IDC机房供电系统组成形式的思考

2018-03-21李锐鸣

电子测试 2018年2期

李锐鸣

（广东省电信规划设计院有限公司，广东广州，528000）

0 引言

IDC（Intemet Data Center）机房为互联网数据中心机房，其本身为电信级机房，供电系统消防、空调等运行维护设施和集中存放存储设备、通信设备的大型机房是构成IDC机房的主要两个部分，IDC可以向用户提供信息化的数据存放托管、信息处理等相关服务。

1 IDC机房供电系统的架构

IDC机房自身的用电量相对较大，通常情况下，需要引入2路、4路或是6路的高压市电，在满足容量需求的前提下，需要设定一些的供电保障措施，根据两路市电供应多个模组的形式可以让电能得以提供，在模组中，两路市电为高压母联或是低压母联形式。IDC机房整体供电系统通常包含了变压器、高压配电系统、高压发电机组/低压发电机组、低压配电系统、高压直流供电系统、UPS、二次配电系统和负载前段配电系统[1]。为让IDC机房供电系统的运行更为可靠、安全，需要建立动环监控系统，对空调系统、供电系统各个环节进行实时监控，监控对象包含了关键开关、输入输出电压、频率、电流、蓄电池组电流等，如果超过阈值范围，那么会进行及时警告，并做好保护工作。

2 IDC机房供电系统组成形式

2.1 一路市电一路UPS

一路市电一路UPS的IDC机房供电系统可以让投资成本得到有效减少，能够保证供电效率，同时，这种一路市电一路UPS的供电结构相对简单，负载的适用性相对较好。如果市电正常，负载使用市电供电，也可一半负载使用UPS供电，在市电停电时，那么UPS负责供电全部负载，但这种供电系统也存在着一定缺点，为让负载得到良好的适合性，需要有两路电源引入，两路电源可以相互作为备用，或是在UPS输出配电上直接接入负载。这种系统为单电源数据设备，UPS掉电会对负载供电造成影响，如果市电与UPS设备同时发生故障，那么负载就可能断电。

2.2 2N双总线并联冗余UPS

图1 2N双总线并联冗余UPS结构形式

结合图1，这种2N双总线并联冗余UPS的结构形式可以让系统可靠性得到保障，不会有单点故障出现，共有两路电源，可以互相作为备用，如果有一台UPS设备有故障发生，那么在负载设备不会停止供电的前提下，可以在供电系统中很方便地连入修好故障的UPS。但这种IDC机房供电系统组成形式需要较高的投入成本，且需要的占地面积相对较大，同时，此种供电系统的带载率相对较低。

2.3 N+1并联冗余UPS

N+1并联冗余UPS这种供电系统的结构相对简单，需要的占地面积和投入成本都相对较少，如果发生市电停电现象，那么UPS的逆变器可以让系统蓄电池电能逆变，变化为交流电实现负载供电，如果市电正常，那么可以逆变市电整流，让负载得到使用。这种N+1并联冗余UPS的供电系统在使用时，存在着单点的供电瓶颈，且在UPS设备发生故障时，维护人员很难对其进行在线维护，负载自身不论是一路电源配置还是两路电源配置，供电系统可以让供电保证不间断。在此系统配置方案中，因为负载的增加，UPS容量会随之增加，可以设置容量触发机制，如果容量百分比到达某一水平，那么就可以对新的冗余模块予以订购，但UPS的容量大小和UPS电源模块安装难度大小呈正比关系，UPS房间普遍会预留出大型模块的位置。

2.4 高压直流供电系统

高压直流供电系统在供电负载时，负载前端对每个负载都会进行双路供电分配。此种供电系统的所需成本和占地面积相对较少，供电效率相对较高，在直流输出端，蓄电池可以直接并联，具有良好的供电可靠性，且其整流模块可以由维护人员自行更换，具有良好的可维护性和扩容性。其缺点是负载供电必须为高压直流系统，交流供电系统存在一定局限。

整流器会利用晶闸管与二极管把交流电变为整流桥，把交流电变换为直流电。在电网中，大容量开关电源会产生较大量的电流谐波，可能会让电网受到污染，现阶段，为让整流器谐波得到有效抑制，其主要方法为无功功率补偿、无源滤波、有源无功功率补偿、有源滤波与功率因数校正技术等。高压直流供电系统直流输出测电压相对较高，设备与人员的安全与其绝缘性息息相关，因此，还需要对直流侧绝缘性进行时刻检测[2]。

2.5 两路高压直流供电系统

负载对于IDC机房来说十分重要，利用两路高压直流供电系统具有良好的可靠性，此种供电系统没有在直流系统输出端直接接入蓄电池，不需要利用逆变器来完成转换功能，维护人员可以对故障整流模块进行自动更换，具有良好的可维护性和可扩容性，同时，这种两路高压直流供电系统无论负载自身是何种电源配置都可以得到灵活使用，但这种供电系统需要较大的占地面积和初期投入。以某个240V高压直流供电系统为例，该系统结构如图2所示，

结合图2，该供电系统的输入输出端为双总线配电模式，对双电源负载，在市电停电之后，蓄电池可以向负载供电，可以对因逆变器故障造成的供电中断事故予以有效避免，在负载增加之后，系统可以对直流供电柜予以扩容，也可以增加模块，整体较为简单。在该供电系统的各级之间，控制通断的主体为空气开关和熔断器，在负载发生故障时，可以让断电范围得到控制，让故障损失得到减小。