數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)解決方案研究

肖 驍 戈文祺

1.紫光華山科技服務(wù)有限公司 天津 300384

2.天津城建大學(xué).控制與機(jī)械工程學(xué)院 天津 300384

正文：

隨著社會(huì)的發(fā)展，當(dāng)前數(shù)據(jù)中心也面臨著比較緊迫的問題，在服務(wù)器和交換機(jī)的應(yīng)用數(shù)量不斷增加的情況下，盡管當(dāng)前服務(wù)器和交換機(jī)的規(guī)模相對(duì)較小，能源消耗量卻在不斷增加。越來越多的高密度計(jì)算設(shè)備在較小的空間中加以應(yīng)用的時(shí)候，電源的密度以及熱量也會(huì)出現(xiàn)達(dá)到臨界點(diǎn)的現(xiàn)象，容從而發(fā)生系統(tǒng)故障。因此在數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)有效運(yùn)行的過程中，需要加強(qiáng)數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)更好的維護(hù)以及節(jié)省能源和成本的目標(biāo)[1]。

一、數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容

數(shù)據(jù)中心在運(yùn)行的時(shí)候，往往是二十四小時(shí)不間斷運(yùn)行，其本身具有用電量比較大和可靠性較高以及對(duì)電源品質(zhì)要求比較高的現(xiàn)象，其中比較常見的是電力系統(tǒng)在具體運(yùn)行的過程中，對(duì)電能實(shí)施發(fā)、輸、配、用中的配和用等內(nèi)容，促使這些方面能夠在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上具體實(shí)施。在供配電系統(tǒng)中，功率通常情況下是單向流動(dòng)的，也就是根據(jù)電源端向用戶端的方向流動(dòng)，通過一定的分配手段的基礎(chǔ)上，使得供配電的目的得以實(shí)現(xiàn)，將電力系統(tǒng)中的電能改變成用戶所使用的用電設(shè)備可以利用的電能。根據(jù)當(dāng)前的數(shù)據(jù)而言，其電壓等級(jí)主要處于35KV或以下。因此供配電系統(tǒng)在設(shè)計(jì)處理的時(shí)候，需要明確其電能負(fù)荷的性質(zhì)和周圍區(qū)域電量供應(yīng)的具體情況等[2]。

二、數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)解決方案分析

（一）熱備份串聯(lián)供電的相關(guān)方案

串聯(lián)備份技術(shù)和其他技術(shù)相對(duì)比而言，是比較成熟的，其發(fā)展的階段是比較早的，使用范圍相對(duì)廣泛，其中多種關(guān)于UPS技術(shù)的相關(guān)資料中串聯(lián)也可稱為熱備份，多數(shù)人都將其成為串聯(lián)。供電方案中串聯(lián)的UPS是比較完整的，其也具有自己的旁路在線類型的UPS單機(jī)。這些單機(jī)的連接媒介僅僅為電源線，沒有其他信號(hào)連接。通常情況下主機(jī)進(jìn)行全面供電，從機(jī)基本上沒有對(duì)其加以負(fù)載處理[3]。

這一方案在具體應(yīng)用的時(shí)候，其有點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，在實(shí)施安裝處理的時(shí)候，比較快捷，相對(duì)價(jià)格也合理，多個(gè)不同公司的UPS能夠串聯(lián)使用。這一方案的具體實(shí)施缺陷是需要不簡(jiǎn)單進(jìn)行負(fù)載用電的擴(kuò)容處理，就必須持續(xù)帶電工作，而這一過程中的危險(xiǎn)程度也會(huì)增加。從主從機(jī)器的情況而言，兩者的老化情況從不一致，從機(jī)的電池使用壽命也會(huì)縮短，在出現(xiàn)短路情況的時(shí)候，從機(jī)的逆變器會(huì)比較容易出現(xiàn)問題。

（二）直接并機(jī)供電方案

直接并機(jī)供電方案的形式主要是將多個(gè)同類型型號(hào)和功率的“不間斷電源”在并機(jī)柜或并機(jī)板等基礎(chǔ)上，將輸出端連接在一起而形成的。這一方案的主要功能是多臺(tái)機(jī)器對(duì)負(fù)載功率共同承擔(dān)處理，其中比較顯著的原理是在一般情況下，多個(gè)UPS都具有逆變器的輸出分擔(dān)負(fù)載及電流，在其中任何一個(gè)“不間斷電源”出現(xiàn)問題的時(shí)候，其余的都會(huì)再次對(duì)全面的負(fù)載進(jìn)行承擔(dān)，在促使并聯(lián)冗余實(shí)現(xiàn)的時(shí)候，其基礎(chǔ)始終是對(duì)以下相關(guān)內(nèi)容有效處理[4]。

每個(gè)UPS逆變器所輸出的波形之間的相位和頻率等方面需要是相同的。UPS逆變器在輸出電壓的時(shí)候，這些電壓也需要保持一致。每個(gè)UPS都應(yīng)對(duì)其負(fù)載進(jìn)行分擔(dān)處理。如果UPS出現(xiàn)問題，就會(huì)出現(xiàn)迅速脫機(jī)的現(xiàn)象，這一方案在具體實(shí)施的時(shí)候，其中多個(gè)UPS能夠?qū)ζ湄?fù)載有效評(píng)分，提升運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠程度。對(duì)于擴(kuò)容部分而言，會(huì)更加簡(jiǎn)便，在正常工作的過程中，平均分擔(dān)供配電負(fù)載，可以促使系統(tǒng)的使用壽命得以延長(zhǎng)。而這一方案在具體實(shí)施的時(shí)候，其主要的缺點(diǎn)是運(yùn)行的成本相對(duì)比較高。

（三）雙母線供電方案

雙母線供電方案在具體運(yùn)行的時(shí)候，其為了控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的成本，數(shù)據(jù)中心的負(fù)載主要包含著單電源負(fù)載和雙電源負(fù)載等部分，而這一情況下，使用兩套母線系統(tǒng)能夠促使其共同承擔(dān)雙電源負(fù)載，在雙電源負(fù)載的基礎(chǔ)上，其各自承擔(dān)二分之一的單電源負(fù)載，兩套母線會(huì)平均帶有百分之五十的負(fù)載，減少單個(gè)母線負(fù)載的壓力[5]。

雙母線供電方案和以前的供電方案比較大的區(qū)別是，系統(tǒng)備份將整體系統(tǒng)的利益是能夠?qū)ω?fù)載用電的可靠性加以提升，而除此之外，這一方案在具體實(shí)施的時(shí)候，其開放性和前瞻性等都比較顯著，這一內(nèi)容對(duì)系統(tǒng)后期的擴(kuò)展和維護(hù)等方面都具有有利影響。

結(jié)束語

數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)屬于比較重要的和具有系統(tǒng)性特點(diǎn)的工程，數(shù)據(jù)中心在具體運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，需要注重方案的建設(shè)和研究。建設(shè)的而過程中，需要對(duì)其相關(guān)因素加以全面考慮，并且對(duì)數(shù)據(jù)中心的可靠性有效提升，對(duì)系統(tǒng)的建設(shè)提供必要的技術(shù)措施指導(dǎo)。在數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)具體運(yùn)行的時(shí)候，也需要不斷促使其能耗以及負(fù)載等方面得以降低。數(shù)據(jù)中心本身具有相關(guān)的等級(jí)區(qū)別，因此需要有效調(diào)整供配電系統(tǒng)，對(duì)不必要的建設(shè)投資有效減少，在數(shù)據(jù)中心安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上，促使數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行和維護(hù)成本等方面都有效降低[6]。