数据中心机房 UPS供电系统可靠性研究与应用

数据中心机房 UPS供电系统可靠性研究与应用

包智豪

浙江省广播电视服务中心 浙江杭州 310005

摘要：目前，大部分的数据中心机房配置都差不多，主要的设备包括小型机、存储机器、网络交换器和服务器路由器等。由于市场的需求形式正在不断的发生变化，科学技术也在不断的发展，因此UPS供电系统逐渐成为了数据中心机房的主要供电模式。随着UPS系统的使用范围越来越广泛，对于如何提升其系统的可靠性研究也越来越重要。基于此，本文首先概述了数据中心机房的含义，接下来详细阐述了数据中心机房对UPS电源的要求，最后对提高数据中心机房UPS供电系统可靠性的措施做具体论述，希望通过本文的分析研究，给行业内人士以借鉴和启发。

关键词：数据中心机房；UPS供电系统；可靠性研究

引言

数据中心是计算机集群化运作能力的物质载体，在全球化、信息化发展过程中发挥了重要作用，但一直被带上“耗能大户”的帽子。目前，由于市场的需求形式正在不断的发生变化，科学技术也在不断的发展，因此UPS供电系统逐渐成为了数据中心机房的主要供电模式。随着UPS系统的使用范围越来越广泛，对于如何提升其系统的可靠性研究也越来越重要。接下来本文对UPS供电系统做具体论述，详情如下。

1数据中心机房的概述

按照电源类型可以对这些设备进行分类，主要能够分为两类设备，即单电源设备和冗余电源设备。单电源设备顾名思义就是机房的设备中只有一个电源模块，通过这个单一的电源对机房设备进行电力供应。在这种供电模式下，电源模块和机器设备关联非常密切，当设备中的某一个部件出现问题，就会导致整个系统停止运转，也会影响到电源模块，使其停止运转，这样就会导致整个机房的设备出现问题甚至宕机。如果某一个部件出现运行故障，那么这个部件关联的电源模块也会停止运行，但是和单电源模块不一样的是，冗余电源设备还有其他的电源模块来支撑系统运转。在一些中大型的机房中进行少量的单电源设备和小型的STS设备的配置和安装，能够在一定的程度上提高设备的稳定性，与此同时进行2N系统的配合，能够在一定程度上提升该供电系统的可行性。

2提高数据中心机房UPS供电系统可靠性的措施

本文提到的5种供电模式是目前大部分的数据中心机房使用的模式。这5种模式根据其自身状况也存在不同的运行特点，同时可靠性也不一样。所以在实际的应用中，要遵循两个基本原则：第一，一定要选择优质的设备，保证设备本身的安全稳定性；第二，要落实优良的设备连接方案，从而有效的优化并提高供电模式的合理性。

2.1合理调整UPS的输入输出形式

提高数据中心机房UPS供电系统可靠性的措施之一是合理调整UPS的输入输出形式。将UPS供电系统应用到数据中心机房时，存在两个问题。第一个问题就是UPS系统实行的是三相输出的模式，这个模式会存在一个问题，就是会出现三相负载不平衡的情况，这种情况会导致电压的异常，从而对供电的稳定性产生影响。第二个问题是UPS系统中存在单相进出的模式，那么这个模式下就会有配电不均衡的问题存在。为了解决这两个问题，通常是从如下两个方面着手。一方面，是对输电线的线路进行扩容，以此来保证这个线路能够容纳的电子是原先电路的三倍以上，第二点也是对电路的输入端进行增容，增容之后容纳的倍数也要保证是之前的三倍及以上。只有这样才能够保证冗余模式下进行旁路转换的安全性，从而保证系统运行的可靠性。

2.2 UPS电源功率选择标准

提高数据中心机房UPS供电系统可靠性的措施之二是UPS电源功率选择标准。对于数据中心UPS电源功率的选定，需根据设备总数量情况，进行一个估值来确定UPS的输出功率配置，数据中心的设备数量很难确定，因此根据经验值来估算，按单个机柜功率3kW的经验值乘以机柜总数的乘积来确定，如机房预计机柜数量为200个，则UPS的预估功率为：3kW单个机柜一般标准为3kW×200=600kW，因此单台UPS的功率配置建议为600kW。UPS的功率不能配置不能选定过大，如果过大，有可能会导致UPS的负载过低，一方面浪费投资，另方面使得功率因子受影响，浪费电能，UPS电源的理想负载为40-70%，对于双UPS的数据中心机房UPS电源，理想负载率为25-45%，保持三相负载平衡，可提高电源的功率因数。

2.3优化冗余供电模式

提高数据中心机房UPS供电系统可靠性的措施之三是UPS电源功率选择标准。现阶段，数据中心机房应用的最多的就是双电网的供电模式。这个模式能够有效的提高机房供电系统运行的稳定性和安全性，但是这一供电模式易存在连接问题。如果这个供电模式的连接出现问题，那么会对系统的运行和供电造成一定的影响。想要解决这个问题，可以将冗余连接方式进行并联，并且在相关的设备之间添加部分的关联措施，从而保证系统的并联不出现故障问题。这种模式下可以有效地提升UPS系统的可靠性，也能够加强设备的承载负荷的能力。

2.4供配电系统的容量

提高数据中心机房UPS供电系统可靠性的措施之四是供配电系统的容量。供配电系统的容量是指一个完整的高低压变配电系统、UPS及其配电系统可以提供给机房工艺设备使用的容量，包括高压开关设备的电流、高压电缆的载流量、变压器的容量、低压开关设备的电流、低压电缆的载流量、UPS系统的容量、机柜配电系统容量等多方面内容。一套合理的供配电系统容量，应首先满足机房工艺设备的近期用电量需求和未来发展需求，并满足冗余要求，同时还应包含系统内各电气元件、线缆的正常损耗容量。系统内各电气元件之间的容量配比需要满足正常运行要求，并满足运行方式转换过程中产生的短暂改变。

2.5合理设置UPS电源电池后备时间

提高数据中心机房UPS供电系统可靠性的措施之五是合理设置UPS电源电池后备时间。对于数据中心的UPS电源系统，合理的电池后备时间配备为2小时，配备时间过长的话，不仅浪费电池，而且有可能导致UPS电源的电池充电电流负载加重。理论上UPS后备时间越长，允许市电停电的时间可更长，但时，作为数据中心的机房，空调系统也是影响机房设备运行的一个重要因素，如果长达数小时没有空调系统运行的支撑，机房中的设备也不可能正常工作，而空调系统是不可能接入UPS电源系统的，对机房设备的正常运行发挥不了保障作用。

结语

总之，随着智能电网的飞速发展，人们对于数据中心机房的供电有了更高的要求，人们需要更稳定、更有效的供电系统。因此，必须要对UPS供电模式进行优化落实，选择更为科学合理的连接方式，切实提高供电系统的可靠性。

参考文献

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