì)如下表：
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序號(hào) |
設(shè)備名稱 |
數(shù)量 |
單位 |
功耗(W) |
功耗合計(jì) |
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1 |
24口接入交換機(jī) |
18 |
臺(tái) |
30 |
540 |
|
2 |
48口接入交換機(jī) |
85 |
臺(tái) |
45 |
3825 |
|
3 |
骨干交換機(jī) |
3 |
臺(tái) |
2800 |
8400 |
|
4 |
門禁控制器 |
50 |
套 |
20 |
1000 |
|
5 |
門鎖和讀卡器 |
145 |
套 |
5 |
725 |
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6 |
半球/槍式攝像機(jī) |
202 |
個(gè) |
5 |
1010 |
|
7 |
高速球攝像機(jī) |
7 |
個(gè) |
20 |
140 |
|
8 |
紅外探測(cè)器 |
1 |
個(gè) |
1 |
1 |
|
9 |
帶防區(qū)鍵盤 |
3 |
個(gè) |
5 |
15 |
|
10 |
入侵報(bào)警主機(jī) |
1 |
套 |
30 |
30 |
|
15 |
硬盤錄像機(jī) |
15 |
臺(tái) |
250 |
3750 |
|
|
視頻分配器 |
15 |
臺(tái) |
10 |
150 |
|
16 |
17"LCD |
6 |
臺(tái) |
40 |
240 |
|
17 |
矩陣 |
1 |
臺(tái) |
200 |
200 |
|
18 |
計(jì)算機(jī)(不含顯示器） |
6 |
臺(tái) |
250 |
1500 |
|
19 |
其它 |
1 |
項(xiàng) |
4000 |
4000 |
|
|
總計(jì) |
|
|
|
25526 |
“通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T1095-2000 通信用不間斷電源——UPS”標(biāo)準(zhǔn)中，表1第17項(xiàng)提出“輸出功率因素”項(xiàng)目，技術(shù)要求輸出功率因素≤0.8。
同時(shí)考慮UPS應(yīng)保證有20%~ 30%的預(yù)留量。由此可計(jì)算UPS的總?cè)萘繛椋?
UPS容量（KVA）= 23.36KW/0.8/0.8=36.5KVA。故推薦選用的UPS容量為40KVA.
由于IT應(yīng)用比較重要，平時(shí)系統(tǒng)需要連續(xù)不間斷的運(yùn)行，但可以有計(jì)劃的停電維護(hù)，但需要提前通知，在業(yè)務(wù)運(yùn)行期間，絕對(duì)不可以停電，因此系統(tǒng)需采用冗余供電的方式。后備時(shí)間4個(gè)小時(shí)。整個(gè)系統(tǒng)要求極高的可靠性和可用性。
基于以上分析，我們推薦客戶選用HIFT UPS，臺(tái)達(dá)HIFT UPS具有以下4大優(yōu)勢(shì)：
一、MTTR近于0，模塊化熱插拔在線維修，大大縮短維修時(shí)間
二、N+X冗余，提供系統(tǒng)最高的可靠性。
三、隨需擴(kuò)容，提供最靈活的、最經(jīng)濟(jì)的投資、配置策略
四、高效節(jié)能，提供最低的運(yùn)行成本
通常帶載越少，UPS效率越差。而HIFT（海福）UPS，即使帶載只有額定容量的15%，整機(jī)效率亦超過90%；當(dāng)帶載達(dá)到27%時(shí)，效率就已高達(dá)94%。效率在百分比上的每一小步提升，能耗支出的節(jié)省都是一大步。
{$page$} 2.2 方案及方案分析：
2.2.1 HIFT UPS的冗余配置方案
現(xiàn)在的實(shí)際負(fù)載為25KW，由于HIFT UPS隨需擴(kuò)容的性能優(yōu)勢(shì)，可以按照現(xiàn)在的實(shí)際負(fù)載先進(jìn)行配置，所以，負(fù)載容量按照25KW進(jìn)行配置。
25KW/（0.8*0.8）≈40KVA，根據(jù)客戶的需求，需要冗余并聯(lián)方案。
2.2.2 方案 2臺(tái)HIFT 40KVA系統(tǒng)并聯(lián) 總?cè)萘?0KVA
并機(jī)系統(tǒng)如如下：
配置清單如下：
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項(xiàng)目 |
型號(hào)規(guī)格 |
數(shù)量 |
備注 |
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UPS |
HIFT 40KVA |
2套 |
2+2系統(tǒng)冗余 |
|
電池 |
中達(dá)電通150AH/12V |
80只 |
每臺(tái)UPS 1組，每組40只。整個(gè)供電延時(shí)超過4個(gè)小時(shí)，可達(dá)5小時(shí)。 |
|
電池柜 |
DBC20B |
4套 |
|
2臺(tái)40KVA系統(tǒng)并聯(lián)，每臺(tái)UPS 2個(gè)模塊，共4個(gè)模塊，總?cè)萘?0KVA。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，每一個(gè)模塊均分負(fù)載，現(xiàn)負(fù)載量為25KW，4個(gè)模塊均分負(fù)載，每個(gè)模塊6.4KW均流運(yùn)行。
當(dāng)市電正常的時(shí)候，如果其中任意一臺(tái)模塊出現(xiàn)故障，在系統(tǒng)控制程序命令下自動(dòng)退出系統(tǒng)，其余模塊將自動(dòng)平均分擔(dān)該故障模塊所帶的負(fù)載。
由于實(shí)際負(fù)載容量是25KVA，實(shí)際功率容量只占2臺(tái)功率模塊，而冗余2臺(tái)功率模塊，是2+2的系統(tǒng)。也就是說只有在3個(gè)模塊同時(shí)故障的時(shí)候，UPS才會(huì)轉(zhuǎn)旁路工作，才會(huì)在無保護(hù)的狀態(tài)下運(yùn)行。
在系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，市電發(fā)生故障（掉電或電壓超限）時(shí)，兩臺(tái)UPS同時(shí)轉(zhuǎn)到電池逆變運(yùn)行，在此期間，如果其中一臺(tái)模塊發(fā)生故障，該故障模塊脫出系統(tǒng)，其余模塊均分該故障模塊負(fù)載后，繼續(xù)正常電池逆變運(yùn)行。
隨著客戶負(fù)載的增長，可隨時(shí)在線添加功率模塊，（每個(gè)模塊20KVA），最大可擴(kuò)容到240KVA，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過客戶對(duì)今后的擴(kuò)容要求。{$page$} 2.2.3 普通UPS 1+1冗余并機(jī)系統(tǒng)與HIFT UPS方案配置比較
2.2.3.1 可靠性比較
在本案例中，普通UPS 1+1并聯(lián)冗余系統(tǒng)的可靠性計(jì)算公式如下：
公式中：
R：表示系統(tǒng)可靠性
F（t）：故障概率
如果單機(jī)可靠性為R（t）=0.99，代入公式得出1+1并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度為：R （1+1）=0.9999
HIFT UPS在方案1中，也采用主機(jī)40KVA 系統(tǒng)并聯(lián)冗余，但由于其模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可組成N+X并聯(lián)系統(tǒng)，也就是在系統(tǒng)冗余的情況下在冗余，組成2+2系統(tǒng)，依據(jù)系統(tǒng)的可靠性模型，計(jì)算如下 ：
其中m=2 ，n=2 計(jì)算得出 R（2+2）=0.999996
系統(tǒng)方案可靠度比較
|
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冗余供電方案 |
70%負(fù)載時(shí)可靠度 |
比較 |
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普通UPS |
1+1 |
0.9999 |
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HIFT UPS方案1 |
2+2 |
0.999996 |
比1+1系統(tǒng)高出25倍 |
通過以上對(duì)普通UPS 1+1并聯(lián)與HIFT UPS N+X冗余方案可靠性分析和比較，可以得出以下的結(jié)論：
由單機(jī)1+1組成冗余供電系統(tǒng)，當(dāng)單機(jī)可靠度為0.99時(shí)，并機(jī)系統(tǒng)可靠度可達(dá)到0.9999。
由HIFT UPS組成的1+1冗余系統(tǒng)中，當(dāng)單個(gè)模塊同樣可靠度同樣為0.99時(shí)，雙系統(tǒng)并聯(lián)組成的2+2系統(tǒng)的可靠度為0.9999999995，比1+1系統(tǒng)的可靠度高出20萬倍。
另外，由單機(jī)1+1組成冗余供電系統(tǒng)，當(dāng)單機(jī)可靠度為0.99時(shí)，并機(jī)系統(tǒng)可靠度達(dá)到0.9999，此值與負(fù)載量無關(guān)，也就是說，不管系統(tǒng)實(shí)際負(fù)載量是多少，系統(tǒng)永遠(yuǎn)是1+1冗余，不允許兩臺(tái)同時(shí)故障，可靠度永遠(yuǎn)是0.9999；
但是在HIFT UPS組成的N+X冗余供電系統(tǒng)，系統(tǒng)的實(shí)際負(fù)載量占設(shè)備容量的大小與系統(tǒng)的可靠度息息相關(guān)，實(shí)際負(fù)載量越低，系統(tǒng)可靠度越高。客戶可以通過在線增加功率模塊來提高系統(tǒng)可靠度。以保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。{$page$} 2.2.3.2 經(jīng)濟(jì)性比較
（1）設(shè)備購置成本
未來的擴(kuò)容來講，由于普通UPS擴(kuò)容非常困難，涉及到配電容量，線纜的容量，占地位置和面積，以及客戶對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行的可用性的要求等等相關(guān)問題的困擾，到實(shí)際負(fù)載增加時(shí)在擴(kuò)容變成了幾乎不可能的事情。所以，一般的情況下，客戶在購置UPS的時(shí)候會(huì)考慮一次性將設(shè)備的容量買到未來預(yù)估的容量，以避免未來過載的危險(xiǎn)。再加上配置主機(jī)是預(yù)留的25%的余量，和系統(tǒng)并聯(lián)時(shí)兩臺(tái)UPS的均分各50%負(fù)載運(yùn)行等相關(guān)因素，單臺(tái)UPS實(shí)際運(yùn)行時(shí)的負(fù)載容量僅為設(shè)備容量的18%。造成了初期購置成本的巨大浪費(fèi)。
HIFT UPS方案在初期設(shè)備采購的總?cè)萘可隙伎梢耘渲玫陀?+1冗余配置的UPS系統(tǒng)，原因在于HIFT UPS N+X系統(tǒng)可以隨著客戶的實(shí)際需求增長而增長，這種擴(kuò)容可以是完全不用停機(jī)，并且實(shí)施起來快速簡單方便。由于可以隨需擴(kuò)容，客戶可以不用采用一次到位的配置，可以隨著業(yè)務(wù)量的增長需求分階段的加大設(shè)備的投資。
無論如何，HIFT UPS N+X的供電解決方案與傳統(tǒng)1+1冗余配置方案相比，在初期設(shè)備采購時(shí)可以為客戶節(jié)省大量的初期設(shè)備采購成本，可以為客戶提供一個(gè)更經(jīng)濟(jì)的設(shè)備投資方式。
（2）設(shè)備的運(yùn)行成本
在1+1冗余配置的供電方案中，采取了一次到位的投資方式，雙機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，由于每臺(tái)UPS負(fù)載容量僅為設(shè)備容量的18%左右，導(dǎo)致UPS整機(jī)效率大幅降低，僅為82%。系統(tǒng)長期低效率運(yùn)行。以下為各類UPS統(tǒng)計(jì)負(fù)載量與效率關(guān)系的平均數(shù)據(jù)：
50%負(fù)載下效率為89%
40%負(fù)載下效率為88%
30%負(fù)載下效率為86%
20%負(fù)載下效率為82%
在1+1冗余并聯(lián)的方案中，單臺(tái)負(fù)載12.5KW，UPS容量為40KVA，單臺(tái)負(fù)載量占比39%,其整機(jī)效率為88%，則該系統(tǒng)年耗電為：
[（12.5KW/0.88-12.5KW）*8760h]*2=26280KWH（度）
如果以工業(yè)用電每度1.5元計(jì)算，一年電費(fèi)為39420元
在HIFT UPS方案中，單臺(tái)負(fù)載為12.5KW，UPS容量為40KVA，單臺(tái)負(fù)載量占比39%%，由于HIFT UPS在負(fù)載量達(dá)到27%時(shí)，整機(jī)效率就可以達(dá)到94%，所以，在方案中整機(jī)效率為94%，則該系統(tǒng)方案設(shè)備年耗電為：
[（12.5KW/0.94-12.5KW）*8760h]*2=13140KWH（度）
如果以工業(yè)用電每度1.5元計(jì)算，一年的電費(fèi)為：19710元
運(yùn)行成本比較：
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1+1冗余并聯(lián) |
HIFT UPS 方案 |
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年耗電（度） |
26280 |
13140 |
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年電費(fèi)（元） |
39420 |
19710 |
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年度節(jié)省電費(fèi) |
/ |
約20000 |
2.2.3.3 綜合比較
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普通單機(jī)UPS
1+1冗余并聯(lián) |
HIFT UPS方案
雙機(jī)架并聯(lián)組成2+2系統(tǒng) |
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系統(tǒng)可靠性 |
0.9999 |
0.999996 |
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系統(tǒng)故障恢復(fù)時(shí)間 |
8小時(shí) |
10分鐘 |
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系統(tǒng)可用性 |
0.9999 |
1 |
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設(shè)備投資 |
一次到位， |
隨需增長 |
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運(yùn)行成本（年） |
高 |
低 |
三、 總結(jié)
臺(tái)達(dá)HIFT UPS隨需擴(kuò)容的靈活性，N+X冗余的可靠性，低負(fù)載時(shí)的高效率，模塊熱插拔技術(shù)帶來的最快捷的維修時(shí)效，不但為能為海口市人民醫(yī)院帶來最高的可用性，方便的后期擴(kuò)容性，同時(shí)還能為客戶帶來最低的運(yùn)行成本。■