顺理成章诞生 应用优势明显

    本来好好地摆在机房的UPS为什么要做成机架式、放到机柜中？它诞生的背景是什么？这样给用户带来了什么好处？

    “机架式UPS的产生来源于其对机房整体空间布局要求的适应。在网络机房，计算机、服务器以及交换机等网络设备采用19英寸机架式结构，安装于标准机柜中，如果UPS仍采用传统立式（塔式）结构，则需要占用单独的存放空间，既不美观又不经济。如果做成机架式结构，放在机柜里的剩余空间上，与负载设备整合成一体，可达到简洁机房布局、提高空间利用率、方便集中监控和管理等目的，并让系统整体式移动成为可能。”科华公司研发中心总工程师陈赐松这样介绍机架式UPS的诞生和优势。

    的确是这样，任何设备的诞生都和它应用的环境分不开，当UPS所保护的设备放在了机柜里，UPS自身也就顺理成章地挪到了机柜中。这也是非常好理解的。那么，这样带来的优势是什么呢？

    梅兰日兰中国产品技术总监韩林对此进行了这样概括，“节省占地面积、空间；便于安装、使用及维护；较短的功率连接电缆，可靠性高；结合静态切换开关（STS）组成高可靠性的供电系统。”

    看来，这些优势都是很明显的，也能够直接地表现出来。如尺寸（占地小）、布线（在机柜中走线）、视觉（没有凌乱的走线）和可靠性（基本杜绝误操作、误接触的可能）都是其优势所在。另外，我们不能不从它与所保护的设备的整体性方面来考虑其优势，UPS的智能化和可管理性越来越强，机架式UPS和被保护设备的集中统一管理可以越来越容易发挥出优势，在对管理要求越来越高、维护成本越来越得到关注的今天，集中管理的价值也越发明显。正如山西移动太原建维中心相关负责人在UPS采购项目中所说，“机架式UPS能够很好地满足机架式服务器、存储产品等机架式网络设备对电力保护的需求，其方便管理方面的优势是我们最看重的。”

     UPS也“刀片”

    发热小、散热好、管理不可少

    机架式UPS作为一个发展趋势，如果大家都是机架式了，那么竞争点是什么呢？换句话说，机架式UPS未来的发展方向在哪里？

    “在同样的功率上做得更小、更轻、发热最小、散热更好，这些都是方向。除了这些物理指标以外，就要看机架式UPS和其他设备集中管理的能力了。”APC公司产品经理陈冰如是说。

    之所以要把UPS放在机架里，是因为它所保护的设备都在里面，所以如何把它和与其处于同一机柜的其他设备“统一协调”起来也就变得非常必要，“更小、更轻”也有这方面的道理。“更小、更轻”很容易理解，因为机架式UPS和它所保护的设备同处于一个机柜中，它们免不了地要“争夺”有限的机柜空间，机柜也同时承担着这些设备的总重量，所以，“更小、更轻”自然成为了所有这些设备的共同目标。事实上，厂商也在这方面一直做着努力，并取得了不错的成绩。如现在5kVA的机架式UPS可以做到3U，1kVA甚至2kVA的可以做到1U，简直可以用“刀片式”UPS来形容。

    随着电源技术的快速发展，“轻薄短小”的结果是“高功率密度”，这也是机架式UPS最原始的初衷。而“高功率密度”带来了散热的困难。“发热小、散热好”也自然成为了另一个发展方向。事实上，“发热小”需要产品采用优质元器件，而“散热好”涉及到机柜整体的散热问题，这就需要在产品的设计时要有足够的考虑。

    很多事情都是一样，当数量只有几个的时候，基本不存在管理上的问题，但当数量达到了一定的规模，管理问题一般都比较棘手。机架式UPS也一样，比如需要对它进行定时开关机、定时检测、预检以及自诊等基本操作，当数量大的时候，这些问题就复杂起来。如果能把它集成到整个网络系统的管理平台上，和其他平台融合到一起成为了关键。

    怎样强调可用性都不过份，尤其对提供电力保护的UPS来讲就更如此，所以在这条路上似乎并没有极限。陈赐松提到了具备N+1冗余并联功能也是机架式UPS的一个重要发展方向，这将使得机架式UPS系统的可用性、可扩展性明显改善。

    解决电磁干扰 功率不要过大

    一个新类型产品的出现总是在应用层面上带来一些困惑，从而在设计和技术上进行一些改进或突破来解决这些困惑。机架式UPS也一样走过了这条路，它遇到的麻烦是电磁干扰和散热两方面的问题。

    据陈冰讲，电磁干扰问题解决得好与不好主要看两点：一是屏蔽问题; 二是接地问题。如果只有屏蔽没有接地实际上是没有用处的。

    的确，电磁干扰主要是通过辐射和传导二种方式传播，必须区别对待。屏蔽解决了前者，接地主要解决了后者。

    接地比较简单，提供一个好的接口，然后与地线一接就能做到。从技术的难度来讲主要是屏蔽，表面看，屏蔽实现起来也不难，对机架式UPS来讲，用钢板把UPS全部罩起来似乎就解决了。问题在于钢板不可能是密闭的，因为UPS需要接线、通风以及散热等，所以屏蔽做的好坏主要看这些无法屏蔽的地方怎样尽量减少电磁干扰问题。为了尽可能地降低电磁干扰问题，对UPS所采用的元器件要有严格的要求，并且对电路设计、散热设计甚至整个机器的设计都要进行优化，这些因素要综合考虑。

    据陈赐松讲，对于辐射干扰，主要是利用金属外壳的趋肤效应屏蔽干扰，同时，在UPS内部增加磁环、磁珠，降低干扰信号噪声水平。对于传导干扰，则需要针对UPS内部干扰源和传播导体，在输入、输出以及电池等环节增加电磁干扰滤波器，滤除干扰信号。

    说散热问题是机架式UPS重要的考核指标之一，因为放在外面的塔式UPS一般空间很充裕，所以对散热的要求相对低。把其他设备和机架式UPS放一起，所有的热量都在一起，散热就更重要了。如果把前钢板都覆盖起来的话，走线、散热都没有办法做到。散热是要用其他的途径去解决的，包括风道设计、电路结构本身发热的热度都影响散热的要求。

    当然，对于这些问题，有非常详细的国际和国内标准，机架式UPS在具体设计和制造时是需要遵循一定的国际和国内行业和相关标准的，这些标准里面包括了电磁干扰方面的相关内容，当然其他IT负载设备也要符合相关标准规定的电磁干扰和防护标准，这些国际和相关标准非常全面和复杂，对主机的设计和制造工艺做了很多相关限制和规定，这些措施可以保证设备间不会互相干扰。

    机架式UPS的功率多大最合适？太大功率的UPS做成机架式是否可行？在UPS的论坛中经常会有网友问到这个问题。

    科士达产品市场总监易雯强调，机架式UPS作为一种非常方便安装的设备，放在机柜中，这需要考虑到容量，因为太大容量的机器会让UPS重量增加，让安装和维护变得很困难，而且违背了机架式UPS设计和研发的初衷。通常来说，单个机架式UPS容量在10kVA。

    事实上，我们不妨要这样看待这个问题：大功率的UPS放在机柜中，它所要保护的设备的功率也一定非常大，这就意味着机柜里的设备密度非常高，这样机柜中留给UPS的空间就会受到限制，而这种限制也就间接地限制了UPS的功率（一般机架式UPS的功率和高度有关，5kVA的UPS做成3U已经很难）。所以，单纯从技术方面讲，大功率的UPS做成机架式没有太多问题，关键是有没有这样的应用环境？一个机柜中承载太高密度的设备是否可实现（如一个机柜中放42个U的服务器，本身对布线和散热甚至承重都是考验）。

    所以，我们不能从一个层面（当然主要是技术层面）来孤立地看待问题，而更应该与其应用的环境集成在一起，分析其是否有存在的必要。

    设计机房更省地

    选型不仅仅考虑功率

    机架式UPS的一个明显优点是节省空间，安装方便，而塔式UPS一般要有独立的空间来放置。针对此，自然就会想到用户采用了机架式UPS后，对机房的设计是否会产生变化？同时，机架式UPS选型时要注意哪些问题？

    “机架式UPS的诞生让用户在UPS供电设计方面更加方便，在整体环境的构思下更加系统和集成。让机架设备的应用变得非常方便，用户不需要再考虑单独的UPS设备安放空间。”易雯这样说。

    事实上，这种改变是明显的。当用户了解到机架式UPS时，就会有越来越多的用户倾向于选择机架式UPS，会把UPS挪到机柜里去。这样会使整个机房的布线更规范、设备布局更整洁、电源管理更方便。

    选择UPS，用户必须要解决的问题是需要选择多大功率的UPS？选择机架式UPS也一样，也要有这个过程。经验告诉我们，UPS的功率应高于负载总量，并留有20～30%的余量以备扩容。

    事实上，除了UPS的功率外，电池后备时间、UPS及电池箱的尺寸和重量等指标都是用户要考虑的。电池的后备时间是根据电网停电后，设备需要的最少后备时间来定。不同的用户对电池后备时间的要求差别很大，但总的原则是电池的后备时间要长于设备需要的最少后备时间。需要提醒用户的是，超长电池的后备时间（如8个小时）的方案并不可取，的方法是另外配一个“油机”。这样从整体成本上讲更经济，因为电池的寿命一般也就是3～5年，并且电池的维护（如定期的充放电）也需要人力。

    对于选择机架式UPS的用户，一个不容忽视的问题是UPS及电池箱的尺寸、重量也要考虑。总的原则是机柜应有足够的安置空间及承重能力。

    另外，根据业务需要，选配一些选件提高效能（如SNMP适配器以及监控软件等）也是非常必要的，这也是机架式UPS应该发挥作用的一大方面。

    在谈到用户如何选择机架式UPS时，陈冰提供了这样的经验：“对于用户来讲，还是要从品牌、性能等方面考虑。如果用户有条件的话，可以打开机箱看，通过工艺的水平、元器件的多少等可以直观地分辨出优劣。”

    就目前应用状况来讲，肯定有一些用户会在“塔式”还是“机架式”之间徘徊，事实上，目前也有了鱼和熊掌可兼得的方案，也就是塔式和机架式可互换的产品。江西省政务网建设项目中就采用了大量的这样的产品为地市级站点到县级站点之间的连接提供电源保护。 ■

    ·编看编想·

    不要把UPS孤立出去

    UPS越来越要和被它保护的设备放在一起，这就要求用户在选型和应用时不要再把UPS孤立出去，要用融合和集成的角度来对待。

    这种融合和集成不仅仅体现在功率的“相协调”，也体现在如何与被保护设备共同分占机柜空间、如何集中布线以及如何保证各自的散热不互相影响。更重要的是，体现在统一管理之中。换句话说，机架式UPS作为机柜中的一部分，一方面是要解决好怎样适应机柜的发展要求，包括布线、通风这些跟整个机柜都有关系的问题；另一方面要解决好如何和与其共处在同一机柜中的其他设备互不干扰以及“礼尚往来”。

    目前的一个现状是，从事UPS工作的人员往往对IT的理解不足，而从事IT工作的人员对UPS的理解也往往不够。这种知识和技术方面的“不互补”导致了UPS从IT设备中孤立出去，这与网络时代要求下的“机房一体化”的要求相矛盾。UPS能做的是要补上“智能管理”的课。事实上，就产品本身来讲，这部分功能已经越来越完善，关键是经销商销售的方式和用户自身应用的状况。据了解，在服务器、网络设备等领域有经验的经销商销售的机架式UPS就多，同时，这些用户对UPS的管理功能要求的也高，并在应用中对集中管理功能落实得也比较好。所以，为了更好地适应网络时代的要求，不论厂商还是经销商、集成商都要给用户一种新的观念，那就是让用户理解UPS和IT系统是一个统一的整体，不要把UPS孤立出去。

    另外，需要说明的两点是，机架式UPS在整个UPS领域越来越多的同时，在相当长的一段时间内，塔式和机架式共存的局面依然存在，尤其在大型的数据中心中，大容量UPS组成的多电源供电体系仍然是主体，虽然机架式UPS也可以做到10kVA甚至更高，但1.5kVA、3kVA和5kVA是机架式UPS的主流就说明了机架式UPS在中小型机房中拥有着强大和适宜的生存空间。

    ·小知识·

    同功率、同高度还是份量重点好

    对于机架式UPS来讲，虽然业界的一个共识是“重量轻”是一个发展方向，但提醒用户的是，不要走这个极端，小心上个别厂商的当。因为电器设备的重量还是很有“份量”的。

    UPS的决定重量取决于钢板、电池、整流器和逆变器等几个大件上，它们占了大部分的重量，而电容、电阻这些东西对重量的影响不大。所以对大的半导体设备来讲，又大又笨的反而更容易被工程师选中，因为这里面有个冗余的问题。如都是3kVA的UPS，因为存在瞬间过压的问题，所以性能好的UPS就要考虑到冗余度问题，把实际的功率做大一些，并可能会采用更多的元器件解决瞬间过压带来的冲击。显然，这样的UPS自身的重量就大一些。

    再以电池为例，如果让一个小厂生产，可以用不同的报价生产出不同质量的电池，主要是因为主要原料（如电解液的浓缩度）会有非常大的不同，这也直接影响着电池的重量。用户不用担心重点的UPS会对机柜的承重有影响，因为UPS基本上都是放在机柜下的，就目前能够放在机柜中的设备的密度看，重量一般都能在机柜的承受范围之内，因为机柜中的设备一般密度不会太大。

    所以，对于同功率、同高度的机架式UPS来讲，重点没有坏处。只有当某个技术有了突破性进展了，如占有总重量很大比重的某个组成部分因技术的发展重量一下子降了（比如说逆变器有了突破性的重量减少），相应的UPS的重量才可能大幅下降。这就属于不同“时代”的产品了，但那时，恐怕主流的UPS都会采用新技术的组件，就又都站在了同一起跑线上了。

机架式UPS产品相关参数列表

厂商名称		APC	科华	科士达	梅兰日兰	台达
产品型号		RT5000	KELONG牌KR系列UPS	YRM2000	Comet EX RT S11	GES702N
工作原理(后备式、在线式等)		在线式	在线式	在线式	双转换在线式	在线式
高度（几U）		3U	3U	3U	3U	3U
功率容量		5kVA	1kVA~6kVA	2kVA	7/11kVA	7kVA(或6kVA)
交流输入	电压范围	100V~280V	160V~275V	118V~295V	120V~280V	120V~280V
	频率范围	45Hz~65Hz(自动选择)	50Hz±5%	45Hz~55Hz	50Hz±8%	50/60Hz(±0.5,1,2,3,4,5Hz可设)
	输入端功率因数	0.95	≥98%	>0.97	≥0.98	>0.97
交流输出	电压	220V/230V/240V(用户可选)	220±2%V	220V	220V/230V/240V	220V
	频率	50或60Hz	50±0.5%Hz(电池模式)	50Hz	50Hz	50/60Hz
	输出电压稳定度	±1%	±2%	±2%	±1%	±1%
	输出频率稳定性	±0.1%	±0.5%	±0.2%	±0.1%	±0.01%
	波形失真度(线形/非线形)	< 3%(线性), < 5%(非线性)	< 3%(线性), < 5%(非线性)	< 3%(线性), < 5%(非线性)	< 2% (线性), < 5%(非线性)	< 3%(线性及非线性)
	输出功率因数	0.7	0.8	0.7	0.7	0.7(7kVA); 0.8(6kVA)
	市电掉电转移时间	0ms	0ms	0ms	0ms	0ms
	输出过载能力	105%:无限; 125%:1min; 150%:30s	125%:1min	>110%:30s; >150%,20Oms	125%:1min; 150%:30s	≤150%:30s; 125%~150%:30s; 100%~125%:1min
	输出电流峰值系数	3:1	3:1	3:1		3:1
保护装置	雷击保护	有	有	有	有	有
	输出短路保护	有	有	有	有(300ms内关断输出)	有
	异常保护	有	有	有	有	有
电池容量		15min(半载)	15min	8min(满载), 19min(半载)	8min(标准), 内置充电器	5~480min
SNMP		支持	支持	支持	支持(选配)	支持(选配)
通信	通信接口	RS-232、RJ-45、Smart-Slot	RS-232、RS-485	RS-232	RS-232	RS-232等
	监控软件	PowerChute电源管理软件	UPSilon 2000、SNMP	upsmon	Solution-pac	台达电源管理大师 Smart2000
	外接电池箱功能	可以	可以	可以	3U标准模块	可以
	远程监控	可以	可以	可以	可以	可以
	噪音	< 55db	< 45db	< 55db	< 55db	< 50db
（注：本表数据均由厂商提供）