通信行業(yè)UPS電源應(yīng)用方案
一、需求分析：
隨著人類對(duì)通信業(yè)務(wù)的需求日益增長(zhǎng)，通信網(wǎng)絡(luò)的演變正如數(shù)年前所預(yù)測(cè)的那樣，迅速向計(jì)算機(jī)與通信（C&C）的緊密結(jié)合的模式發(fā)展。建立在以軟交換技術(shù)為基礎(chǔ)的核心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上的下一代通信網(wǎng)絡(luò)（NGN）以及第三代移動(dòng)電話（3G）都將以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為平臺(tái)。當(dāng)今的通信網(wǎng)絡(luò)，從技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)上已經(jīng)是IT(信息技術(shù))與CT（通訊技術(shù)）的日益融合。雖然在下一代通信核心網(wǎng)絡(luò)層面為了保證供電安全的可靠性，仍將以直流電源作為基礎(chǔ)供電電源模式，但在業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)平臺(tái)上，使用交流電源供電模式也將同時(shí)并存。基于計(jì)算機(jī)類設(shè)備的大量應(yīng)用，UPS系統(tǒng)設(shè)備在通信網(wǎng)絡(luò)上的使用也越來(lái)越多。
目前，就通信網(wǎng)絡(luò)而言，使用UPS供電越來(lái)越普遍，其供電對(duì)象已經(jīng)由單臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備發(fā)展到業(yè)務(wù)終端、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)乃至整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)。供電對(duì)象的范圍主要涉及到計(jì)算機(jī)終端、服務(wù)器、路由器、交換器、顯示器、磁盤存儲(chǔ)陣列、小型機(jī)等。供電的方式也由小型UPS分散供電演變到大型UPS的集中供電。為保證供電可靠性，甚至采用n+1并聯(lián)熱備份系統(tǒng)乃至雙總線UPS系統(tǒng)供電方式。
通信行業(yè)對(duì)供電的可靠性要求是不言而語(yǔ)的,我們通常形容動(dòng)力供電是通信機(jī)房系統(tǒng)的心臟；為確保通信樞紐機(jī)房的電力供應(yīng)，“市電供電＋柴油發(fā)電機(jī)組備用”的供電系統(tǒng)成為通信行業(yè)動(dòng)力機(jī)房的標(biāo)準(zhǔn)配置方案；數(shù)據(jù)中心是高速互聯(lián)網(wǎng)調(diào)控中心,用戶對(duì)它們進(jìn)行信息資源的遠(yuǎn)程處理,存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)送的時(shí)效性要求極高.僅是幾秒鐘的停機(jī)也會(huì)給整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的安全運(yùn)行和用戶的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)帶來(lái)無(wú)法估量的損失，重要程度不容忽視；因此，需要提供穩(wěn)定可靠的動(dòng)力電源解決方案成為關(guān)鍵中之關(guān)鍵。
二、 需求描述:
1.兩路市電輸入（一路市電，一路油機(jī)），需具有防雷保護(hù)裝置。
2.直流配電需具有-48V配電，-24V配電，具有聲光告警、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)顯示功能。
3.交流負(fù)載部分需配UPS帶載，負(fù)載至少帶載容量30KVA,后備待機(jī)時(shí)間要求達(dá)8小時(shí)，要求可靠性非常高；UPS應(yīng)具有動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能;
4.對(duì)地震、火災(zāi)等緊急事故，能提供遠(yuǎn)端或近端的遙控快速關(guān)機(jī)功能，以避免在緊急事故中發(fā)生更嚴(yán)重的損失。
5.UPS后備電池必須具有漏液偵測(cè)功能; 能作電池巡檢日期或更換日期的自動(dòng)提醒。
6. 后備電池要求，要盡可能的減少電池的投資，以經(jīng)濟(jì)投效益；盡最大可能的降低并節(jié)約成本投資成本。
7. 由于安裝UPS及電池的空間有限，要求UPS供貨商，提高設(shè)備安放的空間利用率；要求充分利用有限的空間資源。
8. 并且對(duì)承重的考量能兼顧，避免發(fā)生樓層結(jié)構(gòu)的破壞。
9. 需確保售后服務(wù)，供應(yīng)商必須提供完善的售前、售后服務(wù)方案。
三、項(xiàng)目方案:
◇ 針對(duì)第1項(xiàng)需求,選擇ATS切換，作為備用柴油發(fā)電機(jī)組，通常要考慮備用機(jī)組與市電的自動(dòng)切換問(wèn)題，來(lái)滿足用戶高可靠性的需求,我們?cè)O(shè)計(jì)了兩路市電輸入;主路市電,備路油機(jī);采用ATS切換;
◇ 為滿足第2項(xiàng)用戶一整化配電的要求,我們采用兩級(jí)低壓交流配電柜分級(jí)配電,來(lái)滿足用戶直流-48V、-24V開關(guān)電源,機(jī)房空調(diào)等負(fù)載設(shè)備;以滿足用戶配電.
◇ 為滿足第3項(xiàng)動(dòng)力機(jī)房交流負(fù)載不間斷供電的特殊要求；交流負(fù)載供電任務(wù)的整個(gè)電源系統(tǒng)都必須采用具有高度容余功能的并聯(lián)冗余供電方案,為了使整個(gè)系統(tǒng)負(fù)載供電方便,提供了輸出配電柜,方便更多的分路及遠(yuǎn)距離連接.且在整個(gè)系統(tǒng)中增加了UPS的監(jiān)控部分,使整個(gè)系統(tǒng)更加智能化,使UPS成為真正的智能UPS,可以非常方便的了解UPS運(yùn)行的各項(xiàng)參數(shù),整個(gè)系統(tǒng)配置,此次采用2臺(tái)臺(tái)達(dá)NT系列UPS并機(jī)實(shí)現(xiàn)并聯(lián)(1+1)冗余功能.可靠性為單機(jī)UPS的5~6倍.(詳見UPS電源系統(tǒng)構(gòu)架圖),整體方案具有先進(jìn)的管理性,極高的可靠度及實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn).
◇ 針對(duì)第4項(xiàng)的需求，臺(tái)達(dá)NT系列UPS提供了EPO緊急關(guān)機(jī)功能鍵﹐在NT系列UPS的正面版上有紅色按鍵，可提供近端的快速關(guān)機(jī)，并同時(shí)提供遠(yuǎn)端的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)端緊急關(guān)機(jī)功能可供操作。只要此功能一經(jīng)啟動(dòng)，UPS可快速關(guān)機(jī)，不需依正常關(guān)機(jī)作業(yè)程序去順序關(guān)機(jī)。以便在緊急事故中節(jié)省時(shí)間﹐避免災(zāi)害的擴(kuò)大。
◇ 針對(duì)第5項(xiàng)需求,眾所周知,作為通信行業(yè)動(dòng)力機(jī)房UPS電源的能量?jī)?chǔ)備倉(cāng)蓄電池,蓄電池的好壞直接影響著整個(gè)動(dòng)力生產(chǎn)線正常運(yùn)作,而對(duì)蓄電池的維護(hù)顯得成為關(guān)鍵中之關(guān)鍵,蓄電池在周而復(fù)始的充電、放電中進(jìn)行能量的儲(chǔ)備，長(zhǎng)時(shí)間的循環(huán)，必然存在著電池的綜合性能下降，甚至導(dǎo)致漏液的隱患，而漏液又很容易導(dǎo)致電池著火；給客戶造成不可估量的直接或間接的經(jīng)濟(jì)損失；而臺(tái)達(dá)NT系列UPS具有對(duì)電池漏液進(jìn)行動(dòng)態(tài)偵測(cè)的強(qiáng)大功能；這在同行業(yè)來(lái)說(shuō)具有絕對(duì)領(lǐng)先的專利水平；完美最終解決了客戶對(duì)電池漏液的潛在隱患;使之防患于蔚然。
◇ 針對(duì)上述第6項(xiàng)、第7項(xiàng)、第8項(xiàng)；客戶對(duì)蓄電池的購(gòu)置成本的嚴(yán)格控制，以及安放電池柜的空間的有限性的嚴(yán)格要求，樓層的有限承重等問(wèn)題，根據(jù)客觀存在的種種實(shí)際情況，我們決定采用兩臺(tái)UPS共用電池組的解決方案；有效的節(jié)約了客戶的投資成本，共用電池組從很大程度上最佳的滿足了客戶的苛刻要求；無(wú)論是從成本還是從效率方面來(lái)說(shuō)，都帶給客戶最大的收益。
◇ 針對(duì)9項(xiàng)中達(dá)電通作為中外合資企業(yè)，擁有一支完整的專業(yè)服務(wù)團(tuán)隊(duì)；詳見專業(yè)服務(wù)事項(xiàng)。
四、 動(dòng)力機(jī)房系統(tǒng)配置圖
在嚴(yán)格考察客戶動(dòng)力負(fù)載情況后,經(jīng)過(guò)與用戶的多次技術(shù)論證交流后,特制定如下通信動(dòng)力機(jī)房電源系統(tǒng)配置方案圖:
五、 UPS配電方案介紹
1．UPS冗余(1+1)并機(jī)共用電池組原理圖
UPS電源系統(tǒng)并機(jī)構(gòu)架圖
2.UPS設(shè)備配置(以50KVA/8小時(shí)為例)
一組的配置如下:
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序號(hào) |
設(shè)備名稱 |
品牌 |
型號(hào) |
數(shù)量 |
備注 |
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1 |
UPS主機(jī)50KVA |
臺(tái)達(dá) |
GES-NT50K |
2 |
直接并聯(lián),無(wú)須外加并機(jī)柜(卡) |
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2 |
電池 |
中達(dá) |
DCF-12/200AH |
174節(jié) |
共享電池組 |
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3 |
電池柜 |
中達(dá) |
DBC20B |
12個(gè) |
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4 |
電池配電柜 |
中達(dá) |
YU379914700 |
1 |
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5 |
UPS輸出配電柜 |
中達(dá) |
DP-40K |
1 |
預(yù)留兩個(gè)空開實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)擴(kuò)容 |
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6 |
柜間電纜/電池到主機(jī)電纜 |
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若干 |
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3.并機(jī)工作原理介紹
1. 當(dāng)UPS處于并聯(lián)(N+1)模式時(shí)(容量、電壓及頻率必須相同)，輸出負(fù)載由并聯(lián)中的UPS平均分配。UPS并聯(lián)中有UPS發(fā)生故障，若負(fù)載容量小于其它并聯(lián)中UPS的總?cè)萘浚瑒t此故障之UPS輸出會(huì)關(guān)閉，且負(fù)載由其它并聯(lián)中的UPS 平均分配。若負(fù)載容量大于其它并聯(lián)中UPS的總?cè)萘浚瑒t所有UPS的逆變器關(guān)閉，負(fù)載轉(zhuǎn)由備用電源供電。
2. 當(dāng)逆變器遇到異常情況，如(1)溫度過(guò)高 (2)超載時(shí)間過(guò)長(zhǎng) (3)輸出短路 (4)輸出電壓異常 (5)電池放電終止時(shí)，逆變器會(huì)自動(dòng)保護(hù)鎖機(jī)，如此時(shí)備用電源供應(yīng)正常，則所有UPS會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)由備用電源供電，使負(fù)載供電不會(huì)中斷。當(dāng)逆變器異常狀況排除后，UPS會(huì)自動(dòng)由備用電源供電模式轉(zhuǎn)態(tài)回正常供電模式。
4.臺(tái)達(dá)NT系列UPS冗余并機(jī)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有：
1.根據(jù)用戶需要，可最多進(jìn)行8臺(tái)并機(jī)，滿足設(shè)備后期容量的擴(kuò)容要求。
2.運(yùn)行于并機(jī)系統(tǒng)中的UPS與運(yùn)行在單機(jī)模式下的UPS，其軟、硬件系統(tǒng)完全相同，運(yùn)行模式的更改只需通過(guò)軟件設(shè)置即可完成。
3.采用高精度的實(shí)時(shí)數(shù)字控制技術(shù)，在保證各臺(tái)UPS輸出電壓嚴(yán)格同步的基礎(chǔ)上，直接控制各臺(tái)UPS的輸出電流與并機(jī)系統(tǒng)平均電流的瞬時(shí)誤差。這種快速響應(yīng)、精準(zhǔn)穩(wěn)定的均流調(diào)節(jié)，能將各臺(tái)UPS的環(huán)流控制在3％以內(nèi)，從而保證了并機(jī)系統(tǒng)的帶載能力和可靠性。
4.在每臺(tái)UPS的面板上均能查看到整個(gè)并機(jī)系統(tǒng)的負(fù)載情況；同時(shí)，并機(jī)系統(tǒng)的后臺(tái)監(jiān)控可將整個(gè)并機(jī)系統(tǒng)的行為綜合為一臺(tái)“單機(jī)”，并實(shí)施相應(yīng)的監(jiān)控處理。
5. 采用簡(jiǎn)潔可靠、自動(dòng)冗余的環(huán)形并機(jī)信號(hào)總線和修正的分布式邏輯控制: 對(duì)于并機(jī)系統(tǒng)中的各臺(tái)UPS，均都處于完全“平等”的調(diào)控狀態(tài)之中。并采用獨(dú)特的同步相位調(diào)制法。每臺(tái)UPS能“智能”地將位于并機(jī)系統(tǒng)中的各臺(tái)UPS的同步跟蹤調(diào)到最佳狀態(tài)（各臺(tái)之間的相位差幾乎為零）和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)所帶的負(fù)載百分比，實(shí)現(xiàn)高精度的負(fù)載均分。保證系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)，即使在某臺(tái)UPS發(fā)生故障退出運(yùn)行以后，由余下UPS組成的子系統(tǒng)仍能穩(wěn)定運(yùn)行。
5.UPS電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則及系統(tǒng)構(gòu)架介紹
5.1 UPS電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
5.1.1 通用性
本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)符合國(guó)家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。臺(tái)達(dá)NT系列UPS是專家精心研究為大型用戶所設(shè)計(jì)，其主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)楦鞣N數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、電信系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、金融系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、醫(yī)療系統(tǒng)、安全緊急逃生設(shè)備、監(jiān)控安全系統(tǒng)、各種工廠等關(guān)鍵動(dòng)力設(shè)備系統(tǒng)。
5.1.2 可靠性
臺(tái)達(dá)NT系列電源設(shè)備具有良好的電磁兼容性和電氣隔離性能，不影響其他設(shè)備正常工作；主要電路板件采用雙備份設(shè)計(jì)的領(lǐng)先的設(shè)計(jì)思想；有效提高設(shè)備的運(yùn)行可靠性；一體化供電能統(tǒng)籌設(shè)計(jì)保證主設(shè)備的輸出電壓和頻率及系統(tǒng)的可靠性。
5.1.3 穩(wěn)定性
所有產(chǎn)品都經(jīng)過(guò)在眾多行業(yè)的在線無(wú)故障運(yùn)行考驗(yàn)，在UPS電源行業(yè)具有領(lǐng)先的技術(shù)水平、領(lǐng)先的設(shè)計(jì)理念和領(lǐng)先的品牌形象。
5.1.4 安全性
NT系列UPS均符合高等級(jí)的抗擾度國(guó)際標(biāo)準(zhǔn):
EN50091-1-1；
EN50091-2 CLASS A，
NT系列UPS均符合電磁兼容檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn):
IEC62040-1,
IEC62040-2,
IEC62040-3;
IEC1000-2-2;
IEC61000-4-2 Level 4；
IEC61000-4-3 Level 3；
IEC61000-4-4 Level 4；
IEC61000-4-5 Level 4;
IEC61000-4-2 Level 4;
IEC61000-4-3 Level 3;
5.1.5 可維護(hù)性
NT系列UPS電源設(shè)備均采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，全部采用正面集中的維護(hù)的界面，所有操作界面一目了然，所有主要控制采樣板件均采用正面放置，使得維護(hù)時(shí)間大大縮短，故障的檢修處理。
5.1.6 擴(kuò)充性
在本動(dòng)力電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)中作為設(shè)備的供應(yīng)商，我們充分考慮到用戶后期的擴(kuò)容，臺(tái)達(dá)UPS最終提供NT系列，3臺(tái)50KVA并聯(lián)冗余的UPS應(yīng)用方案。但因應(yīng)初期負(fù)載不足150KVA﹐先配置2臺(tái)50KVA UPS并聯(lián)作1+1冗余的應(yīng)用方案。在未來(lái)擴(kuò)增1臺(tái)再并聯(lián)時(shí)﹐也不需讓原先的UPS先行關(guān)機(jī)或轉(zhuǎn)旁路﹐可在線直接并聯(lián)第3臺(tái)50KVA﹐使系統(tǒng)變成3臺(tái)50KVA并聯(lián)﹐作2+1冗余的應(yīng)用。做了合理的冗余設(shè)計(jì)。
5.1.7 經(jīng)濟(jì)性
系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)，可合理設(shè)計(jì)設(shè)備容量，減少設(shè)備成本；同時(shí)動(dòng)力一體化解決也降低了設(shè)備的額外成本，給后期設(shè)備維護(hù)帶來(lái)一站式服務(wù)。
5.2系統(tǒng)架構(gòu)介紹
ON-LINE UPS主要架構(gòu)包含：靜態(tài)旁路電路、交流變直流(AC-DC)整流器、直流變交流（DC-AC）逆變器、及控制、偵測(cè)電路、維修旁路。
為雙變換在線式架構(gòu)，保護(hù)用戶的精密設(shè)備供電質(zhì)量，市電與電池供電為”零”時(shí)間斷電轉(zhuǎn)換，負(fù)載端可以完全濾除輸入市電的雜波，提供用戶負(fù)載純凈的正弦波，可延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。
輸入端可做雙回路供電；整流輸入與旁路輸入可以依實(shí)際需要，配合作單一回路供電或分離雙回路供電。
5.2.1 整流器
由全控橋（SCR可控硅）組成全橋整流器，其作用是將輸入交流AC380V整流為直流393V左右。整流部件采用“斜坡”啟動(dòng)方式，即整流器輸出電壓在10秒鐘內(nèi)由0V至393V，避免對(duì)電網(wǎng)造成沖擊。加上專用輸入諧波濾波器，可將輸入諧波含量減小至4％以下，使電源輸入功率因數(shù)提高至0.95以上。
5.2.2 逆變器
由IBGT大功率管組成的SPWM（正弦脈沖調(diào)制）全控橋組成。其作用是將DC393V轉(zhuǎn)換為交流AC208V，經(jīng)特制的（△/U）零相移鋸齒型升壓隔離變壓器，變?yōu)樨?fù)載所需的AC456V；另外，該變壓器具有消除來(lái)自如計(jì)算機(jī)類的非線性負(fù)載所反射的三倍次諧波電流的能力。采用多重保護(hù)控制技術(shù)，可大大減少逆變器擾動(dòng)關(guān)斷，并提高電源整機(jī)過(guò)載能力，使其抗短路和抗過(guò)載能力優(yōu)于一般機(jī)型。特別是其抗短路能力是同類設(shè)備無(wú)法比擬的。
5.2.3控制系統(tǒng)
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六．專業(yè)服務(wù)
臺(tái)達(dá)ＵＰＳ在銷售上可針對(duì)用戶的需求提供相應(yīng)的售前、售中、售后服務(wù)。內(nèi)容如下：
服務(wù)宗旨：提供品質(zhì)卓越的不間斷電源產(chǎn)品和令客戶百分之百滿意的服務(wù)。
售前服務(wù)：
◆為客戶提供電源規(guī)劃，使客戶能享受到最經(jīng)濟(jì)，有效的臺(tái)達(dá)ＵＰＳ配置及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理方案。
◆公司可以專案的形式滿足有特殊要求的客戶，并提供有特殊功能的不間斷電源產(chǎn)品。
◆客戶可向上海總公司，各地分公司及代理商咨詢臺(tái)達(dá) ＵＰＳ產(chǎn)品的技特性或上網(wǎng)查詢 www.delta-cimic.com (中文)，中達(dá)電通(網(wǎng)絡(luò)實(shí)名)
◆通過(guò)各種媒體，全國(guó)各地巡展及新產(chǎn)品發(fā)布會(huì)讓客戶了解臺(tái)達(dá)ＵＰＳ最新產(chǎn)品的功能及特性。
◆ 公司備有足夠的庫(kù)存，提供快捷的裝機(jī)服務(wù)，滿足客戶最快改善用電環(huán)境的要求。
售中服務(wù)：
◆ 安裝調(diào)試時(shí)，對(duì)用戶進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)，令設(shè)備使用人員對(duì)設(shè)備能夠獨(dú)立操作正常使用及維護(hù)保養(yǎng)。培訓(xùn)內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)原理、故障診斷及臨時(shí)處理辦法，并要求能獨(dú)立操作不間斷電源，排除緊急故障。
◆ 對(duì)客戶的使用環(huán)境包括電源輸入、輸出、電池、電纜規(guī)格等有關(guān)準(zhǔn)備工作將由專門的技術(shù)人員負(fù)責(zé)。ＵＰＳ的安裝及調(diào)試由我公司指定的合格技術(shù)人員專門負(fù)責(zé)。
售后服務(wù)：
◆ 產(chǎn)品售出后即享有當(dāng)?shù)卮砩踢M(jìn)行安裝、調(diào)試及使用解說(shuō)的服務(wù)，并享有臺(tái)達(dá)品牌保證，終身維護(hù)。
◆ 定期對(duì)臺(tái)達(dá)ＵＰＳ的使用用戶進(jìn)行培訓(xùn)。
◆ 免費(fèi)維修期內(nèi)技術(shù)人員會(huì)定期提供ＵＰＳ保養(yǎng)。
◆ 遍布全國(guó)的臺(tái)達(dá) ＵＰＳ維護(hù)網(wǎng)使您的問(wèn)題可在最短時(shí)間內(nèi)得到解決。
綜上所述，本文首先從通信行業(yè)動(dòng)力機(jī)房的系統(tǒng)建設(shè)所遇到的實(shí)際問(wèn)題出發(fā)，結(jié)合通信行業(yè)客戶針對(duì)動(dòng)力電源的一些實(shí)際應(yīng)用需求，依據(jù)需求逐一給予作設(shè)計(jì)方案的說(shuō)明，并且對(duì)動(dòng)力電源系統(tǒng)實(shí)施方面及初步建設(shè)和后期動(dòng)力電源設(shè)備擴(kuò)容建設(shè)也給予充分的考慮并作了方案的說(shuō)明。在效果分析方面，針對(duì)購(gòu)置成本、安全效益上作了深入的分析。此外，在規(guī)劃好的方案中對(duì)動(dòng)力電源的可靠性、可用性、可管理性、性能上及可維護(hù)性、成本分析上等特性也都作了詳實(shí)的分析及說(shuō)明。
http:m.mangadaku.com/news/2007-11/2007111311456.html
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