中國IDC產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟訊 為了提升數(shù)據(jù)中心行業(yè)對安全管控系統(tǒng)更加全面的認(rèn)識及技術(shù)的發(fā)展，加速推廣電能質(zhì)量管理系統(tǒng)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。中國數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟特于6月24日在京具舉辦“22011中國數(shù)據(jù)中心動力安全能效管理趨勢研討會” ，邀請國內(nèi)眾多資深專家就數(shù)據(jù)中心安全運維和電能質(zhì)量管理等議題進行深入交流和探討。

中國IDC產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟網(wǎng)作為中國數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟的官方指定媒體，對此次大會進行全程深入報道。

中訊郵電設(shè)計院教授級高工劉希禹教授表示，供電系統(tǒng)和能效的管理是有直接關(guān)系的，如果供電系統(tǒng)比較先進，那么搞能效安全管理可能就事半功倍。假如通訊供電系統(tǒng)有問題，或者是落后，或者是花了很多力量去進行安全管理，可能達的能效就事倍功半。

劉希禹指出，通信數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的組成，有兩部分組成，一是高壓壓供電系統(tǒng)，二是通信設(shè)備接口的通信電源系統(tǒng)。具體數(shù)據(jù)中心目前來說就有這兩部分組成，這兩部分缺一不可，而且每一個部分都不能忽略?，F(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的供電系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)可能沒達到最佳，或者存在著各種各樣的問題，假如有這種情況，應(yīng)當(dāng)及時按照設(shè)計規(guī)范要求進行優(yōu)化改造，優(yōu)化改造跟現(xiàn)在的安全節(jié)能管理是有關(guān)系的。

以下為中訊郵電設(shè)計院教授級高工劉希禹教授演講全文：

劉希禹：各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家，大家好！我來自中訊郵電設(shè)計院，也就是過去的郵電設(shè)計院，后來新興產(chǎn)業(yè)部郵電設(shè)計院，現(xiàn)在歸聯(lián)通的一個子公司，現(xiàn)在已經(jīng)搬回北京，中訊郵電總部就在濟南路，有什么事希望各位同仁多和我們聯(lián)系。

我今天非常感謝主辦單位能給我這個機會參加這樣一個盛大的研討會，讓我有機會跟各位專家學(xué)習(xí)。我看這個題目是“數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)設(shè)計和供電安全節(jié)能”，我院從50年代建院以來，一直承擔(dān)著通訊和數(shù)據(jù)，其中就包括電源，我今天主要從供電系統(tǒng)方面來談一談如何來進行動力安全能效管理。

從今天大會的主題來看，動力安全能效管理主要是用科學(xué)方法來管理現(xiàn)在的電源動力設(shè)備。為什么要探討供電系統(tǒng)呢？因為供電系統(tǒng)它和能效的管理是有直接關(guān)系的，如果供電系統(tǒng)比較先進，那么搞能效安全管理可能就事半功倍。假如通訊供電系統(tǒng)有問題，或者是落后，或者是花了很多力量去進行安全的管理，可能達的能效就事倍功半。

主要談這么幾個方面：一是數(shù)據(jù)中心通信供電系統(tǒng)的重要性；二是交流輸入電源系統(tǒng)的設(shè)計；三是數(shù)據(jù)中心傳統(tǒng)交流UPS供電應(yīng)用現(xiàn)狀；四是數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢；五是結(jié)束語，談一下對當(dāng)前供電系統(tǒng)的一些認(rèn)識。

第一、數(shù)據(jù)中心通信供電系統(tǒng)的重要性

通信數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的組成，有兩部分組成，一是高壓壓供電系統(tǒng)，二是通信設(shè)備接口的通信電源系統(tǒng)。具體數(shù)據(jù)中心目前來說就有這兩部分組成，這兩部分缺一不可，而且每一個部分都不能忽略。過去往往很重視UPS，跟通信結(jié)合的部分，但是忽略了前面的部分，這樣的話引起故障也非常非常多的。

原理是UPS從交流輸入電源系統(tǒng)取得電源，經(jīng)過適當(dāng)?shù)淖儞Q和調(diào)節(jié)，為數(shù)據(jù)通信設(shè)備提供穩(wěn)定可靠的電源。假如交流輸入電源有故障，這個時候首先利用UPS內(nèi)部的短時間備用電源，也就是蓄電池供電，如果長時間停戰(zhàn)，就由這塊來提供。

這張圖是一個簡單的電路圖，左邊這部分是告配電設(shè)備，高壓經(jīng)過變壓器到低壓，低壓跟油機進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換之后包括一般建筑負(fù)荷。右邊是通信電流，交流配電屏到UPS，再UPS輸出。

要求，要穩(wěn)定、可靠、安全供電，確保在任何時候都不斷電，兩部分都不能斷。具體來講，一個是供電安全，對數(shù)據(jù)設(shè)備的安全，另外對人生的安全；二是供電的高可用性，過去習(xí)慣用可靠性，那個還不能反應(yīng)真正的可用度；三是供電的高效。

為了達到這個要求，供電系統(tǒng)的設(shè)計是關(guān)鍵。整個供電系統(tǒng)每一個環(huán)節(jié)都不能忽略，從交通輸入電源，就是市電的引入、變電配電、備用發(fā)電機組以及到通信設(shè)備接口的電源設(shè)備，都要精心設(shè)計。其中最重要的是要解決好與通信設(shè)備接口的電源系統(tǒng)的設(shè)計。

現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的供電系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)可能沒達到最佳，或者存在著各種各樣的問題，假如有這種情況，應(yīng)當(dāng)及時按照設(shè)計規(guī)范要求進行優(yōu)化改造。優(yōu)化改造跟現(xiàn)在的安全節(jié)能管理是有關(guān)系的。

二、交流輸入電源系統(tǒng)的設(shè)計

一是市電的引入，《通信電源設(shè)計規(guī)范》把它分為四類，數(shù)據(jù)中心引入1類市電，當(dāng)引入1類有困難的時候，可以引入2類。

二是油機，油機關(guān)鍵是配置自動化的發(fā)電機組。引入1類市電的時候，配置一臺備用發(fā)電機組含義是指配置可以滿足全部負(fù)荷的無冗余的發(fā)電機組總?cè)萘俊Ｒ?類市電是可以用兩臺備用發(fā)電機機組含義指配置可以滿足全部負(fù)荷的有溶于的發(fā)電機組的總?cè)萘俊?/p>

三是高壓的轉(zhuǎn)換，兩路市電主備供電運行方式。變配電設(shè)備的選擇，高壓設(shè)備一般應(yīng)立足于國內(nèi)產(chǎn)品，要求技術(shù)先進，質(zhì)量可靠，運行安全，便于維護，體積小，一般用于固定式。變壓器對于電信來說，選擇干式變壓器。

四是低壓交流供電系統(tǒng)，設(shè)計原則是應(yīng)確保設(shè)備的供電質(zhì)量及供電的可靠性，低壓配電系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)工程總負(fù)荷容量。

低壓設(shè)計也有切換問題，在什么地方進行轉(zhuǎn)換？也可以在油機室內(nèi)進行轉(zhuǎn)換，也可以在電力機房內(nèi)轉(zhuǎn)換。低壓配電的選擇，除了低壓配電屏的結(jié)構(gòu)形式，最關(guān)鍵的是低壓電器元器件的選擇。

五是關(guān)注現(xiàn)有交流輸入電源系統(tǒng)優(yōu)化問題。據(jù)調(diào)查，現(xiàn)在有很多正在運行的通信局站，包括數(shù)據(jù)中心的高低壓供電設(shè)備都存在一定的問題，需要改造和優(yōu)化。

包括哪些？一是市電電源配置不規(guī)范的問題：表面上是兩路市電，但兩路市電上級來自同一個變電所或開閉所。表面上是兩路市電，但兩路市電的容量不相等。應(yīng)避免兩路市電電纜同溝直埋。

二是油機的容量不足問題：有一個顯性不足問題。還有一個隱形的不足，隱形故障更容易被維護人員忽視，原因主要有幾個，一是油機房的進風(fēng)口面積不足，導(dǎo)致進風(fēng)量只能滿足一臺機組的需要，直接影響機組的帶載能力；二是因為負(fù)載諧波電流過大，油機供電時直接導(dǎo)致發(fā)電機組的故障。三是儲油量不足；四是海拔、環(huán)境溫度的影響。

三是無功補償?shù)膯栴}：低壓無功補償電容器應(yīng)采取串聯(lián)電抗器，防止諧振發(fā)生。由于供電系統(tǒng)中諧波電流的存在，在某些情況下，會引起系統(tǒng)諧振，諧振發(fā)生時，產(chǎn)生過電流和過電壓，易燒毀接觸器、電容器。[!--empirenews.page--]

四是配電系統(tǒng)保護裝置選擇性動作的問題。

五是供電線路瓶頸問題：一是后期設(shè)計未考慮前期引入電纜截面的大小，出現(xiàn)電纜截面不夠用；二是在輸出垂直母線分支系統(tǒng)擴容負(fù)荷時未進行母線的核算；三是在擴容變壓器時易忽略高壓柜屏頂母線容量的核算；四是擴容時易忽略對前級開關(guān)容量的核對；五是交流電纜穿鋼管過墻的問題。

六是其他問題，走線，高低壓、交直流、電源線與信號線交叉、共用走線路的情況。

中大科慧里面做的非常好，我說的這些問題他都涉及到了，對于解決優(yōu)化都做到了。

三、數(shù)據(jù)中心UPS供電系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)中心UPS供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)中心是重要的關(guān)鍵負(fù)載，必須采用雙變換UPS，在實際應(yīng)用中多采用由雙變換單機UPS。

這是一個典型的數(shù)據(jù)中心采用的雙母線UPS供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，這里面包括一部分的低壓配電，ATS和油機轉(zhuǎn)，完了以后UPS輸出配電，UPS輸出配電屏經(jīng)過PDU輸出。

UPS和服務(wù)器的電源結(jié)構(gòu)圖，輸送到UPS，UPS輸送到PDU，再經(jīng)過基站，PSU的輸入、輸出，再經(jīng)過DC-DC以后，有5V、12V。

數(shù)據(jù)中心現(xiàn)有功電系統(tǒng)的主要問題：系統(tǒng)效率低。數(shù)據(jù)中心的UPS一般采用“N+1”并聯(lián)冗余系統(tǒng)，或“2N”和2的“N+1”雙母線系統(tǒng)，因此UPS單機的負(fù)荷率很低。假設(shè)N=1，每個單集UPS正常時的最大負(fù)荷率為N+1為50%，2N雙母線為50%。UPS系統(tǒng)存在單點故障，可靠性和可用性比較低。并聯(lián)冗余UPS的集中旁路開關(guān)，雙母線UPS系統(tǒng)中用于單電源負(fù)載的靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)都可能引起單點故障，而造成供電中斷。維護難度大，供電系統(tǒng)本身有缺陷，藝高人膽大，實際上藝很高單膽子也不大，就是因為供電系統(tǒng)本身存在缺陷。

關(guān)注現(xiàn)有UPS系統(tǒng)優(yōu)化問題：一是UPS供電系統(tǒng)方案不合理，重要機房沒有采用雙母線。采用N+1供電方案時，N太大了，也就是并聯(lián)臺數(shù)太高?，F(xiàn)在國外可以承擔(dān)6-8，可以更多，理論和實際都證明太高并不好，太高故障率越高，高到一定程度曲線就平了，投入了很多，得的很少。一般建議3-4臺比較好。另外單機容量過大，一般情況下不超過400KVA。許多UPS系統(tǒng)的輸入、輸出配電不合理。

UPS系統(tǒng)電池后備時間不足，不能和其他系統(tǒng)的后備時間匹配。不少UPS系統(tǒng)的電池后備時間達不到規(guī)范要求。

UPS系統(tǒng)電池并聯(lián)組數(shù)過多，局限于12V電池，或任由UPS廠家配置，造成每臺UPS多達5-6組的并聯(lián)，一個系統(tǒng)有十多組電池。UPS系統(tǒng)導(dǎo)線選擇不合理，沒采用阻燃電纜。UPS系統(tǒng)沒有考慮諧波治理。

四、數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

在上世紀(jì)末開始，國際電信能源界對于電信和數(shù)據(jù)通信供電系統(tǒng)發(fā)展趨勢進行了廣泛的研討和試驗，試驗的結(jié)果普遍認(rèn)為，將來比較理想的供電系統(tǒng)是高壓直流。本世紀(jì)中期開始，中國電信、中國移動、中國聯(lián)通都開展了HVDC的應(yīng)用，而且取得了很大的成績，發(fā)展很迅速。

通信高壓直流供電系統(tǒng)的概念，是將高壓直流電源直接供到通信設(shè)備的電源輸入端的供電系統(tǒng)。

實現(xiàn)高壓直流配電系統(tǒng)的基本條件：必須有專用的HVDC電源系統(tǒng)，服務(wù)器電源單位PSU應(yīng)接受HVDC，實現(xiàn)HVDC最大的挑戰(zhàn)是服務(wù)器、路由器等必須有HVDC輸入斷。HVDC供電電壓較低時，交流輸入的服務(wù)器也可直接接入HVDC，但不正規(guī)。相關(guān)的連接器、斷路器、接地等應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)安全要求。國外一定要搞專用的PSU，但是搞外的電壓比較高，一般都是350-400V，這樣的話，220V就不一定能做?，F(xiàn)在咱們國家搞的240V，直接送進去以后，里面能傳輸，但是節(jié)能效果肯定不如電壓高，國外到目前還沒有確定到底是哪一個，也沒有一個結(jié)論。

現(xiàn)在沒有標(biāo)準(zhǔn)，只有歐洲一個ETSI的標(biāo)準(zhǔn)，就是《EN300電信設(shè)備輸入端的電源接口》，它可以電壓高達400V的AC電流、DC電流和整流電源的供電，現(xiàn)在各國都不高于400V，美國、歐洲都在400V以下，但并不是220V。所以接口電壓的確定是比較關(guān)鍵的。

根據(jù)歐洲的標(biāo)準(zhǔn)和我國的電壓，我們國家交流電壓不一樣，這樣可以算出來，標(biāo)準(zhǔn)電壓是300V，電壓范圍是270VDC-350VDC。

五、結(jié)束語

一，為了保證供電安全和提高能效，供電系統(tǒng)應(yīng)符合設(shè)計規(guī)范要求。交流輸入電源系統(tǒng)和與數(shù)據(jù)設(shè)備接口的通信電源系統(tǒng)都應(yīng)處于最佳狀態(tài)。

二，加強數(shù)據(jù)中心動力安全能效管理，應(yīng)對現(xiàn)有供電系統(tǒng)進行優(yōu)化。

三，HVDC供電系統(tǒng)在供電安全和節(jié)能方面具有優(yōu)勢，是未來數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。我國HVDC供電系統(tǒng)發(fā)展迅速，取得了很大的成績，但仍處于研究試驗階段。

四，傳統(tǒng)的交流UPS的技術(shù)一直在不斷發(fā)展，近年來取得了很大的進步。無變壓器UPS的出現(xiàn)，先進的冗余技術(shù)、模塊化UPS和先進的蓄電池管理系統(tǒng)的采用，使供電安全得到加強。特別是具有多運行方式的雙變換UPS采用，使UPS的效率進一步提高。因此，傳統(tǒng)UPS存在的問題在一定程度得到解決。預(yù)計傳統(tǒng)交流UPS系統(tǒng)將會繼續(xù)使用相當(dāng)長的時間。

我就講這些，不當(dāng)之處請予以批評。