數(shù)據(jù)中心機(jī)房UPS供電系統(tǒng)可靠性

史曉峰

摘要：隨著現(xiàn)代智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展以及其在人們生活工作工程中的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)智能電網(wǎng)的建設(shè)水平有了更高要求，促使UPS在數(shù)據(jù)中心機(jī)房得到了越來越廣泛的應(yīng)用。但是，應(yīng)用過程中，UPS的可靠性問題一直是人們關(guān)注的重點(diǎn)。如何提高其可靠性，更是相關(guān)管理維護(hù)人員思考的重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心機(jī)房;UPS供電系統(tǒng);系統(tǒng)可靠性

一、數(shù)據(jù)中心機(jī)房的UPS供電模式的可靠性分析

1.1 串聯(lián)單總線

串聯(lián)單總線的供電模式采用了兩套UPS的供電系統(tǒng)，并且將這兩套系統(tǒng)分為主機(jī)和備用機(jī)。其中備用機(jī)是作為主機(jī)的靜態(tài)旁路電源存在的。當(dāng)這種供電模式日常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，主要的供電設(shè)備是主機(jī);當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)供電故障時(shí)，系統(tǒng)就自動(dòng)切換到空載狀態(tài)下的備用機(jī)，讓備用機(jī)進(jìn)行供電，從而保障機(jī)房的正常運(yùn)行。那么分析這套系統(tǒng)的可靠性可以發(fā)現(xiàn)，這個(gè)系統(tǒng)能夠?qū)PS的供電模式的非冗余系統(tǒng)進(jìn)行拓展，將它們轉(zhuǎn)化為冗余系統(tǒng)，主要通過獨(dú)立靜態(tài)旁路來保證這個(gè)系統(tǒng)模式能夠進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在具備可靠性的同時(shí)，這個(gè)模式還具有方便性和靈活性，能夠運(yùn)用在多種型號(hào)規(guī)格的設(shè)備當(dāng)中。此外，這種模式還便于維護(hù)和修復(fù)，具備相對(duì)較高的可靠性。圖1為配置系統(tǒng)示意圖。

1.2 并聯(lián)單總線

并聯(lián)單總線的供電模式具體的操作方式是并聯(lián)兩臺(tái)及以上設(shè)備的逆變器，處理他們的輸出模式，從而形成了一套具有多個(gè)供電設(shè)備的冗余供電系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)對(duì)全部的機(jī)房設(shè)備進(jìn)行供電時(shí)，系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)擔(dān)可以被所有的并聯(lián)設(shè)備分擔(dān)，如果有一兩個(gè)設(shè)備出現(xiàn)問題，那么其余的電源模塊可以維持系統(tǒng)正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。分析這套系統(tǒng)的可靠性可以發(fā)現(xiàn)，這種供電模式能夠在不中斷供電的情況下進(jìn)行安全維護(hù)操作，并且同時(shí)具備非常高的容錯(cuò)性和可靠性。但是這個(gè)系統(tǒng)也有一定的問題。例如，因?yàn)橐?guī)格的不同，所以UPS的輸出參數(shù)也不一樣，并聯(lián)這些設(shè)備的逆變器時(shí)，有可能會(huì)出現(xiàn)環(huán)流問題，更嚴(yán)重一點(diǎn)的情況是設(shè)備因此出現(xiàn)故障問題。由此可知，并聯(lián)單總線的供電模式的可靠性比較低。

1.3 雙總線模式

單總線供電運(yùn)行下的設(shè)備，非常容易出現(xiàn)單點(diǎn)故障，從而對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成影響。為了解決這個(gè)問題，雙總線供電模式隨之出現(xiàn)。在這個(gè)模式中，給機(jī)房的系統(tǒng)安排了兩條互不干擾的路線，這樣就能夠保證獨(dú)立電源模式的存在。在實(shí)行這種模式時(shí)，不管是單一的電源模塊還是多個(gè)電源模塊，都能夠組成系統(tǒng)的供電線路。

在這個(gè)模式中，有一個(gè)靜態(tài)的轉(zhuǎn)換開關(guān)，當(dāng)電源的供電線路出現(xiàn)故障時(shí)，就能夠切換到備用電源，從而使系統(tǒng)開始正常穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。分析這套供電模式的可靠性可以發(fā)現(xiàn)，雙總線供電模式實(shí)現(xiàn)了多種供電模式的組合，因而提升了系統(tǒng)設(shè)備的可靠性。這也是為什么目前的大部分機(jī)房使用的都是雙總線供電模式。

二、提高數(shù)據(jù)中心機(jī)房UPS供電系統(tǒng)可靠性的措施

以上幾種供電模式是現(xiàn)階段在數(shù)據(jù)中心機(jī)房UPS供電系統(tǒng)中應(yīng)用較廣泛的供電模式。三者在運(yùn)行特點(diǎn)、可靠性方面具有較大差異，因此在實(shí)際應(yīng)用過程中，必須要落實(shí)兩個(gè)基礎(chǔ)原則。一方面，優(yōu)質(zhì)選擇設(shè)備，保證設(shè)備在運(yùn)行過程中的安全性和穩(wěn)定性;另一方面，落實(shí)優(yōu)良的設(shè)備連接方案，以此有效優(yōu)化提高供電模式的可靠性，保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

2.1合理調(diào)整UPS輸入輸出形式

對(duì)于UPS供電系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心機(jī)房中的應(yīng)用，主要具有兩個(gè)方面的應(yīng)用問題。一方面，UPS為三相輸出，一旦三相負(fù)載出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象，就會(huì)造成三相電壓的異常，進(jìn)而影響供電的穩(wěn)定性。另一方面，UPS的單相進(jìn)出模式會(huì)出現(xiàn)配電不均衡的問題。分析現(xiàn)階段廣泛應(yīng)用的UPS供電模式，其三相負(fù)載不均衡時(shí)，其電壓會(huì)出現(xiàn)一定的不均衡問題，但其不均衡度一般表現(xiàn)程度較低。也就是說，在單相進(jìn)出模式下，UPS確實(shí)具有一定的不可靠性。要想切實(shí)解決這兩方面問題，可以從兩個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化解決。首先，應(yīng)該對(duì)輸電線路進(jìn)行增容，并使其容量規(guī)格達(dá)到原本的3倍。其次，應(yīng)該對(duì)輸入端進(jìn)行增容管理，使其達(dá)到原本的3倍。如此才能夠保證在冗余供電模式下有效實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)旁路的安全性，進(jìn)而切實(shí)優(yōu)化UPS的可靠性。

2.2優(yōu)化冗余供電

雙電網(wǎng)供電是現(xiàn)階段重要數(shù)據(jù)中心機(jī)房選擇的主要供電模式。這一方式的選擇能夠有效提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，但是在這一模式下的雙電網(wǎng)連接問題顯得尤其重要。一旦其連接不適當(dāng)，就會(huì)在一定程度上造成供電的故障問題。應(yīng)用并聯(lián)冗余連接方式，可以有效優(yōu)化對(duì)系統(tǒng)的連接問題。這一連接方式主要是將兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的設(shè)備并聯(lián)，且在設(shè)備之間添加一些關(guān)聯(lián)措施，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)功能。在這一模式下，一方面能夠有效提高UPS系統(tǒng)可靠性，另一方面會(huì)加強(qiáng)設(shè)備的帶載能力。

2.3模塊化冗余供電

在單機(jī)并聯(lián)的UPS連接模式下，可以進(jìn)一步發(fā)展出模塊化的冗余方案。簡單來說，就是將小容量的多個(gè)供電設(shè)備進(jìn)行集中關(guān)聯(lián)。在這一模式下，設(shè)備的體積、質(zhì)量相對(duì)較小，可以進(jìn)行便捷的連接以及斷開操作，并能夠?qū)崿F(xiàn)在持續(xù)供電狀態(tài)下的非供電操作。如此可以實(shí)現(xiàn)在同一個(gè)柜子中的多模塊并聯(lián)，能夠合理引入配電單元，進(jìn)而為柜子添加配電效能，提高系統(tǒng)應(yīng)用的可靠性。從現(xiàn)階段數(shù)據(jù)中心機(jī)房的供電模式發(fā)展情況進(jìn)行分析，模塊化的冗余結(jié)構(gòu)因?yàn)槠淞己玫目煽啃裕呀?jīng)成為現(xiàn)階段重要數(shù)據(jù)中心機(jī)房的主要供電模塊應(yīng)用方式。這將會(huì)是未來供電模式應(yīng)用的主流發(fā)展方向之一。

2.4雙總線供電方案

從應(yīng)用性方面進(jìn)行論述分析，雙總線模式是對(duì)并聯(lián)冗余模式的妥善補(bǔ)充和進(jìn)一步發(fā)展。簡單來說，在并聯(lián)冗余模式達(dá)到容量瓶頸難以滿足正常的容量需求時(shí)，可以應(yīng)用雙總線供電模式進(jìn)行補(bǔ)充。這一模式的應(yīng)用，能夠有效保證設(shè)備電源在長時(shí)間供電運(yùn)行下不發(fā)生供電中斷的問題，進(jìn)而有效提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。此外，現(xiàn)階段普遍認(rèn)為雙總線供電模式是在雙電源供電方案的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的現(xiàn)代化供電技術(shù)形式，并不能達(dá)到冗余電源設(shè)備的應(yīng)用需求。但實(shí)際上，雙總線在冗余供電模式下的應(yīng)用，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性的供電應(yīng)用效果。

三、結(jié)語

總而言之，只有滿足一定的條件才能夠使各種解決方案和規(guī)劃實(shí)現(xiàn)其可靠性，也就是說其都具備特定的使用環(huán)境，這就是所謂的局限性。而在對(duì)機(jī)房UPS供電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，除了要對(duì)供電系統(tǒng)的靈活性、可靠性進(jìn)行充分的考慮之外，同時(shí)還要對(duì)場(chǎng)地空間因素和資金投入予以兼顧，只有這樣才能夠?qū)⒖尚械?、可靠的UPS供電系統(tǒng)解決方案提供出來，確保信息通信系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)安全正常的運(yùn)行。

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