浙江大华技术股份有限公司 江苏南京 210000
摘要：数据中心供配电系统是一项技术性极强的系统结构，建设时需要全面考虑多方因素。设计方案时不光要考虑国家标准，还要考虑实际运用，保证供电的可靠性和稳定性。目前，数据中心供配电系统相关技术已经逐渐成熟，无论是设计原则还是产品质量都有一定的保证。
关键词：数据中心；电气系统；若干；热点问题；探讨
1、数据中心供配电系统设计概述
数据中心的运行时间是：全天24小时不停歇工作。特点是：用电量较大；可靠性要求较高；电源品质要求较高。最常见运用的是电力系统中对电能进行发、输、配、用中的配和用两个要求。而且最重要的是要与电力系统维持一样的水平。学过电气工程的一般都知道，在供配电系统里，功率一般都是单向在流动着的，即按照电源端到用户端的方向，通过利用一定的分配手段，达到它的目的，也就是把电力系统里的电能改变成用户所使用的用电设备可以利用的电能。按照目前的数据看，它的电压等级都会在在 35KV 或以下。因此对于供配电系统的设计，甚至于制定可行方案的话都应该考虑以下几点：第一，所具有的用电量多少；第二，负荷的性质；第三，周围区域供电的状况。
2、数据中心电气系统建设原则
（1）系统设计的先进性原则——在首先保证可靠性、安全性和可用性的前提下，尽量采用领先的技术和先进的设备。 (2）电气系统要确保系统的安全、可靠性原则——采用高可靠性标准进行电气系统的设计，使系统应具备在当前条件下和规定时间内完成规定功能的能力；(3）系统应该具备方便的可管理性原则——为了满足可管理性的要求，电气系统应具备比较强的集中式管理和可进行分布式实施的需要(4）系统应该具备较高的灵活性和满足未来发展的需要——电气系统应具有可持续发展的能力，并在系统上具有较大的灵活性。
3、数据中心供配电系统的设计要点
与工业建筑和民用生活方面的应用不同，数据中心供配电系统非常关键，是数据中心基础设施建设的核心部分，它是由诸多子系统共同组成的，具体包括柴油发电机、高压变配电、不间断电源系统、自动转换开关、UPS输入/输出柜、电气照明、精密配电柜、输入低压配电、防雷以及末端配电等子系统。
其中，不间断电源系统是指由电池组、逆变器和其他电路组成，能够提供持续、稳定、不间断供应电能的设备。不间断电源系统是供配电系统的心脏，它可以利用冗余技术满足不同用户的需求，可以根据数据中心的规模，来选择相应的供配电冗余设计。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆总而言之，不间断电源系统的设计，一方面要保证满足稳定性、安全性和基本需求，另一方面也要尽量控制投入成本。
传统数据中心使用的是工频不间断电源系统，而新型数据中心改用了功率因数和转换效率更高的高频不间断电源系统。这种系统不仅重量轻、效率高，而且非常节约成本和耗能，一般情况下，电源及不间断电源系统的供电方案有N+1系统、N 系统和 2N 系统三种模式。
3、新型数据中心供配电系统设计的注意要素
3.1、合理规划和布局供配电系统
通常情况下，供电系统的线路长度越长，损耗也就越大，如果电压是380V，且供电线路的电阻为10Ω，那么产生的损耗为14.44kW，用电量基本等同于高密机柜设备的两倍。因此，配电室和不间断电源系统之间以及精密配电柜与不间断电源系统之间的距离应尽量缩短，同时，以保证安全为前提，尽量使各级供配电设备的线路均为最短，从而有助于减少电缆传输过程中的电流消耗。
3.2、供配电单元的设计要坚持规范化
如果需要切换柴油发动机和市电，必须选用拥有旁路功能的ATS（自动转换开关），以从而保障检修自动转换开关时与切换电源不冲突。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。
3.3、加强对模块化不间断电源系统的应用
应用模块化不间断电源系统，就是在不间断电源系统主机系统的配置过程中严格遵循公司需求，然后以实际负荷为依据配置不间断电源系统模块，倘若负荷提高，可用热插拔的方式来增加功率相似的不间断电源系统板块。这样不仅有助于降低不间断电源系统的功耗，也有助于延长其运行生命周期。除了上述要素之外，还可以使用智能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。
3.4、优化不间断电源系统的并联方案
当前不间断电源系统中单机容量最大为1600kVA，无法满足大型或中型数字中心的应用需求，因此，为了提高容量和可靠性，还需要并联使用多台不间断电源系统，如果并联系统中某台或某几台不间断电源系统出现故障，其他不间断电源系统可以继续保持供电。而如果采用 N+1 的主备模式，会导致不间断供电设备闲置，而且并联状态下会出现环流问题，造成不间断供电系统自身损耗的增加；如果采用 2N的供电模式，一方面能够避免并联环流产生损耗，另一方面均衡各不间断供电设备，避免出现闲置和浪费现象。
总而言之，数据中心供配电系统规划设计中的科学性、合理性、可行性、安全性等会关乎到数据中心的运维效果。使用模块化弹性架构进行设计，以及利用相关的节能方法，不仅数据中心相关需求得以满足，而且供配电系统的损耗也会降低不少，数据中心供配电系统也将可以得到快速部署、简便扩展、高效低耗运维等效果。
参考文献：
[1]吴军，王宇.如何构建绿色数据中心[J].智能建筑电气技术，2016，10(06):21-23.
[2]潘永强.电能计量装置远程监控系统的研究[D].吉林大学，2016.
[3]李培煊，惠炜.银行数据中心的电气消防设计特点研究[J].技术与创新管理，2016，37(05):583-586.
[4]晏晶.数控机床电气控制与驱动系统的可靠性研究[D].电子科技大学，2016.
论文作者:方来留
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第36期
论文发表时间:2018/6/8
标签：系统论文; 数据中心论文; 不间断电源论文; 供配电论文; 电气论文; 设备论文; 电能论文; 《建筑学研究前沿》2017年第36期论文;