李茫茫

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定  201801

 

摘 要：随着信息技术的高速发展，数据中心业务量的不断扩大，数据中心供配电系统的可靠性成为整个数据中心系统关键业务正常运行的必要条件。因此，在项目的前期规划设计以及施工过程中，考虑如何保证供配电系统的可靠性是我们首要考虑的问题。

 

        根据数据中心对供配电系统的要求，为其建立一个不停电的供配电系统。电力传输中的任何元器件的单点故障，都不应影响系统的正常供电，并且将计算机负荷和其他负荷分开。为了避免发生故障时的互相影响，设计中应该考虑各个区域供配电之间的相对独立性。

        鉴于数据中心设备连续不停电运行的重要性，各大设备厂商所生产的小型机、服务器等设备越来越多的是双电源运行设备，对于这些双电源设备，为了保证其运行的可靠性，建议应采用双母线供电，即两路供电电源完全独立且互为备份。

        下面简述数据中心内设备供配电系统的形式。

        使用双路市电供应，并配置柴油发电机作为后备电源。并由双路 UPS 提供电源保护，

每组UPS电源由N+1台UPS组成。此供电方式避免了供配电系统的单点故障的存在，可靠性高，达到 99.999％。数据中心机房内重要设备均采用此供电形式（见图 1）。

 

        我们知道，对于计算机机房内的主机设备而言干净、不间断的电源供应是很重要

的。公用供电系统由于电网范围大，受各种因素的影响，时常会有不正常的现象发生，往往会对计算机系统造成不利的影响。为此，采用 UPS 不间断电源极为重要，它不但能提供稳定可靠的高质量的电源，没有瞬变和可抑止谐波，即使当电网断电时，它也可由后备电池支撑，继续供电，使计算机有一定的时间进行处理。

        计算机系统设备的供配电属于一级负荷中的特别重要负荷，为了保证一级负荷中特别重要负荷的供电可靠性，需要对电力电网等的供应做充分的考虑。例如某数据中心机房工程设备配电考虑两组（3+1）×400kVAUPS 组成 A、B两路完全独立的双母线UPS电源系统，后备电池15分钟，供机房内所有设备电源用电。

        系统结构图如图 2 所示。

 

        ◆UPS 系统中A组UPS与B组UPS的输出各自独立向计算机房的各个负荷供电 ；

        ◆UPS 系统内部 的A组UPS与B组UPS对于计算机房的核心负荷的电力供应相互冗余 ；

        ◆部分单电源负荷可以根据实际情况配置一些STS装置，通过STS自动选择电源供应的路径。

        上述 UPS 系统配置充分考虑了系统分阶段实施的要求，系统扩容量方便。UPS系统也可以依据系统负荷水平在必要时以增加UPS模块的方式进行系统扩容。

        对于双电源设备来说，正常情况下，双母线运行的 A、B 组UPS电源设备在并机控制板的调控下，以同频率同相位和均流的方式向后接负载供电（每台UPS各负担1/2 电流）。在此供电系统下，万一遇到其中一台UPS因故障而自动退出供电系统时，剩下的UPS电源仍有足够的能量向后接负载提供高质量的 UPS 逆变电源，而无须切换到由市电来供电的交流旁路供电通道上。其输出电源通过配电柜内空气开关分别提供至机房内各个用电设备。采用此冗余式“双总线输出”供电系统的目的是 ：消除可能出现再从UPS冗余并机供电系统的输出端到最终的“信息网络设备”输入端之间的各种配送电线路中可能存在的“单点瓶颈”故障隐患，从而为关键性的负载能获得100% 的高可利用率的电源供应奠定坚实的运行基础。

        对于单电源设备来说，从两套UPS冗余并机系统的输出配电柜A和B分别送出两路

UPS 输出电源至静态转换开关STS设备的输入端上，从而保证末端的设备能获得高可靠性的 UPS 电源。静态转换开关具有极快的自动切换时间 ：2.5 ～ 6ms，避免了关键负载断电。

 

1安科瑞列头柜及监测产品介绍

        随着数据中心的迅猛发展，数据中心能耗问题也越来越突出，可靠的数据中心配电系统方案，是提高数据中心电能使用效率，降低设备能耗的有效方式。

        AMC系列数据中心精密配电系统是针对数据机房末端设计的，能够综合采集所有能源数据的智能系统，为交直流电源配电柜提供准确的电参量信息，并可通过通讯将数据上传到动环监控系统，实现对整个数据机房的实时监控和有效管理，为实现绿色IDC提供可靠保证。     

1.1精密配电管理解决方案

1.1.1交流系统

        1）功能要求：

        遥测：输入分路的三相电压、三相电流、有功功率、有功电度；输出分路的单相电压、单相电流、有功功率、有功电度；

        遥信：输入分路的过压/欠压，缺相,过流，输入分路和输出分路的开关状态,具备电流、功率需用量分析和统计，实现电压、电流、功率等参数的越限报警功能。

2）配置方案-示意图

 

 

 

配置方案 

多功能仪表       PZ72L-E4

电流互感器       AKH-0.66-30I-XXA/5A

1.1.2直流系统

        1) 功能要求

        遥测：输入分路的电压、电流、功率、电度；

        遥信：输入分路的过压/欠压，输入分路的熔丝状态,具备电流、功率需用量分析和统计，实现电压、电流、功率等参数的越限功能。

        2)配置方案-示意图

 

配置方案

多功能仪表          PZ72L-DE

 霍尔传感器          AHKC-F-  XXA/5V 开关电源            SBD-30  （48V）

 

 

1.2产品规格

 

 

说明：■为标配功能。

1.3配套附件

 

2 安科瑞母线槽监测产品介绍

2.1 概述

        数据中心小母线系统是数据中心末端母线供配电系统的俗称。近年来，随着数据中心建设的快速发展和更高需求，智能小母线系统逐渐被应用于机房的末端配电中，具有电流小、插接方便、智能化程度高等特点，即插式插接箱给各个机柜内的PDU分配电。始端箱和插接箱内可设置监测模块，将数据上传至动环监控中心。

2.2  AMB智能小母线管理系统

        1）交流系统功能：

        遥测：三相电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、有功电能、无功电能、电缆温度，系统频率、零序电流、零地电压、漏电流、机柜温度、机柜湿度、开关状态、电压/电流谐波含量、电流/功率；

        遥信：过电流2段阀值越限、过/欠压、过功率告警、缺相、过频率、欠频率越限、零地电压、零线电流、温/湿度告警，开关状态、开关跳闸；    

        2）直流系统功能：

        遥测：电压、电流、功率、电能、电缆温度、漏电流、机柜温度、机柜湿度、开关状态、电流/功率；

        遥信：过电流2段阀值越限、过/欠压、过功率告警、缺相、温/湿度告警，开关状态、开关跳闸；                             

2.3 产品介绍

 

说明：■为标配功能。

 

3结束语

        综上所述，数据中心内设备的供配电电源是数据中心的心脏，是保证数据中心正常运行的关键所在。除了以上所述对数据中心内的设备电源的可靠性保证，我们也需要对数据中心内的精密空调设备、照明设备等提供高可靠性的电源，以保证整个数据中心的正常运行。

 

参考文献：

【1】吴雪芳 .简述如何保证数据中心供配电系统的可靠性

【4】安科瑞数据中心IDC配电监控解决方案.2020.03版.

【5】安科瑞企业微电网设计应用手册.2020.06版.