APC Silcon（秀康）系列UPS组网方案

l.APC Silcon系列UPS的特点

数据中心是介于电信基础互联网络与用户之间的一个数据园区，所谓数据园区，是指IDC能通过其吸纳的各类服务商，向用户提供丰富数据业务，实现一站式的服务，满足用户不断变化的需求，因此IDC的内涵并不是一个纯粹大规模硬件机房，IDC生存、发展的关键在于IDC所提供的内容、服务是否满足用户发展的需求，基于企业、个人的需求，要求服务品质也必须是有保证的。可靠、稳定的供电是所有计算机、网络设备正常运行的基本保障，在IDC的电源应用中，更具有其自身的特点:

(1)负载数量庞大，功率需求巨大，往往单个层面的功率需求达到数百千伏安至上千千伏安。

(2)对供电的可靠性要求高，在任何情况下都必须保证连续供电。

(3)UPS的配置方式多采用冗余方式。

(4)负载以机柜进行划分，UPS输出的配电分配复杂。

(5)UPS供电系统应易于管理，需要完善的监控能力。

APC公司的Silcon DP300E系列大功率三相UPS使用了先进的Delta变换技术，成功地将高频双向逆变技术和串并联补偿原理应用到UPS主电路中去，使UPS的多项关键指标得到改善和突破，有些指标是一般传统双变换在线式UPS无法实现的。

该UPS一方面具备传统双变换在线式UPS的全部在线功能;另一方面在对电网适应能力和输出能力两方面，对传统双变换在线式UPS做了重大改进，有7项指标有所突破。

Silcon DP300EUPS输入功率因数为0.99，输入电流谐波<3%，效率>96%，过载能力为200%/lmin，120%连续运行，150%/l0min，输出电流峰值系数>5:1。

2.应用方案

由于Silcon UPS具有的以上技术优势，使其尤其适合于IDC的电源应用场合，高达0.99的功率因数、低于3%的输入谐波电流为用户节省了在供电上的电力补偿设备的投资，为用户构造一个完全纯净的电力环境;97%的效率为用户节省了运行成本和空调系统的电力消耗;对负载的高输出能力更使UPS适应各种性质的负载，体现了UPS在可靠性上的优势。Silcon UPS应用于IDC的几种实际配置方式如下。

方案一:N+l冗余并机方式

在负载量超过UPS的单机容量情况下，只有采用UPS并机的方式以提高系统的输出功率，在增容并机的同时，往往采用再并联一台UPS的方式进行备份，该方式在实际应用中被广泛采用，N+l冗余并机方式如图1所示。

图1N+l冗余并机方式

Silcon DP300E系列的所有功率级别UPS均具有直接并机的能力，并联UPS在输出端直接连接在一起，通过UPS内置的并机板实现所有UPS的输出同相位、等电压、负载均分，并机UPS之间的环流小于1%，同时UPS具有高级并机管理功能，使得整个并机系统的操作与单机的操作完全相同，通过操作并机系统中的任何一台UPS的面板，就可以操作整个并机系统。

正常运行状态所有UPS均分负载，一旦并机系统中某台UPS出现故障，该台UPS原先所带的负载将自动地由其余UPS承担;在转换期间，UPS的输出供电没有任何间断，保证负载连续运行的需要;在故障UPS维修完成后，同样可以无间断地重新并入系统。该方案的优点在于:

(1)所有主机允许直接并机，最多可以实现9台UPS的直接并机。

(2)由于是直接并机，从UPS的内部控制上实现了单台UPS在出现故障时，自动退出并机系统，负载无间断地由其余UPS重新均分承担，对负载来说，不会由于UPS故障而出现供电中断。

(3)UPS扩容方便，既可以实现增容并机，也可以实现冗余并机，更适应负载的要求，负载既可以分区，也可以不分区配置。

(4)所有UPS正常运行时均分负载电流，最大程度地提高系统可靠性，并且便所有设备的寿命相当。

(5)可以有效地利用所有UPS配置的蓄电池，提供最大化的蓄电池后备时间。

(6)采用高级并机管理模式时，可以像管理单台UPS一样管理整个UPS系统，减轻了管理工作量。

该方案的缺点:

(1)在系统进行扩容，系统最终调试时，需要将负载短暂地切换至旁路运行数分钟，以满足各台UPS之间的均流精度要求。

(2)维修旁路开关配置需要一次到位，占用用户一定的投资。

方案二:N+N冗余并机方式(双总线冗余供电系统)

与上一方案相比，该方案采用两倍于实际负载所需的UPS数量来构成整个系统，UPS被划分为两组，每组UPS可以是单台，也可以是多台并机，该方式允许在所有的UPS中，即使有半数的UPS出现故障，或是一组UPS需要进行维护，都不影响负载的供电。

但是，该方案是针对机房的负载具有双路供电(冗余)的能力的情况设计的;如果负载不是双路供电或者部分负载是单路供电时，可以通过增加一个转换开关实现。系统结构如图2所示。

图2N+N冗余并机方式

该方案的优点在于:

(1)对于负载来说，提供两路供电途径，且互不影响，整个系统不存在单点故障。

(2)系统的可用性指标高，接近于1，满足用厂负载的要求。

(3)UPS扩容方便，既可以实现增容并机，也可以实现冗余并机，更适应负载的要求，负载既可以分区，也可以不分区配置。

(4)所有UPS正常运行时均分负载电流，最大程度地提高系统可靠性，并且便所有设备的寿命相当。

(5)可以有效地利用所有UPS配置的蓄电池，提供最大化的蓄电池后备时间。

该方案的缺点:

(l)由于UPS数量为实际需要量的两倍，因此经济性较差。

(2)需要负载具备双路供电(冗余)能力，否则无法实现。

3.供电系统管理

Silcon主机可以提供两个RS232串行通信口和一个并行通信口，此外还提供一个RJ45网络监控口和两个APC智能附件插槽，以方便用户对UPS的管理方式进行扩展，RS232的串行口上连接的通信电缆最长可以达到100m，出于对通信可靠性的考虑，如果电缆的屏蔽情况并不好，且附近存在较强的电磁干扰时，该距离应适当缩短，APC公司的试验表明，在50m以内的距离是较为可靠的，对于更长的距离要求，可以增加中间放大环节(APC公司提供此类附件产品)，这样实际的距离将不受限制。

面对数百个机架设备和数千个的网络设备，使系统管理员在第一时间了解到设备的供电情况，及时地查找到故障点，并排除故障，使网络设备和所提供服务能够不发生间断，这是本方案力争要实现的目标，也是用户所希望的。

在方案中集成了APC公司的Redundant Switch(SU044-2)、Master Switch(AP9210)、Web/SNMP ManagementCard(AP9606)等附件。使用Redundant Switch附件实现了机架中部分设备可以使用两套冗余UPS系统供电作为互为备份，在连接到Redun-dant Switch的两路电源中处于供电状态的一路发生故障时，Redundant Switch会自动切换至另一路供电，其间的切换时间<4m，(两路供电不同相位时，在同相时几乎没有切换时间)。

Maaster Switch可以实现通过局域网或互联网对8路输出进行开合控制，基于此附件，可以实现对机柜内设备的远程重启动。

Web/SNMP Management Card(AP9606)安装在每一台Silcon UPS的智能附件插槽内，通过该卡向网络发送UPS的各种信息，可以在全网的范围内通过输入适配卡的IP地址，管理每一台Silcon UPS。同时安装在服务器上的Power Chute Network Shutdown软件可以实现多种操作平台、多台服务器的安全关闭，确保在紧急状态下用户数据、信息的安全保存。

(1)基于串行通信的多服务器安全关机方案。基于串行通信的操作系统安全关闭解决方案能够实现的基本功能主要包括:安全关闭服务器和应用程序，对UPS进行检测以及状态查询，实现用户端远程监控，遇到紧急事件能够及时通知工作人员，并记录事件和相应的数据，实现真正的智能化日程管理(如设置定时自检、定时开关机等)。

APC的Power Chute PLUS软件通过串行通信，在UPS与服务器之间建立一个事件响应的通信机制。当发生紧急电源故障时，UPS向被保护的服务器发送事件报警，而此时服务器上的Power Chute PLUS软件将按照事件的类型及相对应的设置决定需要进行的响应。其核心功能是:在UPS故障或者蓄电池即将耗尽时，完成对UPS保护的服务器实现操作系统安全关闭，保护用户系统及数据的安全性。

当一台APCUPS保护的是多台服务器，需要实现多服务器安全关机时，除了可使用Power Chute Network Shutdown外，另一个常用的方案就是使用接口扩展卡(编号:AP9607)或SHARE-UPS(编号:APg207)与Power Chute PLUS软件组成基于串行通信的多服务器安全关机方案。由于APC的UPS上只有一个串行通信口，因此AP9607与AP9207在此方案中起到"接口扩展"的作用，使UPS保护的每台服务器都可通过串行通信与UPS建立联系，从而实现上述服务器操作系统的安全关闭功能。这些服务器可以运行不同的操作系统，通过安装支持相应操作系统的Power Chute PLUS软件，即可实现多服务器、跨平台的安全关闭。

在扩展出来的各路串行信号中，只有一路串行信号是"智能信号"，其余的都是"简单信号"。简单信号只能识别一些简单的状态信息，如市电供应是否正常、蓄电池电压是否过低等，并且不能对UPS发出控制信号;智能信号能获取一些较为详细的参数，如市电电压是多少、后备时间是多少等，并且可以对UPS发出控制信号。这样的串行信号扩展保证了只有一路串行信号可对UPS进行控制，是出于系统稳定与安全的考虑而采用的设计。方案拓扑如图3所示。

图3基于串行通信的操作系统完全关闭解决方案

(2)基于网络的操作系统安全关闭、数据保护解决方案。APC的Power Chute Network Shutdown网络关机解决方案通过网络建立UPS与服务器之司的通信，实现网络安全关罚服务器、应用程序(如MICROSOFTBACKOFFICE、IIS、LOTUSNOTESDOMINOSERVER等)提供安全的、无人值守的多服务器系统关机。同时，集成了APC大量UPS集中网络管理方案，并向用户提供UPS远程网络管理功能。该方案通过计算机网络与一台安装了APCWEB/SNMP管理卡的APCUPS通信，运行一个Web测览器就可快捷而方便地为各台服务器设定各自的关机设置。每台服务器在安装Power Chute Network Shutdown软件时，安装程序自动将服务器的IP地址发送并记录在Web/SNMP管理卡的"服务器地址列表中"，为UPS与服务器之间建立一个事件/响应的通信机制。当发生紧急电源故障时，Web/SNMP管理卡会向所有安装了Power Chute Network Shutdown的服务器发送事件报警，而此时服务器上的Power Chute Network Shutdown软件将按照事件的类型及相对应的设置决定需要进行的响应。该软件推荐使用在由SYMMETRA电源阵列或SILCON大功率UPS提供保护的多操作系统服务器环境中，用以实现这些服务器在紧急电源事件下的安全关闭功能。Power Chute Network Shutdown网络关机解决方案能关闭多达50个网段的多台服务器。方案拓扑如图4所示。

图4基于网络的操作字体安全关闭、数据保护解决方案

(3)基于串行通信及USB的操作系统安全关闭、UPS集中管理解决方案。Power Chute Business Edition(简称PBE)是专门为中小用户(SMB/SOHO)或大型企业的部门级用户设计的完美的UPS管理软件产品，是在APC的Power Chute PLUS基础上进一步优化设计的、全新的UPS网络管理软件，提供操作系统安全自动关闭和APCUPS的集中管理功能，实现故障预防性分析、操作系统/应用程序安全关闭、数据记录和事件记录、UPS设置向导、SNMP集成、集中事件处理、行动建议、E-MAIL/寻呼通知、广播通知、电源质量分析等基本功能。中小用户(SMB/SUHU)或大型企业的部门级用户通常拥有1~25台各种型号的中小容量的APCUPS产品，他们需要对这此APCUPS进行集中管理，PBE就是为这样的应用度身订制的。PBE由安装在与UPS进行串行通信的计算机上的代理端(AGENTS)、一个用于从这此代理端(AGENTS)收集信息的Power Chute服务器端(SERVER)和一个用于集中管理、监控这些信息的Power Chute控制台(CONSOLE)构成，方案拓扑如图5所示。

图5基于串行通信及USB的操作系统安全关闭、UPS集中管理解决方案

APCUPS操作系统安全关闭及数据的安全保存解决方案无论是从可靠性、方便性、适应范围和方案成本，都具有无可比拟的优势，是安全关闭操作系统、应用程序，保护数据不丢失的首选解决方案。