數(shù)據(jù)中心機房供電系統(tǒng)探究

白太振

摘 要：整個數(shù)據(jù)中心機房的核心是數(shù)據(jù)中心的供電系統(tǒng)，是一些設備和支持設備都需要供電系統(tǒng)的支撐?？茖W合理的配電系統(tǒng)不僅可以提高運行效率，而且大大降低設備的運行成本。因此，本文重點探討數(shù)據(jù)中心機房供電系統(tǒng)，結(jié)合當前高壓直流電源供電的情況，提出數(shù)據(jù)中心的供電方案。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心；機房；供電系統(tǒng)

互聯(lián)網(wǎng)中心簡稱“IDC”可以為用戶提供強大的信息處理和信息交換以及信息傳輸?shù)鹊墓δ堋，F(xiàn)階段，隨著通信網(wǎng)絡事業(yè)的發(fā)展和數(shù)據(jù)通信事業(yè)的發(fā)展，許多著名的網(wǎng)站都選擇互聯(lián)網(wǎng)中心這種供電服務模式，而且將基礎設施的供電和網(wǎng)絡管理都交給網(wǎng)絡中心進行托管。由此可見，IDC設備需要安全可靠的供電系統(tǒng)支持運行。因此，本文就當前互聯(lián)網(wǎng)中心的供電方式和直流供電系統(tǒng)的應用提出一些自己的意見與看法。

一、數(shù)據(jù)中心機房的供電需求

全球化的經(jīng)濟模式要求數(shù)據(jù)中心必須提供365天24小時不間斷的供電服務。數(shù)據(jù)中心的供電系統(tǒng)必須保持24小時不間斷。因此，從這一點上來說，數(shù)據(jù)中心的供配電是機房最為重要的子系統(tǒng)。數(shù)據(jù)中心在建設階段，必須滿足配電設計的實際符合與規(guī)劃負荷之間的容量差別，并做好規(guī)劃設計，成分保證投資的產(chǎn)出比。根據(jù)數(shù)據(jù)中心的配電需求，必須注意到數(shù)據(jù)中心的配電方式要與建筑物的供電方式相互匹配。盡可能利用建筑物之中已經(jīng)存在的供電資源減少數(shù)據(jù)中心的投資力度。同時，數(shù)據(jù)中心自身的特點要求其規(guī)劃必須有一定的遠見，其供電方案不僅要滿足業(yè)務需求，而且還應當滿足數(shù)據(jù)機房設計的供電要求。結(jié)合當前和未來數(shù)據(jù)中心機房的供電需求，科學合理設計機房供電設計。尤其是選擇供電設備的時候，一定要提高配電設備的轉(zhuǎn)換比率，從根源上減少供電設備的能源浪費情況。網(wǎng)絡交換設備和安全設備等都屬于精密的電子設備，這些設備對于電源的要求比較高，因此，應當考慮到精密電子設備對于電源頻率和電壓穩(wěn)定的要求。

二、互聯(lián)網(wǎng)供電中心的現(xiàn)狀和存在的問題

（一）互聯(lián)網(wǎng)供電中心的現(xiàn)狀

當前互聯(lián)網(wǎng)供電中心采用UPS系統(tǒng)進行供電，在通信行業(yè)之中，UPS系統(tǒng)是不間斷交流的電源系統(tǒng)。隨著我國電子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，UPS系統(tǒng)經(jīng)過了從6脈沖工頻機到12脈沖工頻機。經(jīng)過高頻機的不斷完善，模塊化的UPS系統(tǒng)也應用在通信領域當中。在互聯(lián)網(wǎng)供電中心中，如果按照靜態(tài)UPS系統(tǒng)向負載的供電方式化，主要包括后備式、在線互動式以及在線式三種形式。在通信站之內(nèi)，為了提高供電系統(tǒng)以及UPS系統(tǒng)系統(tǒng)的穩(wěn)定，必須保證故障出現(xiàn)的概率最低。而UPS系統(tǒng)本身帶有容錯功能可以實現(xiàn)一要求。而且隨著UPS系統(tǒng)越來越成熟，在供電系統(tǒng)中的應用越來越廣泛。當前在供電系統(tǒng)中使用的都是雙變換的UPS系統(tǒng)，其模式主要使1+1雙機并聯(lián)冗余的系統(tǒng)和多機直接并聯(lián)的系統(tǒng)。一般情況下，在市電正常的情況之下，市電電源經(jīng)過整流器變換可以轉(zhuǎn)化為直流電源給逆變器進行供給，同時為蓄電池供電。逆變器的作用就是將直流電源變換為與市電相同交流電。如果市電出現(xiàn)故障，蓄電池就可以通過逆變器轉(zhuǎn)換為交流電?，F(xiàn)階段，隨著互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心的發(fā)展，為了實現(xiàn)供電的穩(wěn)定與安全，在供電系統(tǒng)之中普遍采用雙變換或者“N+1”并聯(lián)冗余雙總線的供電方式。

（二）數(shù)據(jù)中心機房供電存在的問題

系統(tǒng)電路復雜?，F(xiàn)階段，數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的內(nèi)部控制比較復雜，主要包括控制、轉(zhuǎn)換和變換等各個環(huán)節(jié)，需要控制各個機臺互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心輸出相同的頻率和幅值等，復雜的線路可能會出現(xiàn)更多的故障。

可靠性比較低。對于互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的單機來說，許多不能備份的系統(tǒng)單典故障就像同步的并機板和靜態(tài)開關(guān)以及輸出切換開關(guān)等，這些單點的故障可能會對整個通信系統(tǒng)產(chǎn)生影響。特別是供電系統(tǒng)瞬間的容錯能力。一旦主機過載保護切換到備機狀態(tài)，備機就會因為瞬間浪涌而產(chǎn)生過載保護切換到備機。備機因為過載自動切換線路，對于通信設備來說，采用低質(zhì)量普通的市電電源供電可能會帶來嚴重的故障，從而給整個供電設備帶來安全隱患。

擴容難度大。UPS系統(tǒng)擴容不僅僅是設備電源的電壓和相位還包括頻率以及波形等問題。與直流電源不同系統(tǒng)擴容僅僅關(guān)注電壓的一個參數(shù)，因此，每一次UPS擴容帶來的風險都極大，甚至會因為制造商產(chǎn)品的更新，使得UPS擴容的難度逐漸增大，并造成UPS單臺故障。從當前供電設備的運行狀態(tài)和維護模式現(xiàn)狀來說，發(fā)生災難性的掉電事件頻率會越來越大。

三、數(shù)據(jù)中心機房供電系統(tǒng)方案

（一）完善供電系統(tǒng)的設計理念

隨著供電技術(shù)水平的不斷提高，對IT系統(tǒng)也提出了不同的要求，在技術(shù)不斷提高的過程中，供電系統(tǒng)一直出現(xiàn)問題，隨著解決出現(xiàn)的問題，數(shù)據(jù)中心的配電設計理念也隨之的產(chǎn)生。因此，必須完善供電系統(tǒng)的設計理念，從單臺設備轉(zhuǎn)向機房供電設備系統(tǒng)，從供電的可靠性研究轉(zhuǎn)向配電的可用性，從提高供電系統(tǒng)到適應應用的變化，并加大一體化設計理念和模塊化設計理念的推廣與應用。當前，數(shù)據(jù)中心的供電系統(tǒng)設計雖然涵蓋運輸交流系統(tǒng)和不停電系統(tǒng)以及柴油發(fā)電機的系統(tǒng)，但是完善的設計理念對于數(shù)據(jù)中心機房供電系統(tǒng)有著重要的意義和作用。

（二）不間斷供電

根據(jù)數(shù)據(jù)中心分級的要求，可以采用不同的供電方案，在數(shù)據(jù)中心建設過程中，雖然并不明確數(shù)據(jù)中心真實的使用情況，但是在建設階段應當充分考慮數(shù)據(jù)中心建成之后的適應性問題。根據(jù)GB5-174-2008電子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范的要求，A級、B級機房作為一級負荷，市電交流供電方案應當實施雙電源供電方案。根據(jù)數(shù)據(jù)中心用電設備的要求，常見的供電方式主要分為直接供電方式和組合供電方式和穩(wěn)定穩(wěn)頻供電方式和不間斷供電方式。但是，其最終目的都是為了實現(xiàn)不間斷供電，實現(xiàn)365天24小時不間斷供電。

四、結(jié)語

在未來十年之內(nèi)，我們有理由相信我國信息化發(fā)展的重點必將是數(shù)據(jù)中心，因此，如何認識數(shù)據(jù)中心，建設數(shù)據(jù)中心成為要解決的問題。本文以數(shù)據(jù)中心機房供電系統(tǒng)為出入點，探討如何解決數(shù)據(jù)中心機房供電系統(tǒng)中的問題，希望可以為數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的研究增磚添瓦。

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