大型資料中心供配電系統設計論文
大型資料中心供配電系統設計論文
摘要：大型資料中心一般包含計算機系統、綜合佈線系統、供配電系統、空調系統、安全系統、環境監測系統等,具有組成複雜、裝置眾多、安全要求高等特點。供配電系統主要是為大型資料中心提供持續、穩定的電力供應。大型資料中心的供配電系統相對於一般建築要求更高，除了需要正常的市電供電，還必須配備柴油發電機、UPS不間斷電源等應急電源裝置，並採取防雷接地、防靜電等措施。本文從供配電系統概述入手,探討了大型資料中心供配電系統設計，以供參考。
關鍵詞：資料中心；供配電系統；設計
隨著科學技術的快速發展，資訊化建設不僅成為國家發展戰略，也日益受到各部門、院校和企業等單位的高度重視。作為資訊資料交流、處理的資料中心，其地位和作用也日益突顯。隨著計算機技術、網路技術、資訊科技等的廣泛應用，資訊化建設也起得了長足的進步，集大資料運算、儲存、處理等功能為一體的大型資料中心，已經成為資訊化建設的重中之重。大型資料中心不僅資料處理能力更強，對資料安全的要求也更高。供配電系統是大型資料中心安全執行的基礎和前提，直接影響到資料中心功能的有效發揮。因此，研究供配電系統設計，對於充分發揮大型資料中心效能有著重要的現實意義。
一、大型資料中心供配電系統概述
資料中心在某種程度上可以說是資訊化條件下的計算機機房，是資訊化建設的基礎工程，為各種業務提供安全、穩定的資訊支撐。大型資料中心機房中設定有大量的計算機、交換機、路由器等裝置，要求供電系統必須做到全程、全時、穩定、持續和安全保障。供配電系統本身又是大型資料中心必不可少的基礎性工程，為核心業務和其它系統的正常執行提供穩定的電力保障。大型資料中心供配電系統不是孤立存在的，而是一個交叉的系統，涉及到市電、開關電源、不間斷供電、發電機、防雷、防靜電等諸多裝置和環節，既相互聯絡又互相影響，這就對供配電系統設計提出了更高的要求，既要便於擴容、維護，又要具有很強的容錯力，同時從經濟性上講還應該有較高的價效比。
二、大型資料中心機房供配電系統設計要求
（一）設計標準和原則
一是設計標準。2009年我國實施的《電子資訊系統機房設計規範》，為資料中心的設計和建設提供了法規依據。資料中心的設計，首先需要確定機房等級，國內的資料中心分級規定將電子資訊系統機房劃分為A、B、C三級，並以該級別的標準體系來確定資料中心的設計標準。其次，要根據機房相應等級，來確定配套的供配電系統。二是設計原則。資料中心供配電系統設計要充分體現以資料中心為核心的設計思想，確保科學規劃、精心設計。按照立足現實、著眼未來、統一規劃、統一標準的指導方針，把資料中心的設計工作納入整體規劃之中。為此，大型資料中心的設計時必須遵循科學性、規範性、經濟性、安全性、穩定性和可擴充套件性等原則，確保設計工作實現科學化、標準化和規範化。
（二）設計需求分析
隨著大型資料中心資訊裝置功能越來越強，機房單位面積的平均用電負荷也相應提高，對供配電系統的要求也越來越高。資料中心設計必須以用電負荷為依據，用電負荷的統計主要包括市電供電系統負荷和UPS供電系統負荷。其中，市電供電系統負荷（輸出）主要包括：UPS供電系統輸入、空調系統、照明系統及建築電氣裝置等。UPS供電系統負荷（輸出）主要包括：伺服器、計算機、網路裝置和各種配套裝置等。[1]
三、大型資料中心機房供配電系統設計
（一）供配電系統裝置佈置
大型資料中心供配電系統主要包括開關電源、UPS電源、電池、配電櫃和柴油發電機等裝置。由於供配電裝置自身重量大，佔地面積大，因此設計時必須對機房空間和承重給予充分考慮。供電系統應配備獨立的`配電間和變配電所，UPS電源機房應靠近裝置機房並充分考慮地面承重。發電機房除了承重外，還要考慮噪音問題，因此最好設定在地下層或地面一層。同時，設計時還要充分考慮變配電所、UPS電源機房和發電機房預留面積，以利於滿足裝置擴容的需要。
（二）供配電系統設計
1.市電動力配電系統設計
市電配電主要供給空調、照明、給排風、插座、一般動力和UPS裝置等。根據可靠性原則要求，大型資料中心必須引入具有冗餘關係的兩路市電電源，且都能滿足全部一、二級負荷的需求。正常情況下，兩路市電電源必須同時為資料中心供電，並保持在負荷裝置輸入端自動切換的能力。市電動力配電櫃應採取放射式配電，並確保兩路配電線路分開鋪設，避免相互干擾和影響。同時，配電櫃的火警聯動保護功能應能正常啟動。
2.UPS供配電系統設計
UPS配電主要用於伺服器、計算機、網路裝置、監控裝置等。UPS系統通常採用“系統輸出配電櫃-機房配電櫃-機櫃配電單元”三級配電方式，蓄電池組容量的計算方法包括按負荷電流計算和按負荷功率計算兩種。大型資料中心UPS供配電系統一般採用冗餘方式供電，確保當一臺UPS裝置故障時仍能滿足重要裝置的用電需求。冗餘式配置通常採用三種方式：熱備份式、直接並機式和雙匯流排式UPS供電方式。設計時應根據大型資料中心供配電實際需求，以及三種冗餘方式的優、缺點，來決定採取哪種方式更為有利。
3.自備應急電源系統設計
大型資料中心自備應急電源一般採用柴油發電機組或者大功率燃氣輪機發電機組。根據可靠性原則，大型資料中心至少應配置一路自備應急電源，保證滿足全部一、二級負荷的需要。發電機組燃料儲備量一般應滿足發電機組滿負荷執行8小時。
（三）供配電線路敷設
電源線路敷設必須以裝置佈局和設計圖紙為基礎，設計時應保證供電距離儘量短，且強電和弱電線路不能同走一個線槽，一定要分開鋪設。UPS電源配電箱（櫃）引出的配電線路，宜穿鍍鋅鋼管並敷設至資料中心各相關機櫃，並使用插座或工業聯結器為機櫃供電。四、結語綜上所述，大型資料中心供配電系統是重要的基礎設施，其設計應納入資料中心建設統籌規劃。設計時應綜合考慮供配電系統作用的效發揮，並注重科學性、標準性、經濟性、可靠性、可拓展性等，確保大型資料中心供電安全、穩定、可靠。
參考文獻：
[1]李峰.資料中心供配電系統設計[J].通訊技術,2010,43(6):227-231,234.
[2]王志強.大型資料中心供配電系統設計研究[J].電信技術,2014,(4):32-37.