数据中心供配电架构系统的分析

数据中心供配电架构系统的分析

何振蛟

盛京银行股份有限公司 辽宁 沈阳 110031

摘要：近年来，我国经济社会在快速发展，同时也推动了信息化的进程。互联网在人们生活中占据了重要的作用，当前社会各界在发展的过程中也逐渐应用到信息系统，为此创建数据中心对我国社会的发展有着十分重要的意义。

关键词：数据中心；供配电架构；系统；分析

引言

数据中心是指在一个物理空间内实现信息的集中处理、传输、交换、存储、管理。数据量的大量增长使得现有应用系统及存储容量难以适应企业需要。因此数据中心的大容量、高可靠性非常重要。供电供给是数据中心基础中的基础，数据中心发生的故障因素中，供电系统影响力是最大的，无论IT设备设计的多么精密、系统功能配置多么优越、可靠性多么高，一旦供电系统故障断电，再好的设备系统也无法再运转，下面就数据中心的三代供配电架构进行阐述。

1供配电系统的基本原则

在供配电系统的运行过程中，管理者和相关的工作人员务必要遵循如下基本准则，由此实现节能效果，具体来说。第一，秉持经济、适用的原则。在保证企业稳定运行的情况下，落实工厂供配电系统节能技术措施，从真正意义上减少供配电系统的运作成本，提升用电效率而不是单纯的为了节能而无法具有实践性。第二，秉持实事求的基本准则原则。为了达到利润最优的目标，企业应该结合自身情况，就要通过电能损耗的数据监控和分析找到存在损耗的源头，探寻针对性的节能措施，逐渐落实工厂供配电系统的节能工作。第三，秉持最优化的基本准则。伴随“生态文明建设”“绿色可持续发展”观念地逐步深化，我国在进行工厂供配电系统设计的过程中，会把节能降耗居于第一位，采取新型的技术手段，大范围地引入先进的节能、环保技术和设备，例如应用永磁接触器，电机变频控制节能技术等，达到缩减企业的电能损耗量的目的。

2数据中心传统供配电系统-不间断电源（UPS）

传统的数据中心通常的供配电系统架构组成主要由市电引入、后备电源（发电机组）、高压配电（开关柜）、变压器（通常为干式变压器）、低压配电柜、UPS（工频或者高频）及蓄电池、UPS输出配电柜、精密配电柜（猎头对）、机柜等组成。

2.1市电引入-高压配电

A级数据的中心应设计相互独立的两路市电电源，保证其中一路电源故障时，另外一路电源完好可用。两电源之间可设计备自投功能，在一路市电失电后，自动将失电侧负载切换到有电一侧，保证数据中心IT设备供电安全。高压开关柜的作用是引入的市电电能往下游用电设备分配，高压开关柜（数据中心通常为10kV电压等级）的组成以断路器、控制系统为主的电气设备，开关柜将各组成部分（保护系统设备、控制系统设备、测量部分设备）以及绝缘装置、导电母线、通流导体等部件在金属柜体内装配，是为电力系统中接受及分配电能的电力装置。

2.2UPS-蓄电池-UPS输出配电柜

UPS是不间断电源的一种，其含有储能装置，配置后备电池，以整流单元、逆变单元为主要结构的不间断电源设备。主要用于数据中心精密空调、弱电设备、应急照明设备、变频柜设备、IT设备提供不间断的电力供应。数据中心应用模式有并机和不并机2种，并机UPS常采用2N配置，电池组可在市电故障时提供15min的不间断电源，以满足数据中心双路市电失电后备用电源启动前IT负载设备不间断供电。

2.3精密配电柜-机柜

数据中心机房的机柜为服务器等IT设备的载体，为机柜供电的设备叫精密配电柜，精密配电柜是机房一列机柜最顶端的一个机柜设备，所以又叫为列头柜，在一列机柜最末端的称为列尾柜，精密配电柜的功能是对这一列机柜所带的交直流负载提供电源，精密配电柜可起到电能分配，数据的监控，数据的测量、设备的保护、设备的告警等功能。列头柜里边设计了很多断路器。机柜为IT设备的载体，IT设备的电源供给可采用2N配置，一路电源市电或线路故障后，由另一路电源提供全部电能。

3数据中心的电源

3.1市电电源的选择

正常情况下，市电电源的主用输出电压为10kV，可提供的全部小容量也有限。部分地区对用户用电量有明确规定：10kV输出电流电源开关由人员提供，更多用户能使用大容量。那么现有用户可以使用更高的电阻，而且必须使用35kV或110kV的电源电压值。当数据中心的实际情况基本运行时，所需的用电负荷远高于市电开关，这就需要更多的实际电源。整个运行过程中电源的输出电流至少为35kV，降低了数据中心因供电不足而基本运行电源的不稳定性，这将极大地影响数据中心在各子行业中的最终作用。在数据中心继续运行的实际情况下，当电源输入电压高于35kV时，需要调整数据中心的一些重要功能。正常情况下，在35kV电源输出电压下，数据中心可以在一栋大楼内提供更多的数据和信息内容管理工作。在连续运行的实际情况下，数据中心只需要更多的直接停电，就可以保证数据中心有更多的用电需求。

3.2合理选择电气设备和使采用先进技术

变压器是企业节能重点应该考虑的电气设备，变压器的损耗分为铜损和铁损，空载时的有功损耗一般近似于铁损，是固定不变的，负载时的有功损耗近似为铜损，是随着负荷的增大而增大的，所以首先应该坚持的原则是根据企业负荷，把变压器的容量选择在其经济运行范围内，避免造成“大马拉小”车现象，减少电能的损耗。同时，损耗较大的老式变压器在企业继续使用的现象是普遍存在的，这些老型号变压器长期使用存在安全隐患还具有高损耗的缺点，所以变压器更新换代对节能的作用是不容忽视的。其次，摒弃一些传统的陈旧设备和技术，在企业推广先进技术，虽然前期投入较大，但是从长远来说不仅提高企业电气设备的运行稳定，还大大节约了电能。例如将传统的电热管加热方式改为电磁感应加热锅炉能大大提高热效率，节约电能。在企业内部积极推进电动机变频控制技术，也是企业节能不容忽视的。最后，目前在企业内部大量使用的变频设备、镇流设备等一些非线性负载，由此产生的高次谐波产生的有功损耗是实际存在的，也必须引起重视的，企业可以选用抑制高次谐波的联结组别的变压器（如Dyn11联结组别）或采用有源滤波和无源滤波器来抑制谐波。

3.3减少工厂供配电系统损耗的管控措施

相关的负责人员还需要积极通过高效、合理的管控措施，把各项规章机制践行下去，在工厂内部从管理角度和培养浓厚的节能降耗氛围，从而让工厂中的每一个工作人员都具备较强的节能观念，可以归结为如下几点，具体来说：首先、强化管理。从管理角度出发，制定、建立各种节能管理办法和措施，强化员工的节能意识，在实际工作过程中监督各项制度的落实情况，采取奖惩机制，使职工更加主动的遵循各方面的规章制度，全面地调动他们的节能积极性。其次、加强数据的的分析对比。对工厂进行分区管理、分区甚至以更小单元进行计量，定期对采集的电能计量数据采取同比、环比的综合性对比分析，通过计量数据的变化，有针对性的找出影响电能损耗的敏感区域或单元，通过技术手段分析、判断损耗发生的原因，然后加以处理，达到节能降耗的最终目的。最后、定期进行监测、检查和维修。这就需要我们的工作人员不仅具有相应的技术水品还要具有很高的责任心、严格落实定期检查的制度。

结语

本文针对加油站电气设备安装的实际情况，结合防爆电气设备安装的标准化要求，从防爆电气安全运行着手，解析了防爆电气在安装过程中容易出错环节及采用的预防措施，希望对汽车加油站安全管理人员掌握防爆电气设备安装施工要求，进一步提高爆炸危险场所电气设备操作、维护保养人员的专业技能提供一定帮助。

参考文献

[1]李燕.数据中心供配电系统发展趋势分析[J].工程建设与设计,2020(10):31-32.

[2]卢敏,李海平.一种新型数据中心服务器供电架构的设计[J].通信电源技术,2020,37(07):107-109.