IDC機(jī)房供電系統(tǒng)組成形式的思考

李銳鳴

（廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，廣東廣州，528000）

0 引言

IDC（Intemet Data Center）機(jī)房為互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心機(jī)房，其本身為電信級(jí)機(jī)房，供電系統(tǒng)消防、空調(diào)等運(yùn)行維護(hù)設(shè)施和集中存放存儲(chǔ)設(shè)備、通信設(shè)備的大型機(jī)房是構(gòu)成IDC機(jī)房的主要兩個(gè)部分，IDC可以向用戶提供信息化的數(shù)據(jù)存放托管、信息處理等相關(guān)服務(wù)。

1 IDC機(jī)房供電系統(tǒng)的架構(gòu)

IDC機(jī)房自身的用電量相對(duì)較大，通常情況下，需要引入2路、4路或是6路的高壓市電，在滿足容量需求的前提下，需要設(shè)定一些的供電保障措施，根據(jù)兩路市電供應(yīng)多個(gè)模組的形式可以讓電能得以提供，在模組中，兩路市電為高壓母聯(lián)或是低壓母聯(lián)形式。IDC機(jī)房整體供電系統(tǒng)通常包含了變壓器、高壓配電系統(tǒng)、高壓發(fā)電機(jī)組/低壓發(fā)電機(jī)組、低壓配電系統(tǒng)、高壓直流供電系統(tǒng)、UPS、二次配電系統(tǒng)和負(fù)載前段配電系統(tǒng)[1]。為讓IDC機(jī)房供電系統(tǒng)的運(yùn)行更為可靠、安全，需要建立動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)、供電系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，監(jiān)控對(duì)象包含了關(guān)鍵開(kāi)關(guān)、輸入輸出電壓、頻率、電流、蓄電池組電流等，如果超過(guò)閾值范圍，那么會(huì)進(jìn)行及時(shí)警告，并做好保護(hù)工作。

2 IDC機(jī)房供電系統(tǒng)組成形式

2.1 一路市電一路UPS

一路市電一路UPS的IDC機(jī)房供電系統(tǒng)可以讓投資成本得到有效減少，能夠保證供電效率，同時(shí)，這種一路市電一路UPS的供電結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，負(fù)載的適用性相對(duì)較好。如果市電正常，負(fù)載使用市電供電，也可一半負(fù)載使用UPS供電，在市電停電時(shí)，那么UPS負(fù)責(zé)供電全部負(fù)載，但這種供電系統(tǒng)也存在著一定缺點(diǎn)，為讓負(fù)載得到良好的適合性，需要有兩路電源引入，兩路電源可以相互作為備用，或是在UPS輸出配電上直接接入負(fù)載。這種系統(tǒng)為單電源數(shù)據(jù)設(shè)備，UPS掉電會(huì)對(duì)負(fù)載供電造成影響，如果市電與UPS設(shè)備同時(shí)發(fā)生故障，那么負(fù)載就可能斷電。

2.2 2N雙總線并聯(lián)冗余UPS

圖1 2N雙總線并聯(lián)冗余UPS結(jié)構(gòu)形式

結(jié)合圖1，這種2N雙總線并聯(lián)冗余UPS的結(jié)構(gòu)形式可以讓系統(tǒng)可靠性得到保障，不會(huì)有單點(diǎn)故障出現(xiàn)，共有兩路電源，可以互相作為備用，如果有一臺(tái)UPS設(shè)備有故障發(fā)生，那么在負(fù)載設(shè)備不會(huì)停止供電的前提下，可以在供電系統(tǒng)中很方便地連入修好故障的UPS。但這種IDC機(jī)房供電系統(tǒng)組成形式需要較高的投入成本，且需要的占地面積相對(duì)較大，同時(shí)，此種供電系統(tǒng)的帶載率相對(duì)較低。

2.3 N+1并聯(lián)冗余UPS

N+1并聯(lián)冗余UPS這種供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，需要的占地面積和投入成本都相對(duì)較少，如果發(fā)生市電停電現(xiàn)象，那么UPS的逆變器可以讓系統(tǒng)蓄電池電能逆變，變化為交流電實(shí)現(xiàn)負(fù)載供電，如果市電正常，那么可以逆變市電整流，讓負(fù)載得到使用。這種N+1并聯(lián)冗余UPS的供電系統(tǒng)在使用時(shí)，存在著單點(diǎn)的供電瓶頸，且在UPS設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，維護(hù)人員很難對(duì)其進(jìn)行在線維護(hù)，負(fù)載自身不論是一路電源配置還是兩路電源配置，供電系統(tǒng)可以讓供電保證不間斷。在此系統(tǒng)配置方案中，因?yàn)樨?fù)載的增加，UPS容量會(huì)隨之增加，可以設(shè)置容量觸發(fā)機(jī)制，如果容量百分比到達(dá)某一水平，那么就可以對(duì)新的冗余模塊予以訂購(gòu)，但UPS的容量大小和UPS電源模塊安裝難度大小呈正比關(guān)系，UPS房間普遍會(huì)預(yù)留出大型模塊的位置。

2.4 高壓直流供電系統(tǒng)

高壓直流供電系統(tǒng)在供電負(fù)載時(shí)，負(fù)載前端對(duì)每個(gè)負(fù)載都會(huì)進(jìn)行雙路供電分配。此種供電系統(tǒng)的所需成本和占地面積相對(duì)較少，供電效率相對(duì)較高，在直流輸出端，蓄電池可以直接并聯(lián)，具有良好的供電可靠性，且其整流模塊可以由維護(hù)人員自行更換，具有良好的可維護(hù)性和擴(kuò)容性。其缺點(diǎn)是負(fù)載供電必須為高壓直流系統(tǒng)，交流供電系統(tǒng)存在一定局限。

整流器會(huì)利用晶閘管與二極管把交流電變?yōu)檎鳂颍呀涣麟娮儞Q為直流電。在電網(wǎng)中，大容量開(kāi)關(guān)電源會(huì)產(chǎn)生較大量的電流諧波，可能會(huì)讓電網(wǎng)受到污染，現(xiàn)階段，為讓整流器諧波得到有效抑制，其主要方法為無(wú)功功率補(bǔ)償、無(wú)源濾波、有源無(wú)功功率補(bǔ)償、有源濾波與功率因數(shù)校正技術(shù)等。高壓直流供電系統(tǒng)直流輸出測(cè)電壓相對(duì)較高，設(shè)備與人員的安全與其絕緣性息息相關(guān)，因此，還需要對(duì)直流側(cè)絕緣性進(jìn)行時(shí)刻檢測(cè)[2]。

2.5 兩路高壓直流供電系統(tǒng)

負(fù)載對(duì)于IDC機(jī)房來(lái)說(shuō)十分重要，利用兩路高壓直流供電系統(tǒng)具有良好的可靠性，此種供電系統(tǒng)沒(méi)有在直流系統(tǒng)輸出端直接接入蓄電池，不需要利用逆變器來(lái)完成轉(zhuǎn)換功能，維護(hù)人員可以對(duì)故障整流模塊進(jìn)行自動(dòng)更換，具有良好的可維護(hù)性和可擴(kuò)容性，同時(shí)，這種兩路高壓直流供電系統(tǒng)無(wú)論負(fù)載自身是何種電源配置都可以得到靈活使用，但這種供電系統(tǒng)需要較大的占地面積和初期投入。以某個(gè)240V高壓直流供電系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，

結(jié)合圖2，該供電系統(tǒng)的輸入輸出端為雙總線配電模式，對(duì)雙電源負(fù)載，在市電停電之后，蓄電池可以向負(fù)載供電，可以對(duì)因逆變器故障造成的供電中斷事故予以有效避免，在負(fù)載增加之后，系統(tǒng)可以對(duì)直流供電柜予以擴(kuò)容，也可以增加模塊，整體較為簡(jiǎn)單。在該供電系統(tǒng)的各級(jí)之間，控制通斷的主體為空氣開(kāi)關(guān)和熔斷器，在負(fù)載發(fā)生故障時(shí)，可以讓斷電范圍得到控制，讓故障損失得到減小。

圖 2 高壓直流供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 結(jié)論

一路市電一路UPS、2N雙總線并聯(lián)冗余UPS、N+1并聯(lián)冗余UPS、高壓直流供電系統(tǒng)和兩路高壓直流供電系統(tǒng)是IDC機(jī)房供電系統(tǒng)的幾種主要組成形式，無(wú)論供電系統(tǒng)形式如何，不間斷的能源供應(yīng)且滿足負(fù)載需求都是供電系統(tǒng)的基本要求，結(jié)合實(shí)際情況，通過(guò)合理的選擇與維護(hù)，可以讓IDC機(jī)房的服務(wù)質(zhì)量得到保障。

[1]王平.IDC機(jī)房供電系統(tǒng)組成形式探討[J].電信技術(shù) .2017,(01)：75-78.

[2]毛文杰.通信運(yùn)營(yíng)商政企客戶機(jī)房供電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化.2014,27(09)：34-39.