数据中心的配电设计分析

1、数据中心的配电设计分析日期：2011-08-25 09:55:41来源：深圳市建筑设计研究总院有限公司蔡丹确李汉国摘要：分析不同等级的数据中心，以及不同建筑功能区域与不同功能用电设备的供电可靠性要求，制定不同的配电 策略.形成数据中心的供配电系统，进而分析高可靠性配电系统所能达到的可用性指标。标签：数据中心配电设计1引言数据中心是社会的信息化服务核心，广泛应用于通信、金融、商业等网络交易系统中，通常要求24h 不间断运行，具有极高的可靠性要求。数据中心可用性指标见表1。表I羊局毂别可用性梧弥 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痛晒1a?, fit53 rci rn5. 3 rrua为了保障数据中心配线架、交换机、服务器、存储器、精密空调、送排风机的不间断运转，首先需 要保障机度配电系统的可用性指标。本文总结一些大型数据中心的配电设计经验探讨高可靠性的设计思 路。律的慎was2机房电力负荷分析依据电子信息系统机房设计规范(GB501742008).根据数据中心的使用性质与管理要求，以及网络中断所 导致的经济损失与社会影响程度将其划分为A、B、C三级;根据不同机房级别，以及供配电系统设计规范 (GB5005295)的相关规定来确定系统供电要求，具体分析见表2。2鼓

3、据中心佝分级与如疤坚琅lab. 2 Cta*i-iil rrHlion and poicF diSiUrdHJliFi recujrRmmlw nf dala rnli?r配电要事A网系能垢桁中璋将道鹿大前染 济损失或公或场所恢序LJS鹿 st,例如：国家震rjttr信危 中计算呻。.大中械布帆场一 电白.电费自“应於指挥中心_KM：瓶应因配电款普敞障、曜群和粒峰屯辱致 暗f嫡息系统运析中断.该童辫雄薰， 漏反此出+两岛主供电算及劣苏网u 野用电为独尊电*瞿供一套皆雁电* = 主机击配电一采帛寿ffl候唁回曲或京屈吼力 虫居踞】何U役备供电未用专用UPSMJ&睡 电、巨为冗淼i颉损失奕公共械所

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5、储器等： 在主机房配置监控、操作、测试、打印、备品库等功能用房：在辅助用房设置办公、接待、休息、值班、安全、卫 生等配套用房：在支持区域设置变配电室、柴油发电机房、UPS室、电池室、空调机房、动力站房、消防设施用房、 消防和安防控制室等。为了保障网络系统的运行可靠性，建议区别对待主机房、辅助用房、支持区域的配电策略以 及信息网络设备与其他用电设备的配电措施。结合计算机站场地安全要求(GB/T9361 1998)、电子计算机 场地通用规范(GB28872000)、供配电系统设计规范的相关规定，针对不同区域的配电设备采取不同的配电 策略。见表3。表3敏冕中心的配电策昵Ijk. 3 di4nburi

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7、的要求，A级机房要求实现系统容错运行目标，要求至少能经受一次严重 的突发设备故障或人为操作失误而不影响系统持续运行，需要提供两套相互独立且互为备用的供电回路体系;B级机 房要求实现系统冗余运行目标.保障一条供电回路故障或维护不会导致系统运行中断需要提供一套备用供电回 路;C级仅要求满足正常工作需要的配电网路。因此，按照A级与B级机房的不同要求制定机房整体配电策略，分别 见图2、图3。土炀叽宝容摺配电莘饨图3 8级机房代朱堂宙.寤统在主机房中，信息系统设备采用专用的UPS系统配电，A级机房采用双路独立UPS系统实施冗余配电，每路采用两 组UPS机组并列运行实施容错配电机组电池后备时间2030mi

8、n。两组UPS电源在末端经由静态开关STS切换后供 给机房精密配电柜PDU,向信息系统设备供电，示意见图4。图4主扒房酬中示段图选用性能等级为G4级的备用柴油发电机组来满足计算机设备对电源频率、电压、波形的较高要求。不问断电 源选用在线式UPS系统、允许较大的输入电压波动、较高的输入功率因数、较低的输人谐波失真、具备远程监控与 电池检测功能。精密电源PDU配置带屏蔽隔离变压器与输入输出两级SPD，第一级SPD设置于低压总进线开关柜， 第二级SPD设置于UPS电源的电源进线柜，后续级SPD由PDU提供，有效抑制非线性负荷引入的谐波、浪涌电压。 自动切换装置ATS用于控制两路带有机械与电气双重联锁

9、的低压断路器，静态转换开关STS与UPS同步控制器配合使用来实现毫秒级切换.4主机房信息设备配电电系统可用性分析本系统为修复系统，可用性指标A=MTBF/(MTBF+MTTR)，平均无故障时间MTBF取值0、故障率A=1/0，平均修 复时间MTTR，为了简化分析计算过程，假设MTTR=5h、则修复率p =l/5=0.2。下面以A级机房为例，采用两路独立电源冗余输入，配套两组后备电源、2X(1+1)UPS不间断电源，使用PDU与STS设备，MTBF基本参数见表4.丁* 4 刊狷诂 MTJif pardjn&lers for compuirf gn 1 A诜备9好01低睥IO)h启俺?OO0 h戒

10、isomursLOOOh加t O0 hSTSJDOOOli儒 |000h可用性也可表示为A=p /（入+M ），串联系统有入小1+入2,并联系统有A=p （p +入 1+入 2）（p +入 1）-1（p +入 2）-1 o市电回路入1=1/100、后备发电机入2=1/2000,市电与后备发电机并联有A=99.98%,入=0.00004, 0 =25000h。ATS 切换开关入 3=1/15000, UPS 级前有入=0.00011, 0 =9090h, A=99.94%。UPS 输入级入 4=l/l800,UPS 电池组入 5=1/l000,UPS 输出级入 6=1/1800, UPS 设备级有入=0.00059,0 =1695h, A=99.7%o两套 UPS 并列运行 A=99.999%,入=0.000002, 0 =499995h。STS 静态开关入 7=1/10000、PDU 电源入 8=1/40000, UPS1+1 并列级有入=0.000037, 0 =27027h, A=99.98%。因此，UPS 系统 2（1+1）并列级有 A=99.9999%,入=0.0000002, 0 =5000000h。5结论数据机房是信息网络系统的核心.重要行业与市政服务系统的数据机房要求保障24h不间断运行，要求其配电 系统具有极高的可