本(běn)文(wén)部(bù)分內容(róng)引用微信公眾(zhòng)號(hào)：數(shù)據(jù)中心運維(wéi)管(guǎn)理，《淺談(tán)數據中(zhōng)心(xīn)機(jī)房(fáng)供電配(pèi)電係統設(shè)計(jì)》

摘(zhāi)要(yào)：

現(xiàn)代的(dí)數據(jù)中(zhōng)心(xīn)中(zhōng)都(dū)包括大(dà)量(liáng)的計算(suàn)機，對於這種場所的電(diàn)力供(gōng)應(yīng)，都要(yào)求(qiú)供電(diàn)係(xì)統需(xū)要在所有的(dí)時間(jiān)都(dū)有效，這(zhè)就(jiù)不同(tóng)於(yú)一般(bān)建(jiàn)築(zhù)的供配電(diàn)係統，它(tā)是(shì)一個(gè)交叉(chā)的(dí)係(xì)統，涉(shè)及到市(shì)電供電，防雷(léi)接(jiē)地，防靜電，UPS不(bù)間斷供(gōng)電，柴(chái)油發電機等，每個(gè)係統互(hù)相(xiāng)交叉(chā)，互(hù)有影響，這就(jiù)使(shǐ)我們(mén)在設(shè)計(jì)時(shí)需(xū)要(yào)考慮(lǜ)多方(fāng)麵(miàn)的因素
。本文(wén)從數(shù)據(jù)中心(xīn)的(dí)高(gāo)壓供(gōng)電(diàn)係(xì)統(tǒng)到(dào)末(mò)端精密配(pèi)電係統介(jiè)紹數(shù)據中(zhōng)心供配(pèi)電(diàn)及(jí)能(néng)效(xiào)管(guǎn)理係統的設(shè)計
。

1，係(xì)統概(gài)述

現代的數據中(zhōng)心(xīn)機(jī)房中都包括大(dà)量(liáng)的計算(suàn)機，對於(yú)這(zhè)種(zhǒng)場所(suǒ)的電力(lì)供應(yīng)，都要(yào)求供電(diàn)係統(tǒng)需要在所有(yǒu)的時(shí)間都(dū)有效(xiào)，擴容(róng)容(róng)易，維護(hù)簡便，容(róng)錯力強，*重要(yào)的是(shì)性價比高
。數據(jù)中(zhōng)心機房是現(xiàn)代信息化建(jiàn)設的(dí)基(jī)礎工(gōng)程(chéng)，為(wéi)各個業務提(tí)供穩(wěn)定，安全的(dí)工作環境(jìng)，而(ér)機(jī)房的供配電係統就是這(zhè)基礎(chǔ)工程(chéng)的心(xīn)髒和大動脈(mài)，供配電係統的穩(wěn)定(dìng)，能夠保障其它係統發(fā)揮作用和(hé)核(hé)心業務正(zhèng)常運(yùn)行(háng)
。係統(tǒng)不同(tóng)於一(yī)般建(jiàn)築(zhù)的供配電(diàn)係統，它是(shì)一(yī)個交(jiāo)叉的(dí)係統，涉(shè)及到(dào)市(shì)電(diàn)供電(diàn)，防(fáng)雷接(jiē)地，防靜(jìng)電(diàn)，UPS不間斷(duàn)供電，柴油(yóu)發(fā)電機(jī)等，各個(gè)係(xì)統互(hù)相(xiāng)交叉(chā)，互有(yǒu)影(yǐng)響(xiǎng)，這(zhè)就使(shǐ)我(wǒ)們(mén)在設(shè)計時(shí)需(xū)要考慮多方麵的(dí)因素
。

2，設(shè)計標準

數據中心有專(zhuān)門的設計(jì)標(biāo)準，數據(jù)中心(xīn)電(diàn)信(xìn)基礎標TIA-942《數據(jù)中心電(diàn)信基礎設(shè)施標(biāo)準》，是2005年4月由美(měi)國電信產(chǎn)業(yè)協(xié)會(TIA)，TIA技(jì)術(shù)工(gōng)程委(wěi)員(yuán)會(TR42)和(hé)美國國家標(biāo)準學會(huì)(ANSI)批(pī)準(zhǔn)的
。國(guó)內的(dí)相(xiāng)關規範和標準也(yě)是綜合(hé)國外標準(zhǔn)以(yǐ)及(jí)國內(nèi)數據中心建設發展情(qíng)況做出的，數據中心設計規範(fàn)GB50174—2008《電子信息(xī)係統(tǒng)機房(fáng)設計規(guī)範(fàn)》也(yě)於(yú)2008年l1月(yuè)12日發布，2009年(nián)6月(yuè)1日(rì)開(kāi)始實(shí)施
。

設計一個數據(jù)中(zhōng)心首先(xiān)需要(yào)根據用(yòng)戶(hù)重(zhòng)要(yào)性和業主(zhǔ)對數據中(zhōng)心可靠性(xìng)，安(ān)全(quán)性等的具體需(xū)求，確定(dìng)機房(fáng)等(děng)級．再按照相(xiāng)應等級確(què)定適合的(dí)供配(pèi)電係統
。國(guó)內(nèi)的數據(jù)中心首(shǒu)先(xiān)需要滿(mǎn)足(zú)國內規範的要求
。GB 50174—2008中關(guān)於數(shù)據中(zhōng)心(xīn)的(dí)分(fēn)級(jí)規(guī)定(dìng)如(rú)下：電(diàn)子(zǐ)信(xìn)息係統機房應(yīng)劃分為(wéi)A，B，C三(sān)級
。設(shè)計時(shí)應(yīng)根(gēn)據(jù)機房的使用(yòng)性(xìng)質(zhì)，管(guǎn)理(lǐ)要求及其在(zài)經濟(jì)和社會中的(dí)重要(yào)性(xìng)質確定(dìng)所屬級別
。

3，設(shè)計原則

數據中心供配電係(xì)統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)執(zhí)行或參照執行國家(jiā)和行業(yè)相關標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)範，並可(kě)參考國外相(xiāng)關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)範，結合(hé)考慮數(shù)據(jù)中心用(yòng)電(diàn)負(fù)荷(hé)密(mì)度高(gāo)，供電(diàn)可靠性要求高等(děng)特(tè)性采取(qǔ)適(shì)當(dāng)的(dí)技術措施(shī)
。同(tóng)時(shí)，應滿足(zú)項目(mù)建(jiàn)設(shè)單位的企(qǐ)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，規範(fàn)的要(yào)求
。

數據中心供(gōng)配(pèi)電(diàn)係統(tǒng)設計應遵循(xún)分區(qū)，分級(jí)的(dí)原則，同一功(gōng)能區域內(nèi)的(dí)各(gè)類設備的供電(diàn)可(kě)靠性(xìng)，應能保(bǎo)證(zhèng)所有(yǒu)設(shè)備能夠按(àn)照該(gāi)區域標準的(dí)要(yào)求運行，並將(jiāng)供(gōng)配(pèi)電係統(tǒng)局部(bù)故障(zhàng)的影響麵控製(zhì)在(zài)盡(jìn)可能小(xiǎo)的範圍
。

數據中心用(yòng)電(diàn)負(fù)荷(hé)密(mì)度(dù)高，總量大，其供配(pèi)電係統(tǒng)設計(jì)中(zhōng)應(yīng)充(chōng)分運(yùn)用(yòng)成熟(shú)有效(xiào)的(dí)節能措施，降(jiàng)低供配(pèi)電係統的損耗(hào)
。

4，數(shù)據(jù)中(zhōng)心(xīn)機房(fáng)供配電係統(tǒng)需求分(fēn)析

隨著信(xìn)息技(jì)術的(dí)迅速發展和互聯網的(dí)普(pǔ)及，社會(huì)各界(jiè)對信息(xī)係統(tǒng)的應用(yòng)越(yuè)來越廣泛，信息(xī)和數據量呈幾何(hé)級增長，由此對數據中(zhōng)心的需求(qiú)日益增加，對(duì)數據中(zhōng)心(xīn)的要求也(yě)不斷(duàn)提(tí)高，信(xìn)息設(shè)備(bèi)功能(néng)越來越強(qiáng)，功率密(mì)度越(yuè)來越(yuè)高(gāo)
。數(shù)據中(zhōng)心設(shè)備(bèi)機(jī)櫃用電負(fù)荷(hé)由以前的2kVA/台，提(tí)高到(dào)3kVA/台，4kVA/台，甚至更(gēng)高
。機房(fáng)單位麵(miàn)積(jī)的(dí)平均(jūn)用(yòng)電(diàn)負荷(hé)也(yě)由(yóu)1kVA每(měi)平方，提高(gāo)到(dào)1.5kVA每平(píng)方，2kVA每平方，甚至(zhì)更(gēng)高
。

數(shù)據中心(xīn)用(yòng)電負荷的統(tǒng)計應(yīng)分(fēn)為兩(liǎng)個(gè)層次，即：UPS供電係統(tǒng)負荷(輸出)和市電供(gōng)電係(xì)統負(fù)荷(hé)
。市電供(gōng)電(diàn)係(xì)統負(fù)荷(hé)(輸出)的(dí)統(tǒng)計主要(yào)包(bāo)括：UPS供(gōng)電(diàn)係統(tǒng)(輸入)，機房精密空調係統(tǒng)，機房照明及建(jiàn)築(zhù)電氣設(shè)備等
。UPS供(gōng)電(diàn)係(xì)統負(fù)荷(輸入)＝供電負(fù)荷+充電(diàn)負(fù)荷
。機(jī)房精密(mì)空(kōng)調(tiáo)係(xì)統負荷(hé)＝N台(tái)主用(yòng)空(kōng)調機(jī)組(zǔ)額定(dìng)負荷容量(liáng)×負(fù)荷率(shuài)
。UPS供電(diàn)係(xì)統(tǒng)負(fù)荷(輸出)的(dí)統計主要包括：計算機設備(bèi)，服務器，存(cún)儲(chǔ)，網絡設備，小(xiǎo)型機等，在(zài)負荷設備明確時，按(àn)設備數(shù)據統計(jì)，具(jù)體負荷設備不明確時，按設(shè)備(bèi)機櫃(guì)平均(jūn)負(fù)荷統計
。設備機(jī)櫃數量也不明(míng)確時，可按機房麵(miàn)積平(píng)均(jūn)負荷(hé)估計(jì)
。

在(zài)發(fā)熱量較(jiào)大的(dí)情況下，如果(guǒ)柴油(yóu)發(fā)電(diàn)機未能及時啟動而(ér)導致精(jīng)密空調失電(diàn)停止工作(zuò)超過3分(fēn)鐘，機櫃(guì)內服(fú)務(wù)器(qì)溫度(dù)將會急(jí)劇(jù)升高(gāo)而(ér)宕機(jī)，因此在可靠(kào)性要求(qiú)比(bǐ)較(jiào)高的(dí)情(qíng)況(kuàng)下(xià)精密(mì)空(kōng)調也可由UPS提供不(bù)間(jiān)斷(duàn)電源，在(zài)柴(chái)油發(fā)電機啟動(dòng)前利用剩(shèng)餘(yú)冷(lěng)凍水繼續(xù)保持(chí)機櫃(guì)氣流循環(huán)散熱(rè)，直到發(fā)電(diàn)機全部(bù)啟動(dòng)
。

5，數(shù)據中心(xīn)機房供配電係統(tǒng)設計

5.1 供配(pèi)電(diàn)係統(tǒng)的布置(zhì) 

數(shù)據中心(xīn)機(jī)房供(gōng)配電(diàn)係統主要(yào)設(shè)備有：UPS，電(diàn)池，配(pèi)電櫃(guì)和(hé)柴(chái)油發(fā)電機等
。這(zhè)些設備單(dān)位占(zhān)地(dì)麵積，重(zhòng)量大，對於(yú)這些設備(bèi)的(dí)擺放位(wèi)置(zhì)既要考慮功(gōng)能(néng)上(shàng)的(dí)需求，又(yòu)要(yào)考慮空(kōng)間和(hé)承(chéng)重(zhòng)的(dí)需要(yào)，還要(yào)考(kǎo)慮對外界的危害
。

數據中(zhōng)心(xīn)機(jī)房(fáng)供電係(xì)統應(yīng)有獨立的配電(diàn)間，變(biàn)配電所，UPS 電(diàn)源機房(fáng)應靠(kào)近設備機(jī)房(fáng)(負荷(hé)中心)布置，這樣能(néng)保證(zhèng)從(cóng)UPS輸(shū)出到(dào)用(yòng)電設備(bèi)之間(jiān)的壓降(jiàng)和損耗盡(jìn)可能的小
。UPS 電源(yuán)主機，配(pèi)電(diàn)櫃(guì)與蓄電(diàn)池(chí)組是否需要分隔，按照(zhào)數(shù)據中心等(děng)級的(dí)要求決(jué)定(dìng)，另(lìng)外(wài)還需要(yào)考慮到UPS屬於大型設(shè)備(bèi)，重(zhòng)量比(bǐ)較大，噪聲(shēng)大(dà)，需(xū)要(yào)擺(bǎi)放在一個承重(zhòng)比較好(hǎo)，並且不(bù)影響辦公和休(xiū)息環(huán)境(jìng)的地(dì)方(fāng)
。配(pèi)電櫃位(wèi)置的(dí)選(xuǎn)擇(zé)，主要考慮功(gōng)能(néng)上(shàng)的(dí)需(xū)求(qiú)，配電櫃(guì)應在滿(mǎn)足功能(néng)分(fēn)區的基礎上，盡(jìn)可能靠(kào)近供電(diàn)負載(zǎi)
。發電機房(fáng)宜設置在(zài)地麵一(yī)層，當(dāng)發電機房設(shè)置於地下層時(shí)，應特(tè)別注意進，出風通道能否(fǒu)滿(mǎn)足要(yào)求(qiú)，應注(zhù)意發(fā)電機組儲(chǔ)油裝置（日(rì)用油(yóu)箱(xiāng)，儲油罐）的消防(fáng)要求
。

變(biàn)配(pèi)電所，發(fā)電(diàn)機房，UPS電源機(jī)房均應留有(yǒu)足(zú)夠(gòu)的(dí)麵(miàn)積，可與(yǔ)設備機(jī)房(fáng)同(tóng)步發(fā)展，應對設備(bèi)機房(fáng)麵積擴(kuò)展(zhǎn)或設(shè)備機房(fáng)功(gōng)率(shuài)密度上(shàng)升(shēng)引起的(dí)供(gōng)電需求
。於非(fēi)專(zhuān)門(mén)設計用於數(shù)據(jù)中(zhōng)心的(dí)建(jiàn)築，應注(zhù)意其是否(fǒu)滿足設備安裝和綫路(lù)敷設(shè)的要求，包(bāo)括樓麵(miàn)荷(hé)載，淨高，抗震等(děng)級，耐火等級等方(fāng)麵
。

下圖為典(diǎn)型數據(jù)中心的供配電(diàn)係(xì)統示(shì)意圖(tú)，采用雙路110kV進綫(xiàn)，配(pèi)置10kV柴(chái)油發電機(jī)作為自備應急電源(yuán)，UPS采(cǎi)用(yòng)冗(rǒng)餘供電(diàn)方式，末端(duān)精密配電(diàn)櫃和精(jīng)密(mì)空(kōng)調均采用UPS供(gōng)電(diàn)，提(tí)高數(shù)據(jù)中心運(yùn)行穩定性(xìng)，見(jiàn)圖(tú)1
。

圖1 數據中心典型(xíng)供配(pèi)電係(xì)統示(shì)意(yì)圖(tú)

5.2 供配電係(xì)統(tǒng)設計 
5.2.1 市電動力(lì)配(pèi)電(diàn)係(xì)統設(shè)計

為了提(tí)高數(shù)據中(zhōng)心供(gōng)電可靠(kào)性，減少(shǎo)電網(wǎng)故障的幹擾，大(dà)型數據(jù)中心(xīn)一般采(cǎi)用110kV甚至更高電壓(yā)等(děng)級市電電(diàn)源，根(gēn)據當地供電條件確定
。市電動力(lì)配電(diàn)主(zhǔ)要(yào)用於供(gōng)給機房精(jīng)密空調(tiáo)設備，普通照明和給(gěi)排風，維(wéi)修(xiū)插座，一般(bān)動力(lì)，UPS設(shè)備等
。市(shì)電動力配電一般由大(dà)樓總配(pèi)電(diàn)櫃(guì)饋出(chū)的動(dòng)力供配電係統(tǒng)，采(cǎi)用(yòng)50Hz交電(diàn)，380/220V三(sān)相五(wǔ)綫(xiàn)電(diàn)源，TN-S接(jiē)地方(fāng)式(shì)，零(líng)綫(xiàn)和地綫(xiàn)分開(kāi)設置且零地綫之間電壓小(xiǎo)於(yú)1V
。

一般(bān)可靠性要(yào)求(qiú)數據(jù)中心宜(yí)引(yǐn)入(rù)兩路市(shì)電(diàn)電源，條(tiáo)件受(shòu)限(xiàn)製時也(yě)可(kě)引(yǐn)入(rù)一(yī)路(lù)市電電(diàn)源
。引入兩(liǎng)路(lù)市(shì)電電源時，宜(yí)為(wéi)冗餘關(guān)係(xì)，也(yě)可作(zuò)為供電(diàn)容量擴展關係(xì)
。

每(měi)一路市(shì)電(diàn)電(diàn)源(yuán)的供(gōng)電容(róng)量(liáng)應(yīng)能(néng)滿足全部一，二級負(fù)荷的(dí)需求(qiú)，包(bāo)括UPS電源係(xì)統(tǒng)，機(jī)房精(jīng)密空(kōng)調(tiáo)，機房照明，蓄(xù)電池(chí)充電及(jí)建(jiàn)築設(shè)備中的一，二級(jí)負荷(hé)
。兩路市(shì)電(diàn)電源(yuán)的供(gōng)電(diàn)容量應(yīng)為(wéi)全(quán)冗餘(yú)，正常時(shí)應(yīng)同(tóng)時供(gōng)電(diàn)運行，兩路電(diàn)源在負荷設備輸入(rù)端自動切(qiē)換(huàn)
。

圖2 110kV變(biàn)電站或(huò)10kV開(kāi)閉(bì)所(suǒ)保護測控裝置配(pèi)置示(shì)意圖

市電動力(lì)配電櫃(guì)一般采用(yòng)放射(shè)式配電(diàn)直接(jiē)配(pèi)至各用電(diàn)設備或(huò)電箱，機房內所有(yǒu)動力配(pèi)電(diàn)綫纜需要設(shè)計(jì)橋架或鋼管(guǎn)敷(fū)設，市電(diàn)動力配電(diàn)櫃具有(yǒu)火(huǒ)警(jǐng)聯動保護功能，出(chū)現(xiàn)火警(jǐng)時可與消防係(xì)統聯動及(jí)時(shí)切(qiē)斷(duàn)電(diàn)源(yuán)，動力配(pèi)電(diàn)櫃，照明箱(xiāng)內的開關和主(zhǔ)要元器件(jiàn)應(yīng)設置有效(xiào)的防(fáng)雷(léi)措(cuò)施
。

表1 110/10kV變(biàn)電(diàn)站和10kV開(kāi)閉所(suǒ)，變電所保護測控裝置(zhì)選(xuǎn)型表

圖3 0.4kV配電櫃測(cè)控(kòng)裝(zhuāng)置(zhì)配置示意圖

表2 0.4kV配電櫃(guì)測控(kòng)裝置選型表

5.2.2自(zì)備應急電源(yuán)係統設計  

數據中(zhōng)心(xīn)一(yī)般采(cǎi)用柴油發(fā)電機組作(zuò)為自(zì)備應急電源，對(duì)於大(dà)型，高(gāo)等(děng)級(jí)數據中心也(yě)可(kě)以選擇(zé)可(kě)靠(kào)性高，輸(shū)出(chū)電(diàn)源(yuán)品質好(hǎo)，帶非(fēi)綫(xiàn)性負(fù)載(zǎi)能力(lì)強，體積小(xiǎo)，重量輕(qīng)的(dí)大功率(shuài)燃氣輪機(jī)發電(diàn)機組
。一般(bān)可靠(kào)性要(yào)求的數據(jù)中心宜配置一路自備應(yīng)急(jí)電(diàn)源，供電容(róng)量應能滿(mǎn)足全部(bù)一(yī)，二級負(fù)荷的需(xū)求(qiú)，包(bāo)括(kuò)UPS電源係統，機(jī)房空調(tiáo)，機(jī)房(fáng)照明，蓄電池充(chōng)電及建(jiàn)築設備中的(dí)一，二級(jí)負(fù)荷(hé)
。當(dāng)數據(jù)中心條(tiáo)件受限(xiàn)製(zhì)，且(qiě)市(shì)電(diàn)電源具有較高可靠性時(shí)，也(yě)可(kě)以(yǐ)部分(fēn)或全(quán)部(bù)采用(yòng)移動式發電機組作(zuò)為自(zì)備(bèi)應急電源
。發電機組(zǔ)燃料儲備量(liáng)應根據(jù)數據中(zhōng)心等級(jí)的(dí)要求(qiú)，結合(hé)市電(diàn)電源可靠(kào)性(xìng)，供油(yóu)可靠(kào)性(xìng)，消防要(yào)求綜(zōng)合決(jué)定，一般不宜少(shǎo)於發電(diàn)機(jī)組(zǔ)滿負荷運行(háng)8小(xiǎo)時的(dí)用油量
。

圖4 10kV柴油(yóu)發(fā)電機室保護測(cè)控(kòng)裝置(zhì)配(pèi)置示(shì)意圖

表3 10kV柴油(yóu)發電機保(bǎo)護(hù)測控(kòng)裝(zhuāng)置選型表

5.2.3 UPS供(gōng)配(pèi)電係統(tǒng)設(shè)計  
　　UPS配電主要(yào)用(yòng)於(yú)計算(suàn)機設(shè)備，服務(wù)器，小(xiǎo)型機，存(cún)儲，網絡設(shè)備(bèi)，保(bǎo)安監控(kòng)設備等
。UPS 電(diàn)源(yuán)係統(tǒng)輸(shū)出一般采(cǎi)用三級配(pèi)電方式：係統輸出配(pèi)電櫃－機(jī)房(fáng)配電櫃(guì)－機(jī)櫃配電(diàn)單(dān)元
。

UPS電(diàn)源(yuán)係(xì)統(tǒng)蓄(xù)電(diàn)池組(zǔ)容量的(dí)計算(suàn)方法(fǎ)有(yǒu)以下兩(liǎng)種(zhǒng)：

(1) 按負荷(hé)電(diàn)流計算
；

(2) 按(àn)負荷功率(shuài)計算
；

按負(fù)荷(hé)電流(liú)計算的結果是蓄電池組(zǔ)的總(zǒng)容量，然(rán)後(hòu)再選(xuǎn)擇(zé)單組蓄電池(chí)的容量和(hé)組(zǔ)數
。按(àn)負荷功率(shuài)計算的結(jié)果是選定容量規(guī)格的蓄(xù)電池組數
。兩(liǎng)種(zhǒng)計算(suàn)方法(fǎ)的(dí)結果可(kě)互相(xiāng)校(xiào)驗
。

對於(yú)單電(diàn)源輸入設備，即(jí)使已采用雙單(dān)元(yuán)冗(rǒng)餘UPS 電源係(xì)統(tǒng)，也宜將其連接(jiē)在其中一(yī)個單元上
。對(duì)於雙單元(yuán)冗餘(yú)UPS電源係統(tǒng)，可將(jiāng)其每個(gè)單(dān)元中(zhōng)的(dí)部(bù)分容(róng)量視為並(bìng)聯(lián)冗餘(yú)性質(zhì)
。對(duì)於需(xū)要(yào)雙回(huí)路供電的單(dān)電源(yuán)輸入設備(bèi)，宜(yí)在(zài)其輸(shū)入端(duān)設置(zhì)靜(jìng)態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關STS
。靜態(tài)轉換開關STS 的(dí)性能應能(néng)滿足(zú)其要求(qiú)，一(yī)般轉(zhuǎn)換(huàn)時間小於5～10ms
。

當(dāng)負荷(hé)設(shè)備(bèi)對(duì)零(líng)－地(dì)電(diàn)壓要(yào)求(qiú)較(jiào)高(gāo)時，可(kě)在(zài)機房配電櫃設(shè)置隔離變壓器(qì)
。有(yǒu)時候為保證UPS故障(zhàng)旁路後(hòu)輸(shū)出高質量電源，往往在(zài)UPS旁路(lù)輸出端(duān)設(shè)置隔(gé)離(lí)變壓器
。

數據(jù)中心UPS供配電係統一般采(cǎi)用(yòng)冗餘(yú)方式供電，很(hěn)少采用(yòng)單(dān)機供電(diàn)
。冗餘方式供(gōng)電(diàn)能在(zài)一(yī)台UPS設備(bèi)故障時，仍然能夠滿足機房(fáng)內重(zhòng)要設備(bèi)的用電需(xū)求，這是單機供電(diàn)所不能達(dá)到的
。從(cóng)冗(rǒng)餘式配置方案來(lái)看，常(cháng)用的有以(yǐ)下幾種方(fāng)式：

熱(rè)備份式(shì)冗(rǒng)餘UPS供(gōng)電方(fāng)式(shì) 

主(zhǔ)機帶負(fù)載(zǎi)，備機(jī)空載(zǎi)或帶非重要負(fù)載(zǎi)，備(bèi)機接入主(zhǔ)機(jī)的BYPASS(旁(páng)路)輸(shū)入端
。這(zhè)種方(fāng)式布(bù)置比(bǐ)較(jiào)靈(líng)活，不(bù)需要(yào)兩(liǎng)台UPS同(tóng)品牌，而且(qiě)不(bù)要(yào)增(zēng)加(jiā)額外輔(fǔ)助(zhù)電(diàn)路(lù)，不(bù)增(zēng)加(jiā)購(gòu)置(zhì)成本
。如果(guǒ)UPS主機發生(shēng)了(liǎo)故障，那麼(mó)UPS備(bèi)機(jī)需要(yào)接替全部負載，這(zhè)也就(jiù)意(yì)味(wèi)著設計時需要(yào)計(jì)算好(hǎo)UPS主(zhǔ)機故障時，UPS備(bèi)機所需承(chéng)擔的(dí)總負載
。此方(fāng)式(shì)的缺陷在(zài)於(yú)UPS備(bèi)機得(dé)具有(yǒu)階躍性(xìng)負(fù)載承載能力，無法對電(diàn)源係統(tǒng)進(jìn)行擴容，兩台容(róng)量不(bù)同(tóng)的UPS相聯(lián)，隻(zhī)能按(àn)*小的UPS容(róng)量(liáng)輸(shū)出
。

直接並(bìng)機冗餘UPS供電(diàn)方(fāng)式(shì) 

為克(kè)服(fú)熱備(bèi)份式(shì)冗餘(yú)供電係(xì)統(tǒng)的弱點，隨(suí)著(zhuó)UPS控(kòng)製技術的進(jìn)步(bù)，具有(yǒu)相同(tóng)額定(dìng)輸(shū)出功率(shuài)的UPS可直(zhí)接並(bìng)聯而形(xíng)成冗(rǒng)餘(yú)供(gōng)電(diàn)係統(tǒng)，為保證(zhèng)高質量的並機(jī)係統(tǒng)，各電(diàn)源間(jiān)需要保持同(tóng)頻，同(tóng)相(xiāng)，且各機均流
。此供(gōng)電(diàn)方(fāng)式瞬間過載(zǎi)能(néng)力(lì)強，能(néng)夠(gòu)自動均分功(gōng)率，係統(tǒng)互為主備(bèi)，提高供(gōng)電可(kě)靠性，電源(yuán)係統(tǒng)擴容(róng)方便
。但(dàn)是存在(zài)著環流(liú)，增(zēng)加(jiā)無(wú)功損耗，降(jiàng)低係(xì)統可(kě)靠(kào)性(xìng)，需(xū)增(zēng)加(jiā)額(é)外輔(fǔ)助電路，隨之而來是(shì)增(zēng)加(jiā)成本，增加故(gù)障點
。設(shè)計時，如2台互備，每台(tái)按(àn)照(zhào)50%帶(dài)載能(néng)力(lì)考慮(lǜ)，並聯(lián)的主(zhǔ)機越(yuè)多，單(dān)台主(zhǔ)機的(dí)帶載(zǎi)能(néng)力就越低(dī)
。

雙總綫冗餘供電(diàn)方(fāng)式 

雙總綫供電(diàn)方(fāng)式是(shì)采用(yòng)兩條(tiáo)總(zǒng)綫(xiàn)對後端設(shè)備(bèi)進(jìn)行供(gōng)電，每(měi)條(tiáo)總(zǒng)綫上(shàng)具(jù)有相(xiāng)同的一套(tào)UPS供電(diàn)方(fāng)式，消除(chú)可能(néng)出現(xiàn)在UPS輸出(chū)端與*終用(yòng)戶(hù)負(fù)載(zǎi)端之間(jiān)的(dí)“單點瓶頸(jǐng)"故障隱患(huàn)，以提(tí)高輸出電(diàn)源供電(diàn)係(xì)統的“容(róng)錯"功(gōng)能
。此供(gōng)電方式(shì)能夠在(zài)綫(xiàn)維護，在綫(xiàn)擴(kuò)容，在(zài)綫升(shēng)級，改善了重要總(zǒng)綫(xiàn)的可用(yòng)性(xìng)，滿足了(liǎo)雙電(diàn)源(yuán)用(yòng)電設備的(dí)需求，真正實(shí)現了(liǎo)7×24×365運(yùn)行的(dí)目標(biāo)
。但是雙總(zǒng)綫冗餘供電方式相當(dāng)於搭建了兩(liǎng)套前述供(gōng)電方(fāng)式的回(huí)路，需(xū)要(yào)增(zēng)加2倍以(yǐ)上的(dí)成本(běn)
。同時(shí)，為(wéi)滿(mǎn)足單電源設備的供(gōng)電需(xū)求，可(kě)在(zài)輸出(chū)端安裝STS，來保(bǎo)證供(gōng)電(diàn)輸出的(dí)可靠性(xìng)
。　　

UPS供電(diàn)係統是滿足(zú)數據中(zhōng)心供(gōng)電(diàn)可靠(kào)性(xìng)的(dí)核心部分，而(ér)蓄電池又是整個(gè)係(xì)統(tǒng)中(zhōng)*重(zhòng)要的組(zǔ)成(chéng)之一，是(shì)整個供電係(xì)統的(dí)“*後一道屏障"
。當(dāng)組串(chuàn)中的(dí)一(yī)隻(zhī)電池因過充(chōng)，過放等(děng)原因造成電池性能下降，電池(chí)內阻增大，會(huì)導致電池出(chū)現發(fā)熱，鼓(gǔ)包(bāo)等(děng)現(xiàn)象(xiàng)，將造(zào)成供電係(xì)統安(ān)全性(xìng)的(dí)整體(tǐ)下(xià)降，同時(shí)增(zēng)加蓄(xù)電池充(chōng)放電的損耗
。

圖(tú)5 數據(jù)中(zhōng)心(xīn)UPS和蓄電(diàn)池監測配置(zhì)示意(yì)圖(tú)

表4 數(shù)據中心(xīn)蓄電池監測(cè)選(xuǎn)型表

5.3 末端配電(diàn)係統

機(jī)房UPS，精密(mì)空(kōng)調(tiáo)電(diàn)源(yuán)係統輸(shū)入應設置專(zhuān)用(yòng)的(dí)輸(shū)入(rù)配電櫃
。電源係(xì)統輸(shū)入配電櫃應引(yǐn)接兩路電(diàn)源，自(zì)動切換
。UPS 電(diàn)源(yuán)主(zhǔ)機的主(zhǔ)電源(yuán)和旁(páng)路電源應分別引入，並宜由不同(tóng)的輸入(rù)配電櫃引接
。UPS電(diàn)源係統輸出應采用放射(shè)式(shì)，雙回路配(pèi)電方式(shì)
。UPS 電源(yuán)係(xì)統(tǒng)輸出(chū)應采用三相配電，末(mò)端(duān)分相，以利三相(xiāng)平衡(héng)
。

機(jī)房配電櫃，UPS電(diàn)源(yuán)櫃落(là)地安裝，動(dòng)力配電箱，照明(míng)配電(diàn)箱底邊(biān)距地1.4m牆上暗(àn)裝(zhuāng)，配電櫃(guì)及其他電(diàn)氣(qì)裝(zhuāng)置的底(dǐ)座應與建築樓地麵(miàn)牢(láo)靠固(gù)定(dìng)，並接地，機(jī)房(fáng)內(nèi)應(yīng)分別設(shè)置(zhì)維(wéi)修和測試用(yòng)插(chā)座，且有明顯區(qū)別標(biāo)誌，測試用電源插(chā)座(zuò)應由UPS供(gōng)電，維(wéi)修插座(zuò)由(yóu)市電供(gōng)電
。所有(yǒu)綫(xiàn)路的敷設(shè)是(shì)要以設備布局和(hé)設計(jì)圖紙(zhǐ)為(wéi)基(jī)礎進(jìn)行，設計(jì)時考慮(lǜ)供(gōng)電(diàn)距離盡量短，機房內(nèi)的電源綫，信號(hào)綫和(hé)通(tōng)信綫應分(fēn)別鋪設，不(bù)能共走同一綫槽，UPS電源(yuán)配電箱(櫃(guì))引(yǐn)出的配電綫(xiàn)路，穿(chuān)鍍鋅(xīn)鋼管，沿機房活(huó)動地(dì)板(bǎn)下(xià)敷設至各排(pái)網(wǎng)絡或(huò)服(fú)務(wù)器機櫃，使用插座(zuò)或(huò)工業連接器為(wéi)機(jī)櫃供電
。

5.3.1 精密配電(diàn)櫃

精(jīng)密配(pèi)電櫃是為(wéi)數(shù)據中(zhōng)心(xīn)的(dí)設備(bèi)機櫃提供電源的末端配(pèi)電設(shè)備，一般(bān)采用(yòng)雙(shuāng)回(huí)路(lù)供(gōng)電，電(diàn)源分別來自兩台(tái)冗餘(yú)的UPS，分為(wéi)交流(liú)和直流(liú)供(gōng)電(diàn)，一般放置(zhì)在(zài)機(jī)櫃(guì)陣(zhèn)列的(dí)兩(liǎng)端，也(yě)稱列頭(tóu)櫃，如(rú)圖6所示
。

圖(tú)6 ANDPF精密配電(diàn)櫃(guì)

安(ān)科瑞(ruì)精(jīng)密(mì)配電監控解決(jué)方(fāng)案針(zhēn)對(duì)精(jīng)密配(pèi)電櫃(guì)監控(kòng)數(shù)字(zì)化(huà)要求，方(fāng)案(àn)包(bāo)括交流（AC220V），直流（DC-48V/240V/336V）係統(tǒng)
。由(yóu)觸(chù)摸式(shì)液(yè)晶顯示屏(píng)，綜合(hé)信息處(chǔ)理主(zhǔ)機模(mó)塊，開關(guān)狀(zhuàng)態采(cǎi)集(jí)模(mó)塊，電(diàn)流(liú)互感(gǎn)器(交流)或霍(huò)爾(ěr)傳感(gǎn)器(qì)(直(zhí)流)采集(jí)單(dān)元模塊等組(zǔ)成(chéng)
。監(jiān)測兩(liǎng)路主進(jìn)綫和A+B雙麵(miàn)饋(kuì)綫(xiàn)回(huí)路電(diàn)量參數，開關狀(zhuàng)態，諧波含(hán)量，櫃內溫濕度等數據(jù)，可以在(zài)本(běn)地觸摸(mō)屏(píng)顯示，同時可以上(shàng)傳AcrelEMS-IDC數據中(zhōng)心能效管(guǎn)理(lǐ)係統顯示(shì)和報警(jǐng)
。產品(pǐn)方案見表5
。

表5 精(jīng)密(mì)配電(diàn)櫃(guì)數(shù)字化(huà)方(fāng)案產品(pǐn)選型(xíng)

5.3.2 智慧(huì)母(mǔ)綫(xiàn)槽(cáo)

近年來隨(suí)著數據中心建(jiàn)設(shè)的快速(sù)發(fā)展，智能(néng)母綫槽的方案運用越來越多
。相比(bǐ)傳統精(jīng)密配(pèi)電櫃，數據中心(xīn)母綫槽(cáo)架(jià)空鋪(pū)設，具有安(ān)裝(zhuāng)檢修方便，不占地，散熱快，易增(zēng)容等(děng)優(yōu)勢(shì)
。母(mǔ)綫槽(cáo)通(tōng)過始端箱(xiāng)從(cóng)前端UPS取電，以母排(pái)係(xì)統組成(chéng)輸電(diàn)結(jié)構，采(cǎi)用(yòng)即插(chā)即用的方(fāng)式(shì)，通過插接(jiē)箱(xiāng)給(gěi)各個IT機(jī)櫃內的PDU供(gōng)電
。

圖7 智能(néng)母綫槽(cáo)數(shù)據(jù)采集(jí)方案示(shì)意圖(tú)

安(ān)科(kē)瑞(ruì)智能(néng)母綫(xiàn)槽(cáo)方案在始(shǐ)端(duān)箱和(hé)插接(jiē)箱(xiāng)內配置AMB100/AMB110監(jiān)測(cè)單(dān)元，測量(liáng)始端箱，插(chā)接箱(xiāng)電(diàn)壓，電流，頻率(shuài)，有功功率，無功功率，功(gōng)率因(yīn)數，有功電能(néng)，無功電能(néng)，諧波(bō)畸變，溫濕(shī)度，漏電(diàn)電(diàn)流(liú)等數(shù)據，可以通(tōng)過有綫(xiàn)或(huò)無(wú)綫方式傳(chuán)輸數(shù)據(jù)，在本地觸摸屏顯示(shì)，同(tóng)時(shí)可以上傳數(shù)據中心(xīn)能效管理(lǐ)係統(tǒng)，實現母(mǔ)綫(xiàn)槽(cáo)的數(shù)據(jù)展示(shì)和異(yì)常(cháng)預(yù)警
。

另外(wài)由(yóu)於母綫(xiàn)槽是由銅製母(mǔ)排搭接(jiē)而成，接(jiē)頭(tóu)部位可(kě)能(néng)會(huì)由於(yú)接觸(chù)不(bù)良(liáng)而異常發(fā)熱，所以需要對(duì)母(mǔ)綫(xiàn)槽(cáo)接頭溫度進(jìn)行實時(shí)監測，安科(kē)瑞(ruì)AMB200母綫(xiàn)接(jiē)頭(tóu)溫度監測裝置進(jìn)行接觸(chù)式(shì)測(cè)溫(wēn)，AMB300通(tōng)過紅外非(fēi)接(jiē)觸(chù)式測溫(wēn)方式(shì)監(jiān)測(cè)母綫溫(wēn)度(dù)，數(shù)據(jù)通(tōng)過(guò)有綫(xiàn)或無(wú)綫方(fāng)式(shì)傳(chuán)輸本(běn)地觸摸(mō)屏顯示(shì)，同(tóng)時可(kě)以上傳(chuán)數(shù)據(jù)中(zhōng)心(xīn)能(néng)效管(guǎn)理係統，實現母綫槽(cáo)溫(wēn)度的(dí)實時預警(jǐng)，設(shè)備選型(xíng)如表6所示(shì)
。

表6 智(zhì)能(néng)母(mǔ)綫槽(cáo)解(jiě)決(jué)方(fāng)案選(xuǎn)型表(biǎo)

5.4 數(shù)據中(zhōng)心(xīn)能效管理係統設(shè)計(jì)

AcrelEMS-IDC數(shù)據中心能效(xiào)管理(lǐ)係(xì)統(tǒng)搭(dā)建(jiàn)基於(yú)高，中(zhōng)，低(dī)壓配(pèi)電(diàn)係統，柴油(yóu)發電機(jī)，UPS的(dí)實(shí)時監(jiān)控和末(mò)端(duān)配電(diàn)係(xì)統數(shù)據(jù)采集(jí)的電力(lì)監控(kòng)，PUE分析以(yǐ)及動環監(jiān)測，幫助(zhù)數據中(zhōng)心管理者全(quán)麵了解數據(jù)中心(xīn)能(néng)源(yuán)運行(háng)情(qíng)況(kuàng)，並關注消(xiāo)防和電氣(qì)安全，及時預警(jǐng)異(yì)常(cháng)情況(kuàng)，保障(zhàng)數(shù)據(jù)中心(xīn)穩(wěn)定可(kě)靠(kào)運行
。除了(liǎo)變電站，柴油(yóu)發(fā)電(diàn)機和UPS運行監(jiān)控以外(wài)，特(tè)別(bié)是(shì)針(zhēn)對數據中(zhōng)心(xīn)的末(mò)端配(pèi)電環節(jié)，係統數據跟蹤(zōng)到每(měi)一(yī)個回路的電氣(qì)參(cān)數和開關狀(zhuàng)態，溫濕(shī)度數據等
。

圖(tú)8 數(shù)據(jù)中心(xīn)能效管理係統架(jià)構(gòu)圖

5.4.1 電(diàn)力監(jiān)控

監(jiān)控(kòng)110kV變(biàn)電站(zhàn)，10kV開閉所，10/0.4kV低(dī)壓變(biàn)配(pèi)電室配(pèi)電(diàn)係(xì)統(tǒng)運行(háng)情(qíng)況，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)，遙信，越(yuè)限報(bào)警，故(gù)障(zhàng)分(fēn)析，電(diàn)能質量(liáng)分(fēn)析，運(yùn)行報表(biǎo)等(děng)功能
。

5.4.2 設備監控(kòng)

監測柴(chái)油發電機，變壓(yā)器(qì)，UPS，蓄電池(chí)組(zǔ)，精(jīng)密配(pèi)電櫃，精(jīng)密空調的狀態以及(jí)運(yùn)行(háng)參數，並提供異常(cháng)預(yù)警(jǐng)，運行報表等功能
。

5.4.3 能耗分析(xī)

統計(jì)數(shù)據中心(xīn)總(zǒng)能(néng)耗(hào)，IT設備(bèi)能耗，製(zhì)冷(lěng)係(xì)統能(néng)耗，供(gōng)電係(xì)統(tǒng)能耗，照明(míng)及(jí)辦公(gōng)能耗等分項用能(néng)，並計(jì)算(suàn)CLF/PLF/PUE等能(néng)耗(hào)指標
。

5.4.4 環(huán)境監測

監測數據(jù)中心溫濕度(dù)，水(shuǐ)浸，蓄電(diàn)池內(nèi)阻，溫度，電壓，蓄電池(chí)間氫(qīng)氣濃(nóng)度等(děng)數據並提(tí)供(gōng)越限(xiàn)告(gào)警(jǐng)和聯動(dòng)控(kòng)製(zhì)
。

5.4.5 精(jīng)密配(pèi)電櫃或(huò)小(xiǎo)母綫(xiàn)運行監(jiān)測

係統監測精(jīng)密配電櫃或母(mǔ)綫(xiàn)槽(cáo)係(xì)統電氣接點(diǎn)溫度以(yǐ)及(jí)漏(lòu)電電(diàn)流(liú)，並設置(zhì)溫度，漏電(diàn)越(yuè)限告警(jǐng)，及(jí)時消除係統隱患
。係(xì)統(tǒng)監(jiān)測每(měi)路(lù)饋綫(xiàn)回路(lù)的(dí)電(diàn)流，功率，開(kāi)關狀態和(hé)用(yòng)電(diàn)量，還(huán)可以(yǐ)配(pèi)置溫度，濕度傳感器(qì)用於(yú)監(jiān)測綫路(lù)接(jiē)點溫度(dù)和櫃(guì)內(nèi)濕度，設(shè)置參數(shù)高(gāo)低越限(xiàn)告警(jǐng)，避(bì)免回路超負(fù)荷(hé)運行而導(dǎo)致意外斷電
。

5.4.6 故障預(yù)警(jǐng)

係統對(duì)數據(jù)中(zhōng)心(xīn)的故障(zhàng)類型進(jìn)行分(fēn)級分(fēn)類(lèi)處理，可(kě)以(yǐ)通(tōng)過語(yǔ)音，文字彈窗，短(duǎn)信等方(fāng)式(shì)提(tí)供(gōng)故障(zhàng)預警信號，並對故障(zhàng)進(jìn)行(háng)分類展(zhǎn)示(shì)
。

5.4.7 運維管(guǎn)理

係統(tǒng)為數據中(zhōng)心提供(gōng)設備管理和運(yùn)維管理功能(néng)，包括設備台(tái)賬(zhàng)，設備(bèi)保養，工(gōng)單管理，巡檢記錄，缺陷(xiàn)管理，搶修(xiū)記(jì)錄等功能，告別依(yī)靠手工記賬，降(jiàng)低(dī)人(rén)力和時間成(chéng)本(běn)
。

結(jié)束語(yǔ)

不同(tóng)用途或(huò)等(děng)級(jí)的(dí)數(shù)據(jù)中心(xīn)對可靠性的要求(qiú)不(bù)同(tóng)，直(zhí)接(jiē)關係到(dào)數據中心(xīn)的建設(shè)投(tóu)資(zī)和運(yùn)營(yíng)成本(běn)
。數(shù)據中(zhōng)心供(gōng)配電係(xì)統是(shì)數(shù)據中(zhōng)心*重(zhòng)要(yào)的基礎設施，應在(zài)數據(jù)中(zhōng)心(xīn)建設初期(qī)予以統(tǒng)籌考慮和(hé)全(quán)麵規(guī)劃(huá)，並(bìng)根(gēn)據數據中心對(duì)供電可(kě)靠(kào)性(xìng)的要求(qiú)，在供(gōng)電電(diàn)源(yuán)選(xuǎn)擇，供(gōng)配(pèi)電係(xì)統(tǒng)布置，供配(pèi)電係統(tǒng)結構(gòu)和形(xíng)式(shì)等方麵采(cǎi)取(qǔ)相應的(dí)技術(shù)措施
。同時，還(huán)應充(chōng)分(fēn)運(yùn)用(yòng)成熟有效的節能措(cuò)施(shī)和能效管理係(xì)統(tǒng)，降(jiàng)低供配電係統(tǒng)的損耗(hào)，減少運營成本
。