李延武

(大慶鉆探物探一公司研究院 黑龍江大慶)

POWERWARE大型UPS遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)的研究

李延武

(大慶鉆探物探一公司研究院 黑龍江大慶)

在地震資料處理系統(tǒng)中,配套的大型UPS作用越來(lái)越重要,其功能就是給大型集群計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供連續(xù)不間斷的高質(zhì)量和穩(wěn)定的電力。為使POWERWARE 9315 UPS系統(tǒng)充分發(fā)揮其功能,提高對(duì)電網(wǎng)掉電等突發(fā)事件的處理能力,必須對(duì)UPS進(jìn)行管理和維護(hù),而實(shí)現(xiàn)UPS遠(yuǎn)程監(jiān)控管理則是非常重要的手段。

UPS;遠(yuǎn)程報(bào)警;旁路供電;數(shù)字化控制

0 引 言

物探研究所處理中心機(jī)房引進(jìn)了兩套美國(guó)EATON公司的160 KVA POWERWARE 9315大型全數(shù)字化UPS系統(tǒng),為地震資料處理系統(tǒng)的大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)供電。由于該UPS沒(méi)有配備遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng),為了保證地震資料處理系統(tǒng)供電的連續(xù)和穩(wěn)定性,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理市電掉電和UPS故障,研制一套UPS遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng),使之連接到兩套大型UPS上,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和報(bào)警功能。

1 POWERWARE 9315 UPS工作原理[1]

POWERWARE 9315 UPS是專門為數(shù)據(jù)處理、過(guò)程控制、通訊、研究部門和醫(yī)院設(shè)計(jì)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的UPS。它可以在三種模式下工作,即正常工作模式,電池工作模式,旁路工作模式。POWERWARE 9315 UPS的組成原理如圖1所示。

圖1 POWER 9315 UPS組成原理框圖

如圖2所示,POWERWARE9315UPS在正常工作模式下,交流電源提供給整流裝置,整流器輸出540 V直流電源給逆變器,整流器也給電池組提供充電電流,電流充電狀態(tài)由監(jiān)控面板上的狀態(tài)指示燈監(jiān)控。如果交流電源突然中斷或電壓超出UPS的工作范圍,那么UPS自動(dòng)轉(zhuǎn)換到電池工作模式,使負(fù)載不中斷,當(dāng)交流電源轉(zhuǎn)到正常時(shí),UPS工作狀態(tài)重新回到正常工作模式。

圖2 POWER 9315 UPS正常模式工作原理圖

如果UPS系統(tǒng)變成超載狀態(tài),UPS轉(zhuǎn)換到旁路工作模式,當(dāng)UPS故障狀態(tài)被清除或者系統(tǒng)操作恢復(fù)到定義的電壓范圍內(nèi)(340 V～440 V),UPS自動(dòng)從旁路狀態(tài)返回到正常工作模式,如果UPS發(fā)生內(nèi)部故障,它也自動(dòng)轉(zhuǎn)到旁路模式。UPS旁路供電是通過(guò)內(nèi)部開關(guān)K4和內(nèi)部變壓器來(lái)執(zhí)行的,旁路工作模式實(shí)際上直接使用的是市電,因此這種模式不保護(hù)關(guān)鍵負(fù)載。在旁路模式下,UPS逆變器沒(méi)有輸出,可以手動(dòng)把UPS從正常模式轉(zhuǎn)到旁路模式。如果UPS非手動(dòng)轉(zhuǎn)換到旁路模式,那么,UPS自動(dòng)試著轉(zhuǎn)換到正常模式(在1分鐘內(nèi)完成3次轉(zhuǎn)換操作,直至轉(zhuǎn)換到正常模式完成)。旁路方式操作是一種正常的操作方式,不是一種報(bào)警條件,然而,如果UPS不能回到正常模式,接著會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到旁路方式,報(bào)警條件將被記錄。如果正在應(yīng)用的電源臨界條件發(fā)生或不能達(dá)到應(yīng)用正常電壓條件,UPS自動(dòng)轉(zhuǎn)換到電池方式,在電池工作方式下,電池提供緊急直流電源,使逆變器轉(zhuǎn)變成交流電源[2]。當(dāng)旁路輸入不使能緊急關(guān)機(jī)報(bào)警條件產(chǎn)生,這時(shí)UPS只能維持大約2 min。如果輸入回到定義的參數(shù)范圍內(nèi),UPS自動(dòng)回到正常模式下,報(bào)警條件清除,然后,UPS不是立刻回到正常模式下,整流器漸漸地增加輸入電壓,直到回到正常工作模式。POWERWARE 9315 UPS的旁路工作模式如圖3所示。

圖3 POWER 9315 UPS旁路模式工作原理圖

2 POWERWARE 9315 UPS報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)材料和部件準(zhǔn)備

模擬報(bào)警裝置2臺(tái);控制開關(guān)2組;通訊電纜300 m長(zhǎng)2根;20 m通訊電纜1根;三芯電源電纜300 m 1根。

2.2 POWERWARE 9315 UPS報(bào)警系統(tǒng)制作和安裝

首先把2組控制開關(guān)分別固定在1號(hào)模擬報(bào)警裝置和2號(hào)模擬報(bào)警裝置的控制面板上,然后,將控制開關(guān)的兩端跨接在測(cè)試開關(guān)的兩端,使之并聯(lián)。把兩臺(tái)模擬報(bào)警裝置用膨脹螺栓固定到值班室墻壁上,將兩臺(tái)模擬報(bào)警裝置的TB1接線端子1、3腳用短接線對(duì)應(yīng)短接。再把300 m長(zhǎng)的通訊電纜及三芯電源電纜從地板下鋪設(shè)至機(jī)房門外,經(jīng)過(guò)天棚至機(jī)房值班室。分別把兩根通訊電纜信號(hào)線一端連到兩臺(tái)UPS通訊板端子TB2的10、12引腳上,另一端對(duì)應(yīng)接在兩臺(tái)模擬報(bào)警裝置端子TB1的5、6腳。把電源線一端連接在UPS并聯(lián)輸出柜的L1和N端子上,另一端接在報(bào)警裝置接口的1、3腳上。電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖如圖4所示。

圖4 Pawareware 9315 UPS遠(yuǎn)程報(bào)警電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖

它的報(bào)警工作原理是,當(dāng)UPS出現(xiàn)任一異常報(bào)警信號(hào)時(shí),UPS TB2接口上的10和12腳處于導(dǎo)通狀態(tài),相當(dāng)于開關(guān)閉合,報(bào)警裝置此時(shí)處于報(bào)警狀態(tài),報(bào)警器開始鳴叫報(bào)警,當(dāng)機(jī)房值班人員處理完市電和UPS故障后,手動(dòng)復(fù)位報(bào)警系統(tǒng)控制開關(guān),報(bào)警信號(hào)復(fù)位,與UPS通訊口通訊中斷,報(bào)警裝置停止報(bào)警。

2.3 POWERWARE 9315 UPS報(bào)警系統(tǒng)技術(shù)關(guān)鍵[3]

這套自制的UPS遠(yuǎn)程報(bào)警裝置實(shí)際上實(shí)現(xiàn)了報(bào)警信號(hào)的數(shù)字化控制,利用微動(dòng)開關(guān)的通斷,來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)警信號(hào)高、低電平的轉(zhuǎn)換,即0→1和1→0的轉(zhuǎn)換,就是高電平導(dǎo)通報(bào)警,低電平信號(hào)阻斷停止報(bào)警,它的技術(shù)關(guān)鍵是把模擬報(bào)警裝置改成數(shù)字化報(bào)警系統(tǒng)。

3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)

在POWERWARE 9315 UPS遠(yuǎn)程報(bào)警裝置制作成功以后,我們先把報(bào)警器安裝在UPS場(chǎng)地配電室門外的墻壁上,這時(shí)通訊電纜長(zhǎng)度為20 m。把1#、2#UPS的輸入開關(guān)手動(dòng)關(guān)斷,UPS轉(zhuǎn)為電池工作模式,兩分鐘后,報(bào)警器開始鳴叫,下搬控制開關(guān),報(bào)警復(fù)位,但由于場(chǎng)地配電室門外距資料處理中心機(jī)房較遠(yuǎn),如果機(jī)房值班人員不在UPS場(chǎng)地配電室附近,就無(wú)法聽到報(bào)警聲,這時(shí)把通訊電纜更換為300 m,把報(bào)警器安裝在資料處理機(jī)房外硬件值班室,一旦有機(jī)房用電異常報(bào)警,在機(jī)房值班室區(qū)域范圍內(nèi)可以聽得清楚,機(jī)房值班人員可在值班室內(nèi)監(jiān)控市電和UPS的突然變化,并能及時(shí)響應(yīng)和處理。因此,可以避免UPS掉電不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理,從而保護(hù)關(guān)鍵負(fù)載。

4 結(jié) 論

通過(guò)自制POWERWARE 9315 UPS遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng),使大型地震資料處理計(jì)算機(jī)供電系統(tǒng)功能得到完善,節(jié)省了設(shè)備購(gòu)置資金,實(shí)用性很強(qiáng),也使計(jì)算機(jī)專業(yè)技術(shù)人員的技術(shù)能力得到充分發(fā)揮。

[1] 美國(guó)EATON公司.Powerware 9315 UPS peration 200-300Kva Operation Manual,2007(資料)

[2] 美國(guó)EATON公司.Powerware 9315 UPS 160KVA Operation&Maintenance Manual,2006(資料)

[3] 岳春波,付喜春.UPS產(chǎn)生零地電壓的原因及解決方法[J].國(guó)外油田工程,2005,21(162)

TP308

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1004-9134(2011)01-0089-02

李延武,男,1965年生,工程師,1988年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院計(jì)算機(jī)控制系,1999年畢業(yè)于長(zhǎng)春科技大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè),一直從事地震資料處理各類大型計(jì)算機(jī)和機(jī)房場(chǎng)地設(shè)備軟硬件的維護(hù)工作,現(xiàn)在大慶鉆探物探一公司研究院從事計(jì)算機(jī)系統(tǒng)維護(hù)和管理工作。郵編:163357,

2010-09-09編輯:劉雅銘)