1、數(shù)據(jù)中心的配電設(shè)計(jì)分析日期：2011-08-25 09:55:41來源：深圳市建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司蔡丹確李漢國摘要：分析不同等級(jí)的數(shù)據(jù)中心，以及不同建筑功能區(qū)域與不同功能用電設(shè)備的供電可靠性要求，制定不同的配電 策略.形成數(shù)據(jù)中心的供配電系統(tǒng)，進(jìn)而分析高可靠性配電系統(tǒng)所能達(dá)到的可用性指標(biāo)。標(biāo)簽：數(shù)據(jù)中心配電設(shè)計(jì)1引言數(shù)據(jù)中心是社會(huì)的信息化服務(wù)核心，廣泛應(yīng)用于通信、金融、商業(yè)等網(wǎng)絡(luò)交易系統(tǒng)中，通常要求24h 不間斷運(yùn)行，具有極高的可靠性要求。數(shù)據(jù)中心可用性指標(biāo)見表1。表I羊局轂別可用性梧彌 Tfib. 1 AvaihLjit- bi Irvcl99/99. &9%四一峻簇咿gJOKt %0.

2、1%(k.OI%3. OOI 褊。一 000 1 光障H痛曬1a?, fit53 rci rn5. 3 rrua為了保障數(shù)據(jù)中心配線架、交換機(jī)、服務(wù)器、存儲(chǔ)器、精密空調(diào)、送排風(fēng)機(jī)的不間斷運(yùn)轉(zhuǎn)，首先需 要保障機(jī)度配電系統(tǒng)的可用性指標(biāo)。本文總結(jié)一些大型數(shù)據(jù)中心的配電設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)探討高可靠性的設(shè)計(jì)思 路。律的慎was2機(jī)房電力負(fù)荷分析依據(jù)電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范(GB501742008).根據(jù)數(shù)據(jù)中心的使用性質(zhì)與管理要求，以及網(wǎng)絡(luò)中斷所 導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失與社會(huì)影響程度將其劃分為A、B、C三級(jí);根據(jù)不同機(jī)房級(jí)別，以及供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范 (GB5005295)的相關(guān)規(guī)定來確定系統(tǒng)供電要求，具體分析見表2。2鼓

3、據(jù)中心佝分級(jí)與如疤堅(jiān)瑯lab. 2 Cta*i-iil rrHlion and poicF diSiUrdHJliFi recujrRmmlw nf dala rnli?r配電要事A網(wǎng)系能垢桁中璋將道鹿大前染 濟(jì)損失或公或場所恢序LJS鹿 st,例如：國家震rjttr信危 中計(jì)算呻。.大中械布帆場一 電白.電費(fèi)自“應(yīng)於指揮中心_KM：瓶應(yīng)因配電款普敞障、曜群和粒峰屯辱致 暗f嫡息系統(tǒng)運(yùn)析中斷.該童辮雄薰， 漏反此出+兩島主供電算及劣蘇網(wǎng)u 野用電為獨(dú)尊電*瞿供一套皆雁電* = 主機(jī)擊配電一采帛壽ffl候唁回曲或京屈吼力 蟲居踞】何U役備供電未用專用UPSMJ&睡 電、巨為冗淼i頡損失奕公共械所

4、秩序抽赴. 例如】胡厚金說中心，苗群并 有比喜埼憎三皆棉她以上派府 *;大中域中/髏肖,借 萩中Pi盛抄中心，嘎弁與關(guān) 通抖樣皙障出心-.村研墅所、 高等疑產(chǎn)-:夠陡.不應(yīng)的配電根春故it面導(dǎo)登電予姑由 矗埔也有中斯，遷凡余掐遍u 痛居郵分：兩略主偶電潭瓦為最用， 昔用電提我一霧務(wù)同電養(yǎng)n主機(jī)房配電J采用專用烽電薊排成幸割電力 斐壓尊*信亂攜尊果甩專用1M職皓佛 .用、互$如妣；來址泡電商股電，果本M唱布 Ct ；!.扉A盈、軋質(zhì)用在昵電役普正苦行情配下.應(yīng)理遷 電產(chǎn)信家境攵右不中聒不考思冗童-容情清施“數(shù)據(jù)中心是電子信息設(shè)備集中運(yùn)行的場所在主機(jī)房與網(wǎng)絡(luò)機(jī)房設(shè)置了布線設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、存

5、儲(chǔ)器等： 在主機(jī)房配置監(jiān)控、操作、測試、打印、備品庫等功能用房：在輔助用房設(shè)置辦公、接待、休息、值班、安全、衛(wèi) 生等配套用房：在支持區(qū)域設(shè)置變配電室、柴油發(fā)電機(jī)房、UPS室、電池室、空調(diào)機(jī)房、動(dòng)力站房、消防設(shè)施用房、 消防和安防控制室等。為了保障網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，建議區(qū)別對(duì)待主機(jī)房、輔助用房、支持區(qū)域的配電策略以 及信息網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與其他用電設(shè)備的配電措施。結(jié)合計(jì)算機(jī)站場地安全要求(GB/T9361 1998)、電子計(jì)算機(jī) 場地通用規(guī)范(GB28872000)、供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，針對(duì)不同區(qū)域的配電設(shè)備采取不同的配電 策略。見表3。表3敏冕中心的配電策昵Ijk. 3 di4nburi

6、&jj 皿出時(shí) fnr Hat* ecnier用電設(shè)備朋電址耕住用IL晶策郵1俏息瘡以注裔策用專用LTPS瑕回J.并勤備川力式供電唏念耳圣直控果用爵用1ES刑就踣憎后各方式供電設(shè)備豐機(jī)府正肯1炯墨星機(jī)荷采甩祖味皂就住電刑而初莊與支 種隊(duì)嫌卻刪一般值荷應(yīng)急陽嬲悻剖申專貝折采卅卜：嚀慎哈通機(jī)主帆居置姜員博1 -平用埔切秘 方式供由J富湫1毒十M Si360 xom* LI1* SEjUjS . -4 ui/ i Sj.uj P果用有用11昭單回昭格倩櫥力式供電T uu_r -rr橋耕京整負(fù)府重要愈荷果H雙回吟見蝶切幗5一短心俏所媼垂宜玉 執(zhí)有清防JL卷3機(jī)房配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范

7、的要求，A級(jí)機(jī)房要求實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)容錯(cuò)運(yùn)行目標(biāo)，要求至少能經(jīng)受一次嚴(yán)重 的突發(fā)設(shè)備故障或人為操作失誤而不影響系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行，需要提供兩套相互獨(dú)立且互為備用的供電回路體系;B級(jí)機(jī) 房要求實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)冗余運(yùn)行目標(biāo).保障一條供電回路故障或維護(hù)不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行中斷需要提供一套備用供電回 路;C級(jí)僅要求滿足正常工作需要的配電網(wǎng)路。因此，按照A級(jí)與B級(jí)機(jī)房的不同要求制定機(jī)房整體配電策略，分別 見圖2、圖3。土煬嘰寶容摺配電莘飩圖3 8級(jí)機(jī)房代朱堂宙.寤統(tǒng)在主機(jī)房中，信息系統(tǒng)設(shè)備采用專用的UPS系統(tǒng)配電，A級(jí)機(jī)房采用雙路獨(dú)立UPS系統(tǒng)實(shí)施冗余配電，每路采用兩 組UPS機(jī)組并列運(yùn)行實(shí)施容錯(cuò)配電機(jī)組電池后備時(shí)間2030mi

8、n。兩組UPS電源在末端經(jīng)由靜態(tài)開關(guān)STS切換后供 給機(jī)房精密配電柜PDU,向信息系統(tǒng)設(shè)備供電，示意見圖4。圖4主扒房酬中示段圖選用性能等級(jí)為G4級(jí)的備用柴油發(fā)電機(jī)組來滿足計(jì)算機(jī)設(shè)備對(duì)電源頻率、電壓、波形的較高要求。不問斷電 源選用在線式UPS系統(tǒng)、允許較大的輸入電壓波動(dòng)、較高的輸入功率因數(shù)、較低的輸人諧波失真、具備遠(yuǎn)程監(jiān)控與 電池檢測功能。精密電源PDU配置帶屏蔽隔離變壓器與輸入輸出兩級(jí)SPD，第一級(jí)SPD設(shè)置于低壓總進(jìn)線開關(guān)柜， 第二級(jí)SPD設(shè)置于UPS電源的電源進(jìn)線柜，后續(xù)級(jí)SPD由PDU提供，有效抑制非線性負(fù)荷引入的諧波、浪涌電壓。 自動(dòng)切換裝置ATS用于控制兩路帶有機(jī)械與電氣雙重聯(lián)鎖

9、的低壓斷路器，靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)STS與UPS同步控制器配合使用來實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)切換.4主機(jī)房信息設(shè)備配電電系統(tǒng)可用性分析本系統(tǒng)為修復(fù)系統(tǒng)，可用性指標(biāo)A=MTBF/(MTBF+MTTR)，平均無故障時(shí)間MTBF取值0、故障率A=1/0，平均修 復(fù)時(shí)間MTTR，為了簡化分析計(jì)算過程，假設(shè)MTTR=5h、則修復(fù)率p =l/5=0.2。下面以A級(jí)機(jī)房為例，采用兩路獨(dú)立電源冗余輸入，配套兩組后備電源、2X(1+1)UPS不間斷電源，使用PDU與STS設(shè)備，MTBF基本參數(shù)見表4.丁* 4 刊狷詁 MTJif pardjn&lers for compuirf gn 1 A詵備9好01低睥IO)h啟俺?OO0 h戒

10、isomursLOOOh加t O0 hSTSJDOOOli儒 |000h可用性也可表示為A=p /（入+M ），串聯(lián)系統(tǒng)有入小1+入2,并聯(lián)系統(tǒng)有A=p （p +入 1+入 2）（p +入 1）-1（p +入 2）-1 o市電回路入1=1/100、后備發(fā)電機(jī)入2=1/2000,市電與后備發(fā)電機(jī)并聯(lián)有A=99.98%,入=0.00004, 0 =25000h。ATS 切換開關(guān)入 3=1/15000, UPS 級(jí)前有入=0.00011, 0 =9090h, A=99.94%。UPS 輸入級(jí)入 4=l/l800,UPS 電池組入 5=1/l000,UPS 輸出級(jí)入 6=1/1800, UPS 設(shè)備級(jí)有入=0.00059,0 =1695h, A=99.7%o兩套 UPS 并列運(yùn)行 A=99.999%,入=0.000002, 0 =499995h。STS 靜態(tài)開關(guān)入 7=1/10000、PDU 電源入 8=1/40000, UPS1+1 并列級(jí)有入=0.000037, 0 =27027h, A=99.98%。因此，UPS 系統(tǒng) 2（1+1）并列級(jí)有 A=99.9999%,入=0.0000002, 0 =5000000h。5結(jié)論數(shù)據(jù)機(jī)房是信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心.重要行業(yè)與市政服務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)機(jī)房要求保障24h不間斷運(yùn)行，要求其配電 系統(tǒng)具有極高的可