淺析數(shù)據(jù)中心不間斷電源系統(tǒng)分期部署

高陽

摘 要：數(shù)據(jù)中心設(shè)計中，選擇一個經(jīng)濟、合理的UPS供電方案，對于節(jié)省造價、合理利用建筑空間大有裨益。在以后的工程設(shè)計中，還應(yīng)根據(jù)實際情況因地制宜地確定最佳的UPS供電方案。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心；不間斷電源系統(tǒng)；應(yīng)用

前言

近幾年來我國移動通信技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)獲得了迅猛發(fā)展，人們需求日益增加，我國的信息化戰(zhàn)略推進速度也在持續(xù)加快。使用數(shù)據(jù)中心，可以促進通信行業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)獲得進一步發(fā)展。數(shù)據(jù)中心機房主要由服務(wù)器、交換機、路由器等IT設(shè)備共同組成。這些相關(guān)設(shè)備通常會采用220V交流或直流電源作為主要的供電方式，從而加強數(shù)據(jù)中心設(shè)備供電的穩(wěn)定性。

1 數(shù)據(jù)中心發(fā)展歷史

第一代數(shù)據(jù)中心是傳統(tǒng)的離散數(shù)據(jù)中心，采用以系統(tǒng)為中心的“煙囪式”結(jié)構(gòu)，物理資源和應(yīng)用強耦合、資源無共享，一個應(yīng)用系統(tǒng)對應(yīng)一套設(shè)備，服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)和存儲等所有資源與單個系統(tǒng)靜態(tài)捆綁在一起，形成“系統(tǒng)孤島”，系統(tǒng)部署與管理異常復(fù)雜。第二代數(shù)據(jù)中心是虛擬化數(shù)據(jù)中心，一個中心支持多個應(yīng)用系統(tǒng)，資源獨立管理。第二代數(shù)據(jù)中心通過虛擬化技術(shù)實現(xiàn)計算、存儲等資源的復(fù)用、共享，緩解了第一代數(shù)據(jù)中心資源獨占問題，但在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部，不同硬件資源（計算/存儲/網(wǎng)絡(luò)）管理、維護分離，建設(shè)耗時長，維護技術(shù)高。第三代數(shù)據(jù)中心是云數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)了單中心內(nèi)的資源統(tǒng)一管理與資源共享。第三代數(shù)據(jù)中心基于虛擬化技術(shù)，將計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲等基礎(chǔ)設(shè)施深度融合，簡化基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和維護，但多中心間資源無法共享。

2 UPS電源配置原則

數(shù)據(jù)中心機房中的IT通信設(shè)備，最大瞬間供電中斷時間要在20毫秒以內(nèi)，如果超過這個范圍將會造成設(shè)備運行終端，使機房處于癱瘓狀態(tài)，將會為企業(yè)帶來極大的經(jīng)濟損失。數(shù)據(jù)中心機房中的通信負(fù)載屬于非線性，且諧波較大，功率因數(shù)較小，需要使用較大的UPS電源容量以保證系統(tǒng)能夠承受負(fù)載功率。通常情況下，UPS電源設(shè)備的最大負(fù)載在80%的范圍之內(nèi)，1+1并聯(lián)冗余與2+1并聯(lián)冗余的UPS電源的控制范圍在40%和50%以內(nèi)，在數(shù)據(jù)中心機房建設(shè)中，為了可以有效保證系統(tǒng)的正常運行，需要采用3臺UPS電源組成并聯(lián)冗余系統(tǒng)。

3 數(shù)據(jù)中心機房對UPS電源的要求

為了保證數(shù)據(jù)中心機房的UPS電源可以全年無休的進行供電，則UPS電源需要滿足以下要求：1、使用在線式UPS電源為數(shù)據(jù)中心機房提供逆變器電源，保證UPS電源為機房提供穩(wěn)定的、連續(xù)的、無干擾的高質(zhì)量電源，穩(wěn)壓和連續(xù)供電可以保證數(shù)據(jù)中心機房中的IT設(shè)備安全可靠的運行；無突變、無干擾以及點位低則是保證數(shù)據(jù)中心機房中的IT設(shè)備能夠處于高速運轉(zhuǎn)的狀態(tài)下。2、數(shù)據(jù)中心機房的UPS電源，不能進入到普通的市電電源狀態(tài)，一旦進入到市電電源經(jīng)交流旁路供電狀態(tài)下，用戶的關(guān)鍵性負(fù)載的電源供電質(zhì)量將會明顯降低，安全無法得到有效保障，對于網(wǎng)絡(luò)運行而言存在非常大的安全風(fēng)險。3、選擇N+1的冗余并機技術(shù)，以提高UPS電源在數(shù)據(jù)中心機房的容錯能力，提高UPS電源的供電質(zhì)量。4、使用雙總線輸入、輸出的供電系統(tǒng)，當(dāng)逆變器處于帶電狀態(tài)下進行維修，當(dāng)用戶的負(fù)載發(fā)生短路要迅速切換到UPS逆變器中，保證數(shù)據(jù)中心機房中的IT設(shè)備的電源得到較高的可用率。

4 不同UPS電源配置方式

在數(shù)據(jù)中心機房中的應(yīng)用3.1N+1冗余供電方式N+1冗余供電方式是指有多臺設(shè)備的UPS并聯(lián)在一起，構(gòu)成了冗余供電系統(tǒng)。通過并聯(lián)通信的方式，將所有的UPS電源實現(xiàn)同步，每一臺UPS均分負(fù)載。當(dāng)其中一臺UPS電源發(fā)生故障，要自動脫機，讓剩余的UPS保持同步并進行負(fù)載運行。該配置方式可以實現(xiàn)較強的靈活性，將所有的UPS電源的負(fù)荷進行均分，設(shè)備之間的壽命一致，不會影響系統(tǒng)的整體運行。為了保證UPS電源能夠在數(shù)據(jù)機電系統(tǒng)中可靠運行，采用2N冗余供電配置方式應(yīng)用在數(shù)據(jù)中心機房中。2N冗余供電方式也稱為雙母線供電方式，由兩套獨立工作的UPS系統(tǒng)組成，負(fù)載為雙電源冗余供電。與N+1供電配置方案相比，2N冗余供電的優(yōu)勢在于可以無間斷的對雙電源進行供電，提高供電的可靠性，缺點由于2N冗余供電方式需要使用兩套UPS電源供電系統(tǒng)，價格成本較高，比較適用于高級設(shè)備機房的建設(shè)。

5 UPS的“集中式”與“分散式”配備方式

（1）集中供電方式：一臺大功率UPS負(fù)載所有設(shè)備，便于管理。為UPS單獨設(shè)置位置，避免了將UPS放入設(shè)備機柜內(nèi)其散熱影響設(shè)備運行的問題。UPS集中采購，容易控制UPS質(zhì)量，減少設(shè)備廠商購置的環(huán)節(jié)，節(jié)約采購費用?？紤]用電設(shè)備同時使用的參差系數(shù)，集中設(shè)置利于降低UPS總?cè)萘?，容量設(shè)置相對合理，節(jié)約投資。但是，集中設(shè)置方式對建筑要求較高，現(xiàn)場配置成本增加，集中設(shè)置布線要求高，可靠性降低。（2）分散供電方式：根據(jù)設(shè)備需要分別配備適合的UPS，可靠性高，布線要求低，將UPS與智能化設(shè)備間的線路暗敷在機柜內(nèi)，使配電線路盡量短，從而降低中性線與PE線之間的電位差，整合UPS單獨設(shè)置的空間，節(jié)約了整體成本。但是，分散設(shè)置不便管理，且由于單獨設(shè)置UPS冗余容量、UPS模數(shù)等，分散設(shè)置會使UPS總體容量大幅增加，造成浪費。設(shè)計中，可權(quán)衡投資與可靠性來選擇兩種方式。大型數(shù)據(jù)中心、控制中心宜采用“集中式”配置方式；對于常見普通建筑，“分散式”設(shè)置仍為現(xiàn)在比較可行的一種配備方式。

6 結(jié)束語

我國的數(shù)據(jù)中心機房建設(shè)熱潮仍然不斷，數(shù)據(jù)中心機房的電源如何設(shè)置，需要按照機房實際的建設(shè)情況進行設(shè)計，不能一味追求高級別，而忽略了實用性與安全性。因此，在對數(shù)據(jù)中心機房進行UPS電源配置時，先考慮UPS電源的配置原則與相關(guān)要求，在保證安全性的同時更好考慮經(jīng)濟實用性，最大化的降低成本，提高數(shù)據(jù)中心機房建設(shè)的穩(wěn)定性。

參考文獻

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