UPS电源的基本常识和注意事项

一个典型的数据中心供电系统，由中压配电、变压器、低压配电、不间断电源、末端配电以及发电机等设备组成。其中，
UPS的主要作用，是在市电电源中断、发电机启动之前，确保所带的负载持续供电。

UPS系统是数据中心供电连续性的重要保障，UPS系统的可靠性直接影响数据中心的可靠性，同时，在绝大多数数据中心，UPS系统的损耗可占IT设备能耗的10%以上。

ups的品牌

ups不间断电源的大小牌子有很多，平时我们在项目中用的比较多主要有下面一些牌子（排名不分先后）。
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其中山特、艾默生、科华、科士达等牌子我们在项目中经常会看到。当然除了上面这些牌子，动力源、任达、宝星等这些也是不错的，在实际项目中可以根据情况选择使用。

UPS介绍

UPS（ UNINTERRUPTIBLE POWER SYSTEM）电源是不间断电源的简称，其主要作用是通过蓄电池与主机相连的方式来为计算机或一些电子设备提供稳定的，并且不间断的电源供应。主要是用来给重要的负载提供电力保护，包括消除电网中的各种电力扰动，如停电、电压波动、频率波动、谐波、电压畸变、电噪声、尖冲等。它是国际和国内公认的一种保护重要负载的产品，有严格的国际和国家标准

它就是一台能在市电停电时，自动切换到电池供电，保证设备继续运行的设备。就像我们的手机，在没电的时候可以用充电宝继续充电一样。

其输出功率从500VA到3000kVA不等。当有市电供给UPS的时候，UPS对市电进行稳压(220V±5%)后为计算机供电。此

UPS系统通过带有蓄电池的直流电源给重要负荷连续供电。
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UPS的四大功能

1、不停电功能，解决电网停电问题；

2、交流稳压功能，解决网压剧烈波动问题；

3、净化功能，解决电网与电源污染问题；

4、管理功能，解决交流动力维护问题；

UPS供电模式
1、正常模式（在线模式）

2、电池模式

3、旁路模式

4、ECO模式（经济运行模式）

示例

数据中心：对于需要24/7不间断运行的数据中心来说，通常会选择使用在线模式，确保电源的质量和连续性。
医院手术室：在医疗领域，如手术室等需要极高电源可靠性的场合，也会采用在线模式来保障电源的纯净和稳定。
办公室：在办公室环境下，如果市电质量相对稳定，选择ECO模式以节省能源消耗。
家庭使用：对于家庭用户而言，如果主要是为了保护电脑不受电压波动的影响，选择ECO模式以实现节能的目的。

UPS的主要功能:

实现电网与用电器之间的隔离；
实现两路电源的不间断切换；
提供高质量电源；
电压变换和频率变换功能；
停电后提供后备时间。

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UPS有哪些种类
按工作原理不同，UPS分为：

离线式（后备式UPS、互动式UPS）
在线式UPS

按供电体系不同，UPS分为：

单进单出UPS
三进单出UPS
三进三出UPS

按输出功率不同，UPS分为：

微型 < 6kVA
小型 6-20kVA
中型 20-100KVA
大型 >100kVA

https://mp.weixin.qq.com/s/ARY5sZh-A0lhMasrWtO-Dw
按电池位置不同，UPS分为：

电池内置式UPS（标准机型）
电池外置式UPS（长延时机型）

按多机运行方式不同，UPS分为：

串联热备份UPS（用于中小功率机器）
交替串联热备份UPS（中小UPS)
直接并联UPS (用于中大功率）

按变压器特点不同，UPS分为：

高频UPS（高频机）
工频UPS（工频机）

按输出波形不同，UPS分为：

方波输出UPS
阶梯波（准正弦波）UPS
正弦波输出UPS

主要分为在线式、后备式和在线互动式三种。

在线式UPS就像是一个全职保镖，时刻准备着为设备提供稳定的电力；
后备式UPS则像是一个兼职保镖，只在市电停电时才出手；
而在线互动式UPS则介于两者之间，既能在市电正常时提供稳定电力，又能在市电停电时提供一段时间的电池供电。

ups配置计算

对于ups的公式计算，我们在之前曾提到过，算起来比较复杂，很多人也不理解，那么今天我们来了解下简单的计算方法。
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使用时按下列公式计算：

所需电池容量(Ah)= UPS容量（KVA）×109（Ah.块）/KVA/每组电池块数

举例一：

例如：对于109Ah•块/kVA设计UPS电池容量的算法，一台120kVA的UPS，每组电池32块，要求后备时间60min(即1h)。

则所需电池容量为（60min）：
120kVA×109Ah•块/kVA=13080Ah•块,

13080Ah•块/32块=409(Ah),

即可选12V，100Ah电池4组(32块/组)。

注意：实际后备时间不足与60min接近。

如果每组33块，则13080/33=396Ah，同样可选12V、100Ah电池4组(33块/组)。

注意：33块/组实际后备时间超过60min(超出一点)。

如果要求后备时间为30min时：

则

109×120=13080Ah•块

13080/32=409Ah，

409/2=205Ah。
由于电池的放电功率与放电时间不是线性的，即不能只简单除以2，还需乘以修正系数。见下表1，因此205×1.23=252Ah。即可选12V、65Ah电池4组(32块/组)。

注意：实际后备时间超过30min(超出一点)。
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如果要求后备时间20min时：

则409/3=136Ah，还需乘以修正系数，见表1,136×1.41=192Ah，即可选12V、65Ah电池3组(32块/组)。

**注意：**实际后备时间超过20min(超出一点)。

其它情况，以此类推。
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举列二：

对于126Ah•块/kVA电池容量的算法，一台120kVA的UPS，每组电池32块，

如果计算时间是一小时以上，要在按上述计算后再除以一个修正系数，见下表。
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计算方法和需乘以修正系数与前述完全一样。

例如：

前例的后备时间是3h：

则126×120=15120Ah•块，

13080/32=472Ah，

472×3=1417Ah；

还需除一个修正系数，1417/1.25=1131Ah。

则需要配置即选12V、300Ah电池4组(32块/组)。

按照能量守恒原理，以上方法对于三相/单相或单相/单相UPS是一样的。

一般中大功率的UPS所配每组电池都是32块；电池并联数最好不要超过4组，以免影响电池组的均流和充电效果。

UPS的工作原理

UPS（不间断电源）的工作原理是在市电输入正常时，将市电稳压后供应给负载使用，并为机内电池充电；在市电中断时，UPS立即将电池的直流电能通过逆变器转换成交流电，继续向负载供应电力，以维持负载的正常工作并保护负载的软硬件不受损坏。

UPS的主要构成

(1)输入/输出隔离变压器

(2)整流滤波器

整流器:整流器是一个整流装置，就是将交流(AC)转化为直流(DC)的装置

(3)蓄电池组

蓄电池组储存电能，维持稳定的直流电电压，同时负责承担主路电源消失时的电量输出。蓄电池组由若干个电池串联而成，其容量大小决定了其维持放电(供电)的时间

(4)逆变器

逆变器:通俗的讲，逆变器是一种将直流电(DC)转化为交流电(AC)的装置。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。

(5)静态开关

静态开关:又称静止开关

①无触点开关，是用两个可控硅(SCR)反向并联组成的一种交流开关，其闭合和断开由逻辑控制器控制;

②作用是实现从一路电源到另一路电源的自动、快速切换。旁路维修开关:是在UPS检修或损坏时，旁路开关合上，设备通过旁路开关供电

(6)旁路稳压柜

UPS的输出要求

UPS应该在其额定值范围内满足任意加载而正常输出的要求，并不损害其使用寿命对UPS或其部件也无任何有害影响。

①容量:对所有正常稳态负荷，UPS输出的有功功率和无功功率的额定值应不小于其总需求量的125%。UPS的容量中留有的25%裕度是为了在最大负荷计算中留有余量。

②电压:当交流和直流输入电压在规定的范围内，在所有的正常稳态负荷情况下UPS输出电压的波动值应保持在其额定值的2%范围以内。对于带平衡负荷的三相UPS,电压不平衡系数不超过+2%范围，对于100%的不平衡负荷，电压不平衡系数不应超过+5%。
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UPS主要技术参数及相关配置计算

（1）UPS主要技术参数
输入特性：
1、输入电压范围输入电压范围宽可减小电池放电机会，延长电池寿命。
2、输入功率因数功率因数低，输入无功功率大，谐波电流污染电网，影响干扰其它设备。
3、主电源频率允许范围。
4、输入电流谐波分量。（PFC、6/12脉冲变压器）
输出特性：
1、静态稳定度。大型为1%，中小型为2%。
2、输出瞬态特性。大型5%，中小型8%。
3、输出过载能力。（如：过载125% 5MIN;150% 10S)
4、输出功率因数。（0.8、0.9、1）
5、输出电压谐波失真度。典型3%以内。

UPS容量计算与选择

首先获得负载的总功耗,并统一单位到KVA
例如:一般个人计算机负载约200VA，小型服务器负载约1500VA，大中型服务器负载约3000VA
电流I(A安培)及功耗W（瓦特）与VA的转换关系
● VA= I*220
● VA= W/0.8(计算时通常考虑20KVA以下为0.7，20KVA以上为0.8)
考虑到UPS运行在60-80%的区间是最佳运行状态,一般建议在计算时将上面的结果除以0.8再一次放大
然后在产品手册中选取最靠近的功率产品
● 采用恒功率模式计算方式 W/cell ＝ PL/(N×6×η)
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UPS供电方式

集中供电方式：
优点：可以实现网络设备资源的等电位控制，减小传输误码率。
缺点：初期投资大，单机故障影响大。
分散供电方式：
优点：方案布置灵活，故障影响小。
缺点：如整个设备不能保持同地线，易引发干扰。

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单机供电：
● UPS解决方案中最简单的一种
● 每一分散地点交流供电系统容量多为6KVA以下
● 各点交流负载独立地由一台UPS提供动力保护
● 市电通常就近采用插座输入

主从机串联“热备份”
● 适合于中小型网络、服务器群、办公、仪表等应用场合
● 由UPS主机、UPS从机、电池系统、配电系统组成
● 配电设计和工程施工简单
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优点：
两台甚至多台UPS基本处于相对独立、互不干扰的运行状态。
对于UPS同步跟踪性能要求较低。
采用不同型号、不同容量UPS构成串联热备份方式。

缺点：
从机长期处于空载运行状态、效率低。
从机电池组长期处于浮充状态，得到定期带载放电维护机会少，会影响电池寿命。
从机必须有良好的带阶跃负载能力。
长期运行，主机逆变器=静态旁路转换功能良好是关键
无扩容功能。
相对于“并联”冗余系统平均无故障时间偏低。

模块并联供电：
●全部交流负载集中供电，由1台模块化并联UPS供电
● 模块化UPS包括：机架、可并联功率模块、可并联电池模块、充电模块等
● 适合于中小型网络、服务器群、办公、仪表等应用场合
● 由机架、UPS功率模块、电池模块、配电系统组成
● 功率模块配置为N+1冗余，减少了MTTR
● 共用输入、输出、并联的电池系统、控制系统
N+1直接并联冗余
● 适合于中大型网络、数据中心、大楼集中供电、工业厂矿等应用场合
● 由直接并机的N+1台UPS、电池模块、配电系统组成
● 系统N+1冗余，可靠性高于单机UPS
● 易于扩容，维护便捷
● 是应用最为广泛的方案
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优点：
完善的锁相同步技术保证多台UPS直接并联时可均分负载电流。
良好的扩容性能（N+1）
避免了“串联”热备份方式的缺点。
缺点：
对设备本身同步锁相技术要求高
对设备制造技术要求高——输出阻抗接近。
对逆变器输出电压调节性能要求高——分相调节
UPS必须同型号、同容量。
多台并联时，旁路也需增加“均流电感”
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双母线：
解决单母线运行方式存在的单点“瓶颈”问题。进一步提高系统可靠性。系统配置复杂，投资大，安装调试要求高。

UPS容量计算与选择

一般ups的安装顺序如下：

1、到现场先确定UPS、电池柜的安装位置。

2、安装电池连接线。

A、确定电池开关所在的位置，确定电池在电池柜中的正负极方向，安装好电池柜上的空气开关和接线端子。

B、开始电池线的连接、将电池的正极连接到空气开关上。

C、从下一层到上一层的电池线要用胶布包好，防止意外碰到短路，检查螺栓的拧紧情况。

D、最后留出的正负极分清楚，防止接错，正极从空气开关上接至连接端子，负极直接从电池的负极接线柱接至接线端子上。

E、查看电池柜里有没有无关的东西。

F、从电池柜将电池线连接到主机之前，用万用表测量电池的电压，并检查正负极出线有没有接反。

3、主机的安装接线

A、正确的连接UPS的输入、输出以及电池柜到主机之间的电池连线。

B、用万用表测量主机接线端子上的连接线有没有短路的现象。

C、断开主机上的市电输入、输出、电池的开关，分别合上配电柜的输入开关、电池柜柜上的电池开关，测量电压是否异常。

4、主机的开机

以上的步骤全部确认正常之后，按照开机流程步骤开机，进行市电、电池的转换，测量输出电压是否异常

5、接入负载，看带载是否正常

UPS及设备安装完毕并通电开始调试。

同下

UPS蓄电池如何接线

一、UPS电池接线
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一、安装顺序如下：

1、到现场先确定UPS、电池柜的安装位置。

2、安装电池连接线。

A、确定电池开关所在的位置，确定电池在电池柜中的正负极方向，安装好电池柜上的空气开关和接线端子。

B、开始电池线的连接、将电池的正极连接到空气开关上。

C、从下一层到上一层的电池线要用胶布包好，防止意外碰到短路，检查螺栓的拧紧情况。

D、最后留出的正负极分清楚，防止接错，正极从空气开关上接至连接端子，负极直接从电池的负极接线柱接至接线端子上。

E、查看电池柜里有没有无关的东西。

F、从电池柜将电池线连接到主机之前，用万用表测量电池的电压为103.36V，并检查正负极出线有没有接反。

如果有电池盒，将电池串起来，并根据需要连接到主机。
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二、多节电池接线：

8节电池接线

16只电池接线

二、ups电池接线示例

1、10KW的ups建议使用6平方电线、低于10KW以下的最好使用4平方，电线需要铜芯。
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2、安装UPS电源最主要的是连接电池，连接电池的要点就是正极接上负极，把每一个电池都串联起来，然后引出两根电源线，一根正极、一根负极接上空气开关。

3、引出的电池电源线可以制作成插头接入ups主机，ups主机上面可以制作其他的插口。
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4、主机输入会有两种形式，一种形式是市电接入、一种形式是电池接入，市电接入就是220V或者380V电源接入，火线接入L、零线接入N。

5、电池接入主机是正负接入，电池正极接入主机正极，电池负极接入主机负极，切记不能接反。
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6、输出端就是可以接入设备的电源，也就是最终我们需要的电源，主机会自动稳定电压，避免电压冲击导致仪器损坏。

常见的UPS故障

ups常用六大故障处理

1、市电有电时，UPS出现市电断电告警

可能原因：

市电输入空开跳闸；
输入交流线接触不良；
市电输入电压过高、过低或频率异常；
UPS输入空开或开关损坏或保险丝熔断；
UPS内部市电检测电路故障。

处理方法

检查输入空开。检查输入线路；
如市电异常可不处理或启动发电机供电；
更换损坏的空开、开关或保险丝；
检查UPS市电检测回路。

2、市电正常时，UPS输出正常；市电断电后，负载也跟着断电

可能原因

由于市电经常低压，电池处于欠压状态；
UPS充电器损坏，电池无法充电；
电池老化、损坏；
负载过载，UPS旁路输出；
负载未接到UPS输出；
长延时机型的电池组未连接或接触不良；
UPS逆变器未启动（UPS面板控制开关未打开），负载由市电旁路供电；
逆变器损坏，UPS旁路输出。

处理方法

在市电电压正常时对电池充足电；启动发电机对电池充电；在UPS输入端加稳压器；
检查充电器。更换电池；
减少负载。将负载接到UPS的输出；
检查电池组是否接对、接好；
启动逆变器对负载供电（打开面板控制开关）；
检查逆变器。

3、UPS无法启动

可能原因

电池长期放置不用，电压低；
输入交流、直流电源线未连接好；
UPS内部开机电路故障；
UPS内部电源电路故障或电源短路；
UPS内部功率器件损坏。

处理方法

将电池充足电；
检查输入交流、直流线是否接触良好；
检查UPS开机电路；
检查UPS电源电路；
检查UPS内部整流、升压、逆变等部分的器件是否损坏。

4、UPS开机时，输入空开跳闸

可能原因

输入空开容量太小；
UPS内部短路；
UPS内部功率器件损坏；
用户的市电空开有漏电保护。

处理方法

更换输入空开；
检查UPS内部整流、升压、逆变等部分的器件是否损坏；
检查UPS内部整流、升压、逆变等部分的器件是否损坏；
更换为无漏电保护的空开。

5、UPS在正常使用时突然出现蜂鸣器长鸣告警

可能原因

用户有大负载或大冲击负载启动；
输出端突然短路；
UPS内部逆变回路故障；
UPS保护、检测电路误动作。

处理方法

负载投入时按先大后小的顺序；增大UPS的功率容量；
检查UPS的输出是否短路；
检查UPS逆变器。检查UPS内部控制电路。

6、UPS工作正常但负载设备异常

可能原因

UPS输出零地电压过高；
UPS地线与负载设备地线没接在同一点上；
负载设备受到异常干扰。

处理方法

检查UPS接地，必要时可在UPS的输出端零地间并一个1-3KΩ电阻；
将UPS地与负载地接到同一个点上；
重新启动负载设备。

1 市电有电时，UPS出现市电断电告警。

可能原因

1）市电输入空开跳闸。

2）输入交流线接触不良。

3）市电输入电压过高、过低或频率异常。

4）UPS输入空开或开关损坏或保险丝熔断。

5）UPS内部市电检测电路故障。

处理方法

1）检查输入空开。

2）检查输入线路。

3）如市电异常可不处理或启动发电机供电。

4）更换损坏的空开、开关或保险丝。

5）检查UPS市电检测回路。

2 市电正常时，UPS输出正常；市电断电后，负载也跟着断电。

可能原因

1）由于市电经常低压，电池处于欠压状态。

2）UPS充电器损坏，电池无法充电。

3）电池老化、损坏。

4）负载过载，UPS旁路输出。

5）负载未接到UPS输出。

6）长延时机型的电池组未连接或接触不良。

7）UPS逆变器未启动（UPS面板控制开关未打开），负载由市电旁路供电。

8）逆变器损坏，UPS旁路输出。

处理方法

1）A、在市电电压正常时对电池充足电。

B、启动发电机对电池充电。

C、在UPS输入端加稳压器。

2）检查充电器。

3）更换电池。

4）减少负载。

5）将负载接到UPS的输出。

6）检查电池组是否接对、接好。

7）启动逆变器对负载供电（打开面板控制开关）。

8）检查逆变器。

3 UPS无法启动。

可能原因

1）电池长期放置不用，电压低。

2）输入交流、直流电源线未连接好。

3）UPS内部开机电路故障。

4）UPS内部电源电路故障或电源短路。

5）UPS内部功率器件损坏。

处理方法

1）将电池充足电。

2）检查输入交流、直流线是否接触良好。

3）检查UPS开机电路。

4）检查UPS电源电路。

5）检查UPS内部整流、升压、逆变等部分的器件是否损坏。

4.UPS在正常使用时突然出现蜂鸣器长鸣告警。

可能原因

1）用户有大负载或大冲击负载启动。

2）输出端突然短路。

3）UPS内部逆变回路故障。

4）UPS保护、检测电路误动作。

处理方法

1）A、负载投入时按先大后小的顺序。

B、增大UPS的功率容量。

2）检查UPS的输出是否短路。

3）检查UPS逆变器。

4）检查UPS内部控制电路。

5 UPS工作正常但负载设备异常。

可能原因

1）UPS输出零地电压过高。

2）UPS地线与负载设备地线没接在同一点上。

3）负载设备受到异常干扰。

处理方法

1）检查UPS接地，必要时可在UPS的输出端零地间并一个1-3KΩ电阻。

2）将UPS地与负载地接到同一个点上。

3）重新启动负载设备。

接入市电会引起UPS产生故障吗？

1、当大型设备关机时，市电系统就会因为突然高电压的消失导致输出电压超过UPS额定值在一个周期或多达几个周期内，就很容易让UPS出现故障。

2、由于电弧放电或者自然灾害（雷电）的发生，市电系统的电压峰值会达到一个很高的水平，UPS电源很难反应的过来，在万分之一秒或者相对于更长的时间内，这种情况下，UPS发生的故障很难进行修复。

3、大型电动机的突然启动，使得市电系统的电压有效值处于低于UPS额定值的80%左右的状态下，UPS电源在这种低电压的状态下也很难工作。

4、由于发电机的不稳定地运行，市电系统的频率也会变化不断，有时甚至会超过几万赫兹以上，可想而知，这都是不适合UPS正常工作的。

5、一些特殊的设备比如继电器、微波辐射等等，会有类似射频、电磁或者其他高频的干扰，都会引起UPS产生故障。

6、最重要的一点就是，市电中断在很长的时间内是绝对不允许的，有时候，UPS发生故障，可能是电池部分有问题，但是线路上的断路器跳闸、市电系统的故障，都会不同程度的影响UPS。从科学上的寻找UPS出现问题的原因，能够方便维修人员诊断，从根本上解决问题。

UPS报警，没有故障灯。怎么下手处理

1、检查蓄电池电压，看蓄电池是否充电不足，若蓄电池充电不足，则要检查是蓄电池本身。

2、若蓄电池工作电压正常，检查逆变器驱动电路工作是否正常，若驱动电路输出正常，说明逆变器损坏。

3、若逆变器驱动电路工作不正常，若有控制信号输出，说明故障在逆变器驱动电路。

有UPS出去接的大电缆YJV510 56的线缆选择还有UPS配电系统图的文章吗

关于ups相关的内容，我们前面曾发过一些专题，可以在历史消息中找下。

参考链接 :
解析“UPS电源与EPS电源”的工作原理及两者之间的区别
https://mp.weixin.qq.com/s/qqA7UnRKKVFyGYnMYBA4iQ

UPS电源的基本常识和注意事项
https://mp.weixin.qq.com/s/FwzeNTgDIq0JalD7gHrAuQ

UPS蓄电池如何接线，这一篇讲的太全面了！
https://mp.weixin.qq.com/s/M6RzWwrADnSYmy7zfK5dkA

关于UPS（不间断电源），基础知识详解
https://mp.weixin.qq.com/s/0tMY74y6_iS33tizmTfjQQ

UPS（不间断电源）原理及运维
https://mp.weixin.qq.com/s/b33OBnqvIQ5uU5xZrUp3Uw

接入市电会引起UPS产生故障吗？
https://mp.weixin.qq.com/s/YEsRb8PPOfqVbsdEvFwfZA

深入了解UPS不间断电源，这篇文章真的说透了
https://mp.weixin.qq.com/s/zpOqDQAW4hI_P5ujCRytLQ

UPS如何安装？如何配置计算？故障如何处理？
https://mp.weixin.qq.com/s/Vy6Vgc86rUgIeAF4MCRslQ

【干货】全面了解UPS，此篇足矣！
https://mp.weixin.qq.com/s/ARY5sZh-A0lhMasrWtO-Dw
UPS电池安装施工方法
https://mp.weixin.qq.com/s/Htp89TzmpCXYQUsKtY0fVQ

UPS电源4种供电模式
https://mp.weixin.qq.com/s/t05oxAu6VTsQl91-IDRt4g

丰台区科学技术和信息化局关于公开征集采购区政府机房UPS不间断电源的公告
https://mp.weixin.qq.com/s/RPtPOieVRwUUEWMxBfF4Cw

UPS电源的基本常识和注意事项
https://mp.weixin.qq.com/s/FwzeNTgDIq0JalD7gHrAuQ

解析“UPS电源与EPS电源”的工作原理及两者之间的区别
https://mp.weixin.qq.com/s/qqA7UnRKKVFyGYnMYBA4iQ