以国标和设计规范当中的UPS容量计算公式为基础，依据各行业中负载设备的工作特点和电气特性,对计算公式中的各系数进行合理取值,希望推导出来的公式可以在UPS行业内进行推广,从而解决从业者的实际问题,以及给用户节约采购成本。

      对于IT类和非IT类负载,UPS容量计算大多数都是以最大配比值进行设计,这样设计出来的UPS系统不经济不合理,还有依据个人经验进行配比,造成UPS系统满足不了实际需求的案例,所以结合本人的工作经验以及参考相关资料,拟出一个可以应用在不同应用场景的UPS容量计算的方法,作者以国标和设计规范当中的UPS容量计算公式为基础,并考虑到行业内从业者的接受程度,进行优化后得到一个的公式,只需要依据各行业中负载设备的工作特点和电气特性,对计算公式中的各系数进行合理取值,就可以计算出经济合理UPS系统。并通过对IT类和非IT类设备(电动机)进行举例,证明推导出来的UPS容量计算公式在理论上可行。希望推导出来的公式可以在UPS行业内进行推广,从而解决从业者的实际问题,以及给用户节约采购成本。

　　UPS就是为保护计算机设备而进行设计的,所以UPS的各项参数及工作特性是以计算机的工作特性做为参考进行设计,随着计算机的发展,UPS同样也随着进行不断的升级,比如,大家常见的计算机功率因数,由最初的0.7、0.8升级到现在0.9、0.96。UPS输出功率因数也从0.7升级到1了,升级后由于UPS的功率因数和计算机负载功率因数相接近,所以在计算UPS容量时,就很方便了。但随着UPS应用场景的拓展,UPS在非IT类设备的应用越来越多,其特性也和计算机设备大不相同,所以配比非IT类设备时UPS就需要依据负载的性能特点进行UPS容量计算。目前大多数的非IT类配比方案都是以最大配比值进行设计,这样设计出来的UPS系统不经济不合理,还有依据个人经验进行配比,造成UPS系统满足不了实际需求的案例,所以结合本人的工作经验以及参考相关资料,试拟出一个可以应用在不同应用场景的UPS容量计算的方法,方便大家在进行UPS容量设计时进行参考。

一、UPS容量计算相关标准分析

　　1.IT类负载计算方法

　　UPS电源装置的容量选择应满足负载总容量时,还应该考虑可靠性系数及功率因数。

　　     S>K×ΣP÷COSφ

　　其中,S:UPS的容量(kVA),ΣP:UPS所带的全部负荷之和(kW),COSφ:负载的输入功率因数。K:UPS的带载率,一般为60%～80%时为最佳工作状态。因此K一般取1.2～1.6左右。

　　E≥1.2p，其中,E:UPS的基本容量(kW/kVA),P:电子信息设备的计算负荷(kW/kVA)。

　　以上两个公式都是以IT类负载为准的计算方法,目前数据中心的IT类设备的输入功率因数普遍已在0.9以上,最高已提升到0.96左右,接近于1,且目前大多数UPS品牌的UPS输出功率因数也提升到1了,两者相互匹配,所以在数据中心行业负载的功率因数可以忽略计算,既使按图集的功率因数去考虑,其结果也相差不大,不影响UPS的选型。

　　2.非IT类负载计算方法

　　根据计算负荷可按本标准公式计算UPS容量,根据容量选择大于或等于该计算容量的UPS作为选择容量。

　　其中,S:UPS的计算容量(kVA),Se:计算负荷(kVA),KK:可靠性系数,取1.25。Kt:功率校正系数,Kd:海拔降容系数。Si:负载铭牌容量(KkVA),K:换算系数。换算系数主要考虑了负载电源装置的余量系数和同时系数,对于DCS等计算机负载,根据调查,DCS控制器电源选择时一般留有40%余量,且DCS厂家提供的负荷容量是将所有DCS系统电源装置铭牌容量累加,没有考虑电源的余量系数,也未考虑一些设备(如I/O装置)的同时率。综合考虑上述因数,DCS、DEH、ETS等计算机控制系统的换算系数取0.5,如DCS负荷统计时已考虑电源装置余量和同时率,则不适用此系数,其容量换算系数需根据具体情况进行调整。

　　这个计算公式和需要系数的计算方式很类似,并且依据行业特点进行了优化,所以我以此公式为基础,并考虑到行业内从业者的接受程度,将UPS容量计算公式进行优化,如下公式所示,只需要依据各行业中负载设备的工作特点和电气特性,对计算公式中的各系数进行合理取值,就可以计算出经济合理UPS系统。

　　UPS容量计算公式

IT类负载--UPS容量计算公式参数说明:

　　S:UPS的计算容量(kVA);

　　KK:可靠性系数,取1.25,GB50174-2017此值为1.2,所以优于国标;

　　Kt:功率校正系数,目前在数据中心行业功率因数范围基本上都在-0.7～+0.9范围内,山特UPS的负载功率因数一般都在-0.7～+0.9时不降额,常规取1,如果负载功因低于0.7时要考虑UPS降额;

　　Kd:平原地区不降容,如需要降容,依据UPS降容表,如:山特城堡C系列UPS降容表)。

　　K1:余量系数,取值为0.7～0.9,大多数的IT设备电源设计都有余量考虑,IT设备数量越多,造成UPS的计算容量越大,例如,按常规计算下来,大多数的UPS实际带载量不会超过60%,所以当IT负载数量越多,取值越小,由于没有实验数据,个人给一个参考值:当IT负载数量在20台以下时取0.9,在20～100K台时取0.8,在100台以上时取0.7。

　　K2:同时系数,取值为0.7～1,数据中心的同时系数原则是取1的,因为IT负载几乎都是同时工作的,但也有不同时工作的工况,所以因应用需求进行调整。

　　ΣP÷COSφ:ΣP是指所有负载铭牌功率总和,即把所有的IT负载铭牌进行累加。COSφ是指的综合功率因数,目前大多数IT负载功率因数都比较高,但也有一些比较低的,由于没有实验数据,个人给一个参考值:0.9～0.95,当服务器类设备较多时,可以取0.93～0.95,当交换机类或其它类设备较多时,可以取0.9～0.92。其实这个差别并不大,几乎不影响UPS的选型,也可以忽略不计。注意:IT类负载还应该考虑后期扩容系数,但在实际应用中不太好给出标准,所以此系数不体现,如需要可以体现在负载功率或者余量系数里。