摘要：供配电系统是数据中心的重要动力来源，为数据中心的稳定运行提供可靠的电力能源，加强数据中心供配电系统的建设和维护对于保障人们的生活、工作质量具有重要意义。本文从设计原则和设计要求方面对数据中心供配电系统进行了简单分析，并对供配电系统的具体设计内容进行了分析，最后提出了几点优化措施提供参考。
关键词：数据中心；供配电系统；措施
引言
随着新型数据中心的发展，其功率密度变大，对供电的要求也随之增加，因此，科学合理地设计新型数据中心的供配电系统就尤为重要。大型数据中心供配电系统的优化设计和建设能够有效提高供电效率和质量，为人们提供优质的用电质量，同时促进社会生产力的进步和发展，所以，相关单位要重视大型数据中心供配电系统的建设工作。在大型数据中心供配电系统建设的过程中，要遵守数据中心供配电系统设计的原则，做好数据中心供配电系统的布置工作，以保证大型数据中心供配电系统建设方案的合理性和可行性，提高大型数据中心供配电系统的经济效益。
1数据中心供配电系统设计原则及要求
1.1设计原则
数据中心供配电系统设计应执行或参照执行国家和行业相关标准、规范，并可参考国外相关标准、规范，结合考虑数据中心用电负荷密度高、供电可靠性要求高等特性，采取适当的技术措施。同时，数据中心供配电系统设计应遵循分区、分级的原则，同一功能区域内的各类设备的供电可靠性，应能保证所有设备按照该区域标准的要求运行，并将供配电系统局部故障的影响面控制在尽可能小的范围。数据中心用电负荷密度高、总量大，其供配电系统设计应充分运用成熟有效的节能措施，降低供配电系统的损耗。
1.2设计要求
要做好数据中心的供配电系统的设计，要深刻理解数据中心业务对供配电系统的要求，概括起来主要是连续、稳定、平衡、分类这四项总体要求：第一，连续指电网的不间断供电，只要是在容忍区内的暂态电能质量的变化对计算机等信息设备损害可以忽略，也就是说一般的供电系统切换、电压跌落等控制在20毫秒以内是不会对设备造成损害；第二，稳定指要求供电电源的频率稳定，波形失真小，要求稳态电压的偏移值控制在±3%之内，一般市电供电很难满足，必须配备UPS；第三，平衡要求三相电源平衡，负载在三相之间平衡有利于保护供电设备及负载；第四，分类是指把IT设备及相关辅助设备按照供配电保障要求进行分级，这样可以在保证整个系统可用性不变的前提下降低成本。
2数据中心供配电系统设计方案
2.1市电动力配电设计
市电配电主要供给空调、照明、给排风、插座、一般动力和UPS设备等。根据可靠性原则要求，大型数据中心必须引入具有冗余关系的两路市电电源，且都能满足全部一、二级负荷的需求。正常情况下，两路市电电源必须同时为数据中心供电，并保持在负荷设备输入端自动切换的能力。市电电源选择一般采用10kV供电电压，但其供电容量有限。当数据中心中、远期规划用电负荷较大时，宜在建设初期就选择35kV及以上供电电压，以免供电容量不足成为数据中心发展的制约瓶颈。
2.2油机建设方案
图1并联冗余（N+1）配置系统结构图
在油机建设的过程中，要充分的考虑市电运行的情况。在大型数据中心供配电系统中，备用电源一般是10kV大容量通信专用自动化柴油发电机组。并联运行油机，并且在高压配电设备进线端切换有机电源和10kV市电电源，按照不同的机房级别，在遵守N+1原则的前提下，对配置的油机系统进行配置，形成并联冗余结构，如图1所示。从储油量对基地场地条件的标准和运行维护成本等角度出发，通常大型数据中心使用日用燃油箱和地下油库相结合的方法，对油机进行储油，同时，要以主用油机满载运行超过8h的储备标准，要求总储油量。
2.3UPS供配电设计
UPS配电主要用于服务器、计算机、网络设备、监控设备等。UPS系统通常采用“系统输出配电柜—机房配电柜—机柜配电单元”三级配电方式，蓄电池组容量的计算方法包括按负荷电流计算和按负荷功率计算两种。大型数据中心UPS供配电系统一般采用冗余方式供电，确保当一台UPS设备故障时仍能满足重要设备的用电需求。冗余式配置通常采用三种方式：热备份式、直接并机式和双总线式UPS供电方式。设计时应根据大型数据中心供配电实际需求，以及三种冗余方式的优、缺点，来决定采取哪种方式更为有利。
3数据中心供配电系统优化措施
3.1合理布置供配电系统
在供配电系统布置的过程中，首先要合理的选择变配电所和电源机房的布置位置，一般情况下，都是在设备机房附近的位置布置变配电所和电源机房。但是需要注意的一点是，每一个机房之间要间隔一定的距离，以保证每一个机房拥有足够的空间，以便人们可以及时的处理发生的事故，减小事故的影响范围。大型数据中心供配电系统布置时，更需要为每一个机房保留一定的空间，确保供配电系统布置的合理性和科学性，提高供配电系统运行的稳定性和安全性。要严格的遵守安全标准，在此前提下，开展机房设备的装置工作，并且进行线路的铺设工作，确保供配电系统的抗震指标和耐火等级符合标准，为供配电系统的安全运行奠定基础。
3.2规范供配电单元的设计
在切换柴油发动机和市电时，应选用具备旁路功能的ATS（自动转换开关），以保证检修自动转换开关时不影响切换电源。同时，不间断电源系统和数据中心动力设备的回路都应各自独立，前者为后者供电，并有手动和自动旁路装置，且应留有余量。此外，应使用精密配电柜对电子信息设备进行配电，同时配备电流监控、电压监控、防雷、远程通信以及报警功能，安装在用电设备附近，供配电系统还要具备可扩展性，便于预留容量以备用。使用智能PDU，通过运用网络化和智能化的技术手段，来精准计量和检测电气参数，并采用声光报警或短信通知等方式来对异常用电进行报警，帮助用户实时了解机柜电源体系的用电情况，进而科学计算PUE值。
结束语
总而言之，供配电系统的建设对于保障数据中心的运行质量至关重要，相关单位要加强对其供配电系统的设计和研究，全面分析设计原则和相关要求，从各个环节把控系统质量，提高供电电系统的稳定性、安全性、高效性，从而满足满足不同等级或用途数据中心的需求。
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[3]包昀毅.数据中心供配电系统设计[J].现代建筑电气，2010，1（06）：52-56.
论文作者:刘荣章,陈起
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/19
标签：数据中心论文; 供配电论文; 系统论文; 市电论文; 设备论文; 电源论文; 冗余论文; 《电力设备》2017年第24期论文;