【摘 要】現如今，社會主要領域已從對單個設備的關注轉化為對于系統(tǒng)解決方案的關注，數據中心的供應商們也想盡辦法去滿足所面對的各方面需求。基于此，主要提出了云計算數據中心供配電解決方案，同時還對數據中心供配電系統(tǒng)解決方案進行了簡要的分析

 

【關鍵詞】數據中心；供配電系統(tǒng)；UPS

 

  隨著網絡信息的不斷進步，為了能夠更好地滿足市場的多方面需求，我的通信行業(yè)數據中心逐漸向云計算的方向發(fā)展，不斷加強云計算數據中心的建設已逐漸成了現如今通信行業(yè)進的主要方向。云計算數據中心能夠將計算資源、網絡資源等多項資源整理在起，為所服務的人群提供更高品質的服務，云計算數據中心的形成也為我通信運營商帶來了更多的利益。云計算數據中心擁有大量 IT 設備、空調設備及消防設備等，擁有個持續(xù)、可靠、安全的供配電系統(tǒng)尤其重要。 在本文中，筆者結合重慶某云計算數據中心的實際設計過程，總結了 些云計算數據中心供配電系統(tǒng)設計體會。

  云計算數據中心配電解決方案主要是指為 UPS 電源的輸入和輸出配電提供安全的、可管理的、可擴展的、可維護的配電體化系統(tǒng)。伴隨著科技的不斷發(fā)展、網絡的不斷強大，涉及計算機網絡的數據中心建設的標準也在不斷提升。

  云計算數據中心配電系統(tǒng)具有智能、體化、模塊等主要特征。它將交流輸入配電以及 UPS 輸入配電等多種內容結合在起，對電流以及電量計算等許多數據都實現了智能監(jiān)測，可以通過自身的意愿選取不同的組建方式進行不同內容的表達，為用戶的配電設計提供為合理的解決方案。

  隨著科技的不斷發(fā)展數據中心大容量 UPS 逐漸走向高頻化，相關的廠家也都生產出了自己的高頻 UPS，在幾年使用高頻 UPS 供電系統(tǒng)還有許多的反對聲音，但是隨著不斷發(fā)展，人們已逐漸接受了高頻 UPS 供電系統(tǒng)。高頻 UPS 主要具有輸出功率因數較高、功耗較小、體積小等諸多點。在倡導節(jié)能減排、綠色環(huán)保的今天，高頻 UPS 供電系統(tǒng)必將成為主要發(fā)展趨勢。

  數據中心并不是個單的個體，現如今已有越來越多的網絡用戶了解這點，特別是云計算數據中心，初期設計對后期的多項工作都產生了較為明顯的影響。整體設計理念的實施促使配電系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)以及機房環(huán)境系統(tǒng)等多個方面的和諧進步。為了滿足社會發(fā)展的需求，綠色環(huán)保已成為各個領域發(fā)展的要提，安全性能也越來越受到重視。云計算數據中心的供配電系統(tǒng)安全系數的高與低對于用戶來說是非常重要的。云計算數據中心涉及的基本設備是 IT 設備，個安全可靠的配電系統(tǒng)是重要的。對供配電系統(tǒng)監(jiān)控類安全的功能進行各式各樣的探索，這是技術安全性穩(wěn)步發(fā)展的主要體現，與此同時，技術類的發(fā)展革新的另外個主要方向即為綠色節(jié)能。在海內外各個綠色行業(yè)發(fā)展的大趨勢下，在供配電的解決方案中調節(jié)以及遠程監(jiān)控這些技術都得到了不斷的改進，就不同的區(qū)域來說各個設備的功能特點也不同，要進行分區(qū)域的溫度控制，按照配電室、電池室以及IT 主機房等多個方面的不同要求，要進行相對應的濕度及溫度的控制，以此來取得佳節(jié)能效果。

 

  串聯備份技術相對于其他技術來說更為成熟，因為它發(fā)展時期較早，使用的范圍較廣。在多種關于 UPS 技術的相關資料中顯示，串聯也可稱為熱備份，大多數人們都將它簡稱為串聯。這供電方案中兩臺串聯的 UPS 都是非常完整并且都有著屬于自己的旁路的在線類型的 UPS 單機。這兩個 UPS 單機只有電源線作為其連接媒介，再無其他信號的連接。通常都是主機進行負載供電，從機基本是沒有負載的。

  這方案的主要點就是結構較為簡單，安裝過程非常便捷，相對價格也較為合理，多個不同公司的 UPS 也可以進行串聯使用。這方案的主要缺點就是要想不間斷負載用電的擴容就要持續(xù)進行帶電工作，危險系數也隨之增大，同時主從機器的老化情況不能夠保持同水平，從機的電池使用壽命不斷縮短。當發(fā)生短路情況時，從機逆變器更加容易發(fā)生問題。

  直接并機供電方案的主要形式就是使多個同種型號以及同功率的 UPS 經過并機柜或者并機板，再將輸出端相接連成。這方案的主要功能就是多臺機器共同承擔負載功率，其主要原理就是在通常條件下，多個 UPS 都有逆變器的輸出平均分擔負載以及電流，當其中個 UPS 發(fā)生問題時，其余的 UPS 將會再次分擔全部的負載。實現并聯冗余的基礎就是

處理好下面幾項相關內容：

（1）每個UPS逆變器輸出的波形的相位以及頻率都應相同；

（2）每個UPS逆變器所輸出的電壓都應相同；

（3）每個 UPS 都應平均分擔其負載；

（4）如果 UPS發(fā)生問題時，可以迅速脫機

這方案的主要點就是多個 UPS 可以平分其負載，可靠性也可以大幅度提升；對于擴容這部分與以的其他方案相比較也變得簡便得多；在正常的工作期間可以平均分配其負載，進步延長系統(tǒng)壽命。另方面這方案的主要缺點就是成本相較于其他方案來說有所提升，在并機輸出的那側仍然具有單點故障。

  早期使用在數據中心中的 UPS 供電方案所輸出的配電系統(tǒng)總是出現開關跳閘、保險絲燒毀等常見問題。為了確保機房 UPS 供電系統(tǒng)的可靠程度可以維持在定高度，2N 或者

是 2（N+1）的系統(tǒng)逐漸被大中型數據中心所采納。

這方案的主要特點包括以下幾方面

（1）為了控制系統(tǒng)實現的成本，數據中心的負載基本包括單電源負載和雙電源負載兩個部分。在通常情況下，兩套母線系統(tǒng)可以起承擔全部的雙電源負載，經過對 STS 的設置，每個各自承擔二分之的較為重要的單電源負載。所以，在平常工作期間，兩套母線將會平均各帶有百分之五十的負載。

（2）和以的供電方案區(qū)別較大的就是，系統(tǒng)備份先為整個系統(tǒng)所帶來的利益就是能夠明顯提升負載用電的可靠程度。除了這點外，這方案有著可觀的開放性以及良好的瞻性，對于系統(tǒng)在后期的擴容以及維護等工作都提供了很大的便利。

  

  隨著數據中心的迅猛發(fā)展，數據中心能耗問題也越來越突出，高效可靠的數據中心配電系統(tǒng)方案，是提高數據中心電能使用效率，降低設備能耗的有效方式。

  AMC系列數據中心精密配電系統(tǒng)是針對數據機房末端設計的，能夠綜合采集所有能源數據的智能系統(tǒng)，為交直流電源配電柜提供精確的電參量信息，并可通過通訊將數據上傳到動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，實現對整個數據機房的實時監(jiān)控和有效管理，為實現綠色IDC提供可靠保證。

3.1.1交流系統(tǒng)

1）功能要求：

遙測：輸入分路的三相電壓、三相電流、有功功率、有功電度；輸出分路的單相電壓、單相電流、有功功率、有功電度；

遙信：輸入分路的過壓/欠壓，缺相,過流，輸入分路和輸出分路的開關狀態(tài),具備電流、功率需用量分析和統(tǒng)計，實現電壓、電流、功率等參數的越限報警功能。

2）配置方案-示意圖

 

 

配置方案 

多功能儀表       PZ72L-E4

電流互感器       AKH-0.66-30I-XXA/5A

3.1.2直流系統(tǒng)

1) 功能要求

遙測：輸入分路的電壓、電流、功率、電度；

遙信：輸入分路的過壓/欠壓，輸入分路的熔絲狀態(tài),具備電流、功率需用量分析和統(tǒng)計，實現電壓、電流、功率等參數的越限功能。

2)配置方案-示意圖

 

配置方案

多功能儀表          PZ72L-DE

 霍爾傳感器          AHKC-F-  XXA/5V

 開關電源            SBD-30  （48V）

 

 

 

 

 

 

 

 

說明：■為標配功能。

 

 

 

 

數據中心小母線系統(tǒng)是數據中心末端母線供配電系統(tǒng)的俗稱。近年來，隨著數據中心建設的快速發(fā)展和更高需求，智能小母線系統(tǒng)逐漸被應用于機房的末端配電中，具有電流小、插接方便、智能化程度高等特點，即插式插接箱給各個機柜內的PDU分配電。始端箱和插接箱內可設置監(jiān)測模塊，將數據上傳至動環(huán)監(jiān)控中心。

1）交流系統(tǒng)功能：

遙測：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數、有功電能、無功電能、電纜溫度，系統(tǒng)頻率、零序電流、零地電壓、漏電流、機柜溫度、機柜濕度、開關狀態(tài)、電壓/電流諧波含量、電流/功率；

遙信：過電流2段閥值越限、過/欠壓、過功率告警、缺相、過頻率、欠頻率越限、零地電壓、零線電流、溫/濕度告警，開關狀態(tài)、開關跳閘；    

2）直流系統(tǒng)功能：

遙測：電壓、電流、功率、電能、電纜溫度、漏電流、機柜溫度、機柜濕度、開關狀態(tài)、電流/功率；

遙信：過電流2段閥值越限、過/欠壓、過功率告警、缺相、溫/濕度告警，開關狀態(tài)、開關跳閘；                             

 

     

 

  本文對于數據中心供配電系統(tǒng)解決方案進行了簡要的分析，希望能夠為以后這領域的發(fā)展做出貢獻。

參考文獻： 

【1】李成章,全亞斌,施迪君,等.數據中心供配電解決方案及能效管理 [J].電氣應用，2011（11）。

【2】陽仲平.數據中心供配電系統(tǒng)解決方案探究。

【3】安科瑞數據中心IDC配電監(jiān)控解決方案.2020.03版。

【4】安科瑞企業(yè)微電網設計應用手冊.2020.06版。