MAVOSYS10系列在线电能质量分析仪保障数据中心UPS系统安全稳定运行。UPS即不间断供电系统(Uninterruptible Power System)，是一种含有储能装置的不间断电源。作为后备能量，在市电断电或发生异常等电网故障时，不间断地为用户设备提供（交流）电能的一种能量转换装置。UPS的安全稳定运行对于数据中心供电系统的具有核心的意义。

典型的UPS系统的基本结构是一套将交流电变为直流电的整流器和充电器，以及把直流电再变为交流电的逆变器，电池在交流电正常供电时贮存能量且维持在一个正常的充电电压上，一旦市电供电中断时，蓄电池立即对逆变器供电以保证UPS电源交流输出电压。

根据GB7260-2003《不间断电源设备 第3部分：确定性能的方法和试验要求》（等同IEC62040）的定义，将UPS运行分为：双变换运行、互动运行、后备运行等三类运行方式，即UPS行业广为熟悉的双变换UPS、互动UPS、后备UPS等三种。

 

后备式UPS

后备式UPS通常称为“离线UPS”，功率变换主回路的构成比较简单。市电正常时，UPS只是将输入电源过滤后输出，同时通过充电器为电池充电。当电池充满时，充电回路停止工作，UPS的逆变电路不工作。当市电发生故障，UPS切换为电池和逆变器电路供电；只有在交流电源中断后，逆变电路才开始工作，后备电池才放电，在一定时间内维持UPS的输出。主要由充电器，逆变器，输出转换开关和自动电压调压等部分构成。

后备式UPS系统电路简单，成本低，可靠性高。但也存在以下缺点：当市电正常且输出带载时，输入功率因数和输入电流谐波取决于负载电流。市电掉电时，输出有转换时间，一般可做到4-10ms左右，足以满足普通负载要求；但对于服务器等用电设备存在一定的风险。

 

互动式UPS

互动式UPS指逆变器并联连接在市电与负载之间，起后备电源作用，同时逆变器作为充电器给蓄电池充电。通过逆变器的可逆运行方式，与市电相互作用。在市电正常时，负载由经改良后的市电供电，同时逆变器作为充电器给蓄电池充电，此时逆变器起AC/DC变换器的作用；而当市电故障时，负载完全由逆变器供电，此时，逆变器起DC/AC变换器的作用。

在线互动式UPS结构较简单、实施方便、便于维护和维修、效率高、运行费用低、整机可靠性高等优点，性能满足某些负载要求，特别适用于网络中某些计算机设备采用分布式供电的系统。但是同样存在是稳压性能不高，尤其动态响应速度低，其次抗干扰能力不强，电路会产生谐波干扰和调制干扰。

 

双变换式UPS

双变换式UPS指逆变器串联连接在交流输入与负载之间，电源通过逆变器连续地向负载供电。这种种UPS供电方式如下：市电正常供电时，交流输入经AC/DC变换100%转换成直流，一方面给蓄电池充电，另一方面给逆变器供电；逆变器自始至终都处于工作状态，将直流电压经DC/AC逆变成交流电压给用电设备供电。

双变换式UPS由于采用了AC/DC、DC/AC双变换设计，可完全消除来自于市电电网的任何电压波动、波形畸变、频率波动及干扰产生的任何影响。而且在市电掉电时，输出电压不受任何影响，没有转换时间，是典型的在线式UPS功能。但其不足便是整机效率不高；整流器在工作时会引起输入电源质量变差，因此需要采取谐波监测和治理方案。

 

拥有UPS系统，并不意味着它能够有效保护数据中心用电设备。UPS系统虽然可以满足临时用电的需求，但是UPS同样存在局限性，例如仅靠UPS系统无法准确得知供电质量状况，以及自身的缺陷也会给数据中心供电带来隐患。UPS系统还面临着很多无法解决的问题：高对地电流、感应干扰噪声、系统谐波、不平衡、低功率因数、易受雷电干扰、射频干扰及电磁兼容性等。

位于纽约市的德意志银行数据中心，安装使用了德国GMC-I集团的UPS监控系统ENCORE（MAVOSYS 10）。该数据中心选用了由主流厂商提供的三个关键的UPS 系统，两个静态UPS 系统正常使用，一个备用。UPS 的输入与输出纳入监测。

2月13日午夜过后不久，发生了3.3 秒源自外部电网的电压跌落。跌落的幅度达到额定电压480V 的75%，造成了高层建筑电梯控制器的损坏。虽然关键系统没有受到明显的影响，但进一步的调查表明情况并非如此。ENCORE（MAVOSYS 10）系统拥有一个具有UPS 的性能验证功能的专家应答模块。该模块基于以下简单的原理：由于动力供应的问题引发的电能质量事件发生在UPS 输入端，不应该在输出端出现。当事件在输入端出现时，应答模块在监控数据库中搜索输出事件。如果存在，报告UPS 故障。因为他没有减少输入侧的电源异常。

在这种情况下，无论是UPS 或是关键系统都没有任何报警，但是ENCORE（MAVOSYS 10） 系列UPS 性能验证报告显示其中一个UPS 发生了电压聚升，与跌落电压恢复常态的曲线一致。市电瞬间掉电3.3s，UPS供电在市电恢复瞬间UPS输出出现骤升，期间峰值电压达到520V，是额定电压的107%！电压过限可能损坏计算机和能源供应，进一步导致关键系统故障。

未雨绸缪，这种潜在的严重问题在系统出现故障或停机之前及时发现。通过联系UPS服务商后确认，UPS 控制面板存在问题并进行了维护更换，问题解决。如果ENCORE（MAVOSYS 10）系统没有主动发现问题，该UPS 系统可能发生灾难性的故障并导致停机，造成银行的重大财务损失。

 

MAVOSYS 10系列在线电能质量分析仪针对UPS运行状态进行监控：

UPS运行状态监控：■ 自动比较输入和输出侧数据，以验证用户的UPS正常工作

 

UPS输出监测

■ 独具交叉触发功能，帮助准确判断UPS是否提供高质量的电力输出

■ 对比UPS输入侧和输出侧，判断UPS系统能效

■ 标记UPS无法获取的电网扰动

 

UPS对供电上游的谐波影响

■ UPS前端通常由AC-DC整流单元组成

■ 引起谐波影响上游设备(变压器等)

■ UPS自身无法具备修复谐波带来的问题

文章来源于德国GMC-I测试仪器MAVOSYS10系列在线电能质量分析仪保障数据中心UPS系统安全稳定运行