IDC機房供電系統組成形式的思考

李銳鳴

（廣東省電信規劃設計院有限公司，廣東廣州，528000）

0 引言

IDC（Intemet Data Center）機房為互聯網數據中心機房，其本身為電信級機房，供電系統消防、空調等運行維護設施和集中存放存儲設備、通信設備的大型機房是構成IDC機房的主要兩個部分，IDC可以向用戶提供信息化的數據存放托管、信息處理等相關服務。

1 IDC機房供電系統的架構

IDC機房自身的用電量相對較大，通常情況下，需要引入2路、4路或是6路的高壓市電，在滿足容量需求的前提下，需要設定一些的供電保障措施，根據兩路市電供應多個模組的形式可以讓電能得以提供，在模組中，兩路市電為高壓母聯或是低壓母聯形式。IDC機房整體供電系統通常包含了變壓器、高壓配電系統、高壓發電機組/低壓發電機組、低壓配電系統、高壓直流供電系統、UPS、二次配電系統和負載前段配電系統[1]。為讓IDC機房供電系統的運行更為可靠、安全，需要建立動環監控系統，對空調系統、供電系統各個環節進行實時監控，監控對象包含了關鍵開關、輸入輸出電壓、頻率、電流、蓄電池組電流等，如果超過閾值范圍，那么會進行及時警告，并做好保護工作。

2 IDC機房供電系統組成形式

2.1 一路市電一路UPS

一路市電一路UPS的IDC機房供電系統可以讓投資成本得到有效減少，能夠保證供電效率，同時，這種一路市電一路UPS的供電結構相對簡單，負載的適用性相對較好。如果市電正常，負載使用市電供電，也可一半負載使用UPS供電，在市電停電時，那么UPS負責供電全部負載，但這種供電系統也存在著一定缺點，為讓負載得到良好的適合性，需要有兩路電源引入，兩路電源可以相互作為備用，或是在UPS輸出配電上直接接入負載。這種系統為單電源數據設備，UPS掉電會對負載供電造成影響，如果市電與UPS設備同時發生故障，那么負載就可能斷電。

2.2 2N雙總線并聯冗余UPS

圖1 2N雙總線并聯冗余UPS結構形式

結合圖1，這種2N雙總線并聯冗余UPS的結構形式可以讓系統可靠性得到保障，不會有單點故障出現，共有兩路電源，可以互相作為備用，如果有一臺UPS設備有故障發生，那么在負載設備不會停止供電的前提下，可以在供電系統中很方便地連入修好故障的UPS。但這種IDC機房供電系統組成形式需要較高的投入成本，且需要的占地面積相對較大，同時，此種供電系統的帶載率相對較低。

2.3 N+1并聯冗余UPS

N+1并聯冗余UPS這種供電系統的結構相對簡單，需要的占地面積和投入成本都相對較少，如果發生市電停電現象，那么UPS的逆變器可以讓系統蓄電池電能逆變，變化為交流電實現負載供電，如果市電正常，那么可以逆變市電整流，讓負載得到使用。這種N+1并聯冗余UPS的供電系統在使用時，存在著單點的供電瓶頸，且在UPS設備發生故障時，維護人員很難對其進行在線維護，負載自身不論是一路電源配置還是兩路電源配置，供電系統可以讓供電保證不間斷。在此系統配置方案中，因為負載的增加，UPS容量會隨之增加，可以設置容量觸發機制，如果容量百分比到達某一水平，那么就可以對新的冗余模塊予以訂購，但UPS的容量大小和UPS電源模塊安裝難度大小呈正比關系，UPS房間普遍會預留出大型模塊的位置。

2.4 高壓直流供電系統

高壓直流供電系統在供電負載時，負載前端對每個負載都會進行雙路供電分配。此種供電系統的所需成本和占地面積相對較少，供電效率相對較高，在直流輸出端，蓄電池可以直接并聯，具有良好的供電可靠性，且其整流模塊可以由維護人員自行更換，具有良好的可維護性和擴容性。其缺點是負載供電必須為高壓直流系統，交流供電系統存在一定局限。

整流器會利用晶閘管與二極管把交流電變為整流橋，把交流電變換為直流電。在電網中，大容量開關電源會產生較大量的電流諧波，可能會讓電網受到污染，現階段，為讓整流器諧波得到有效抑制，其主要方法為無功功率補償、無源濾波、有源無功功率補償、有源濾波與功率因數校正技術等。高壓直流供電系統直流輸出測電壓相對較高，設備與人員的安全與其絕緣性息息相關，因此，還需要對直流側絕緣性進行時刻檢測[2]。

2.5 兩路高壓直流供電系統

負載對于IDC機房來說十分重要，利用兩路高壓直流供電系統具有良好的可靠性，此種供電系統沒有在直流系統輸出端直接接入蓄電池，不需要利用逆變器來完成轉換功能，維護人員可以對故障整流模塊進行自動更換，具有良好的可維護性和可擴容性，同時，這種兩路高壓直流供電系統無論負載自身是何種電源配置都可以得到靈活使用，但這種供電系統需要較大的占地面積和初期投入。以某個240V高壓直流供電系統為例，該系統結構如圖2所示，

結合圖2，該供電系統的輸入輸出端為雙總線配電模式，對雙電源負載，在市電停電之后，蓄電池可以向負載供電，可以對因逆變器故障造成的供電中斷事故予以有效避免，在負載增加之后，系統可以對直流供電柜予以擴容，也可以增加模塊，整體較為簡單。在該供電系統的各級之間，控制通斷的主體為空氣開關和熔斷器，在負載發生故障時，可以讓斷電范圍得到控制，讓故障損失得到減小。

圖 2 高壓直流供電系統結構圖

3 結論

一路市電一路UPS、2N雙總線并聯冗余UPS、N+1并聯冗余UPS、高壓直流供電系統和兩路高壓直流供電系統是IDC機房供電系統的幾種主要組成形式，無論供電系統形式如何，不間斷的能源供應且滿足負載需求都是供電系統的基本要求，結合實際情況，通過合理的選擇與維護，可以讓IDC機房的服務質量得到保障。

[1]王平.IDC機房供電系統組成形式探討[J].電信技術 .2017,(01)：75-78.

[2]毛文杰.通信運營商政企客戶機房供電系統優化設計[J].電信工程技術與標準化.2014,27(09)：34-39.