數據中心機房供電系統探究

白太振

摘 要：整個數據中心機房的核心是數據中心的供電系統，是一些設備和支持設備都需要供電系統的支撐。科學合理的配電系統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，本文重點探討數據中心機房供電系統，結合當前高壓直流電源供電的情況，提出數據中心的供電方案。

關鍵詞：數據中心；機房；供電系統

互聯網中心簡稱“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等的功能。現階段，隨著通信網絡事業的發展和數據通信事業的發展，許多著名的網站都選擇互聯網中心這種供電服務模式，而且將基礎設施的供電和網絡管理都交給網絡中心進行托管。由此可見，IDC設備需要安全可靠的供電系統支持運行。因此，本文就當前互聯網中心的供電方式和直流供電系統的應用提出一些自己的意見與看法。

一、數據中心機房的供電需求

全球化的經濟模式要求數據中心必須提供365天24小時不間斷的供電服務。數據中心的供電系統必須保持24小時不間斷。因此，從這一點上來說，數據中心的供配電是機房最為重要的子系統。數據中心在建設階段，必須滿足配電設計的實際符合與規劃負荷之間的容量差別，并做好規劃設計，成分保證投資的產出比。根據數據中心的配電需求，必須注意到數據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存在的供電資源減少數據中心的投資力度。同時，數據中心自身的特點要求其規劃必須有一定的遠見，其供電方案不僅要滿足業務需求，而且還應當滿足數據機房設計的供電要求。結合當前和未來數據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換比率，從根源上減少供電設備的能源浪費情況。網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定的要求。

二、互聯網供電中心的現狀和存在的問題

（一）互聯網供電中心的現狀

當前互聯網供電中心采用UPS系統進行供電，在通信行業之中，UPS系統是不間斷交流的電源系統。隨著我國電子產業的快速發展，UPS系統經過了從6脈沖工頻機到12脈沖工頻機。經過高頻機的不斷完善，模塊化的UPS系統也應用在通信領域當中。在互聯網供電中心中，如果按照靜態UPS系統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，為了提高供電系統以及UPS系統系統的穩定，必須保證故障出現的概率最低。而UPS系統本身帶有容錯功能可以實現一要求。而且隨著UPS系統越來越成熟，在供電系統中的應用越來越廣泛。當前在供電系統中使用的都是雙變換的UPS系統，其模式主要使1+1雙機并聯冗余的系統和多機直接并聯的系統。一般情況下，在市電正常的情況之下，市電電源經過整流器變換可以轉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。如果市電出現故障，蓄電池就可以通過逆變器轉換為交流電。現階段，隨著互聯網數據中心的發展，為了實現供電的穩定與安全，在供電系統之中普遍采用雙變換或者“N+1”并聯冗余雙總線的供電方式。

（二）數據中心機房供電存在的問題

系統電路復雜。現階段，數據中心供電系統的內部控制比較復雜，主要包括控制、轉換和變換等各個環節，需要控制各個機臺互聯網數據中心輸出相同的頻率和幅值等，復雜的線路可能會出現更多的故障。

可靠性比較低。對于互聯網數據中心系統的單機來說，許多不能備份的系統單典故障就像同步的并機板和靜態開關以及輸出切換開關等，這些單點的故障可能會對整個通信系統產生影響。特別是供電系統瞬間的容錯能力。一旦主機過載保護切換到備機狀態，備機就會因為瞬間浪涌而產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擴容僅僅關注電壓的一個參數，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和維護模式現狀來說，發生災難性的掉電事件頻率會越來越大。

三、數據中心機房供電系統方案

（一）完善供電系統的設計理念

隨著供電技術水平的不斷提高，對IT系統也提出了不同的要求，在技術不斷提高的過程中，供電系統一直出現問題，隨著解決出現的問題，數據中心的配電設計理念也隨之的產生。因此，必須完善供電系統的設計理念，從單臺設備轉向機房供電設備系統，從供電的可靠性研究轉向配電的可用性，從提高供電系統到適應應用的變化，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，數據中心的供電系統設計雖然涵蓋運輸交流系統和不停電系統以及柴油發電機的系統，但是完善的設計理念對于數據中心機房供電系統有著重要的意義和作用。

（二）不間斷供電

根據數據中心分級的要求，可以采用不同的供電方案，在數據中心建設過程中，雖然并不明確數據中心真實的使用情況，但是在建設階段應當充分考慮數據中心建成之后的適應性問題。根據GB5-174-2008電子信息系統機房設計規范的要求，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。根據數據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定穩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不間斷供電，實現365天24小時不間斷供電。

四、結語

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

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