数据中心供配电系统解决方案

数据中心供配电系统解决方案

龚晨光

(武汉网电盈科科技发展有限公司湖北武汉430000)

摘要：随着社会的发展,当前数据中心也面临着比较紧迫的问题,在服务器和交换机的应用数量不断增加的情况下,尽管当前服务器和交换机的规模相对较小,能源消耗量却在不断增加。越来越多的高密度计算设备在较小的空间中加以应用的时候,电源的密度以及热量也会出现达到临界点的现象,从而发生系统故障。因此在数据中心供配电系统有效运行的过程中,需要加强数据中心供配电系统的安全稳定运行的基础上,实现更好的维护以及节省能源和成本的目标。接下来，文章就数据中心供配电系统解决方案展开论述。

关键词：数据中心；供配电系统；解决方案

引言

供配电系统对于整个数据中心而言相当于心脏对于人体，它为数据中心所有设备提供稳定、安全的动力来源。由于新型数据中心的功率密度越来越大，对供电可靠性的要求也越来越高，数据中心供配电系统投资占比愈渐加大，如何设计数据中心供配电系统已成为设计中的关键问题之一。

1供配电系统的设计应遵循的原则

1.1遵循经济实用性的原则

在供配电系统的整体设计过程当中，要充分考虑到对电气系统的整体投资成本、后期运行和维护成本等等，要从长时间高效使用的角度进行考虑，减少系统投运之后所产生的一些维护费用，有效的提升电气系统综合性投资的经济效益；除此之外，对电器系统设计的优化必须要满足建筑物当中电器功能的正常发挥；例如：对于照明来说，首先要对场地的明度、色温的指数进行提升；在通风空调系统中，对于场所的温度、湿度这些标准的设定要在合适范围内。

1.2可持续性发展的原则

对于供配电系统的节能设计，如果从长远的一个角度来入手，应当始终贯彻方案技术的一种先进与可靠性、经济与合理性的设计原则，在进行设计的过程当中要认真、细心的考虑，并对各个不同环节当中的细节进行斟酌，确保构建建筑电气系统在设计当中寿命，并增强较高技术的经济性能。

1.3对一些损耗的能量予以节省

节能是整个设计过程当中最重要的点，这个点就是减少无谓的能量消耗。设计的过程当中首先要找到一些能量消耗以及能够发挥整体建筑物功能的点，对一些无关要素进行过滤，进而有针对性的采取节能方案。例如：对变压器的功率消耗、对电能传输线路当中的有功损耗，这些都是一些无谓的能量消耗；例如一些辐射区域较广的照明容量，较为适宜的采取先进的调光技术，进而对这一技术进行控制促使其能耗的损失逐渐降低。

2数据中心供配电系统的分级和标准

目前，我国在数据中心供配电系统方面的设计标准非常多，包括《工业与民用供电系统设计规范》《电子信息系统机房设计规范》《计算站场地安全要求》以及《通用用电设备设计规范》等。通常情况下，对于数据中心的设计，应以数据中心的管理要求和使用性质为基础，结合网络中断后引发的社会影响和经济损失程度，来明确机房等级，然后以等级为标准，选择合适的供配电系统。按照目前现行的《电子信息系统机房设计规范》的要求，可以将机房分为容错级、冗余级和基本级三级。国外对于数据中心供配电系统的等级划分也各不相同，以美国为例，其《数据中心通信设施标准》将数据中心通信设施划分为TierⅠ、TierⅡ、TierⅢ和TierⅣ四个级别。

3数据中心供配电系统解决方案分析

数据中心在运行的时候,往往是二十四小时不间断运行,其本身具有用电量比较大和可靠性较高以及对电源品质要求比较高的现象,其中比较常见的是电力系统在具体运行的过程中,对电能实施发、输、配、用中的配和用等内容,促使这些方面能够在电力系统正常运行的基础上具体实施。在供配电系统中,功率通常情况下是单向流动的,也就是根据电源端向用户端的方向流动,通过一定的分配手段的基础上,使得供配电的目的得以实现,将电力系统中的电能改变成用户所使用的用电设备可以利用的电能。根据当前的数据而言,其电压等级主要处于35KV或以下。因此供配电系统在设计处理的时候,需要明确其电能负荷的性质和周围区域电量供应的具体情况等。

3.1热备份串联供电的相关方案

串联备份技术和其他技术相对比而言,是比较成熟的,其发展的阶段是比较早的,使用范围相对广泛,其中多种关于UPS技术的相关资料中串联也可称为热备份,多数人都将其称为串联。供电方案中串联的UPS是比较完整的,其也具有自己的旁路在线类型的UPS单机。这些单机的连接媒介仅仅为电源线,没有其他信号连接。通常情况下主机进行全面供电,从机基本上没有对其加以负载处理。

这一方案在具体应用的时候,其优点是结构相对简单,在实施安装处理的时候,比较快捷,相对价格也合理,多个不同公司的UPS能够串联使用。这一方案的具体实施缺陷是需要不间断进行负载用电的扩容处理,就必须持续带电工作,而这一过程中的危险程度也会增加。从主从机器的情况而言,两者的老化情况从不一致,从机的电池使用寿命也会缩短,在出现短路情况的时候,从机的逆变器会比较容易出现问题。

3.2直接并机供电方案

直接并机供电方案的形式主要是将多个同类型型号和功率的“不间断电源”在并机柜或并机板等基础上,将输出端连接在一起而形成的。这一方案的主要功能是多台机器对负载功率共同承担处理,其中比较显著的原理是在一般情况下,多个UPS都具有逆变器的输出分担负载及电流,在其中任何一个“不间断电源”出现问题的时候,其余的都会再次对全面的负载进行承担,在促使并联冗余实现的时候,其基础始终是对以下相关内容有效处理。

每个UPS逆变器所输出的波形之间的相位和频率等方面需要是相同的。UPS逆变器在输出电压的时候,这些电压也需要保持一致。每个UPS都应对其负载进行分担处理。如果UPS出现问题,就会出现迅速脱机的现象,这一方案在具体实施的时候,其中多个UPS能够对其负载有效平分,提升运转的可靠程度。对于扩容部分而言,会更加简便。在正常工作的过程中,平均分担供配电负载,可以促使系统的使用寿命得以延长。而这一方案在具体实施的时候,其主要的缺点是运行的成本相对比较高。

3.3双母线供电方案

双母线供电方案在具体运行的时候,其为了控制系统实现的成本,数据中心的负载主要包含着单电源负载和双电源负载等部分,而这一情况下,使用两套母线系统能够促使其共同承担双电源负载,在双电源负载的基础上,其各自承担二分之一的单电源负载,两套母线会平均带有百分之五十的负载,减少单个母线负载的压力。

双母线供电方案和以前的供电方案比较大的区别是,双母线供电对整体系统的利益是能够对负载用电的可靠性加以提升,而除此之外,这一方案在具体实施的时候,其开放性和前瞻性等都比较显著,这一内容对系统后期的扩展和维护等方面都具有有利影响。

结语

数据中心供配电系统属于比较重要的和具有系统性特点的工程,数据中心在具体运转的时候,需要注重方案的建设和研究。建设的过程中,需要对其相关因素加以全面考虑,并且对数据中心的可靠性有效提升,对系统的建设提供必要的技术措施指导。在数据中心供配电系统具体运行的时候,也需要不断促使其能耗以及负载等方面得以降低。数据中心本身具有相关的等级区别,因此需要有效调整供配电系统,对不必要的建设投资有效减少,在数据中心安全运行的基础上,促使数据中心的运行和维护成本等方面都有效降低。

参考文献:

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