摘要：我国现如今已经全面进入到信息化时代，在这一时代背景下，数据中心的规模不断扩大，整体要求也越来越高。本文针对数据中心电气系统在建设过程中的一些关键性问题进行分析，为数据中心在应用过程中的可靠性和稳定性提供有效保障。
关键词：数据中心；电气系统；关键问题
由于数据中心的规模不断地扩大，数据中心对可用性的要求越来越高，系统也越来越复杂。虽然在数据中心电气系统中，设计方案和产品性能都得到了极大提高，但在实施过程中，因对产品性能了解不太全面或对规范的把握有些偏差，时常会发生一些对数据中心电气系统安全运行产生隐患的问题，在此进行简单的总结与分析。
1数据中心电气系统建设的基本原则
(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。为实现上述建设原则，在数据中心电气系统建设过程中，需采取各种措施及手段来保障数据中心功能的实现[1]。设计及建设中在充分利用传统电气技术的同时，很多的新技术、新理念不断涌现并得到实施，并得到很好的积极的效果。
2 UPS 双总线系统的使用
一般传统或简单的机房采用简单的UPS 设置方式，这种情况下一般来说设备不太重要，相当于国家标准《电子信息系统机房设计规范》（GB50174-2008）中 C 级机房或 B 级机房的标准，而现代数据中心的特点是设备越来越密集，规模越来越大，要求越来越高，相当于国家标准《电子信息系统机房设计规范》（GB50174-2008）中 A 级机房或国际标准 TIA942 中 Tier 4 或 Tier 3 的级别。其最基本的要求是实现数据中心关键设备的持续不断电，而传统的 UPS 配置模式 N 或N+1 的方式由于存在单点故障的环节，因此不能满足设备工作的要求。要想提高现代数据中心可用性，达到不断电的要求，其最基本的方法是实现系统的无单点故障，而 UPS 的设置是其中最关键的环节，因此在这种条件下，UPS 设备的双总线容错系统应运而生[2]。所谓容错系统就是为了满足同一功能，配置两套或者两套以上的相同配置的系统，在任何时候至少有两套系统在工作。按容错系统配置的场地设备，至少能经受一次该系统在出现突发的设备故障和认为失误操作时，不中断系统的运行。事实上不但是 UPS 系统实现系统冗余，前级配电柜及变压器等均设计冗余系统，这样保证了全系统没有任何单点（系统的单点故障不影响对生产用计算机负载的连续供电）。从大楼进线电源→高压配电柜→变压器→低压配电柜→ UPS 电源输入总柜→ UPS 电源→ UPS 电源输出总柜→ UPS电源分配柜→开关→电缆→插座等，从始至终均为 A、B 两组双备份。当其中一组 UPS 发生故障时，该组UPS 系统超负荷，则由另一组 UPS 承担全负荷，以满足计算机设备的正常运行。由于 UPS 配电系统各级配电柜与 UPS系统配套均为双备份，因此配电系统的任何元器件的故障不会影响机房的正常供电。对于只能接受单电源的计算机设备，UPS 配电采取增加无间断时间的静态切换开关，以保证这部分设备能在一组正在使用的 UPS 电源发生故障时，自动切换到另一组 UPS 供电，而不造成设备断电[3]。同时 A、B 两组 UPS 设备采取实体隔离的方式，布置在两个相互独立的房间内，不同的气体灭火分区。因此当其中一个房间火灾等意外情况的发生，不会影响到另一个房间系统的正常运行。这种设置能保障系统的高可靠性，提供系统的可用性。
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3智能监控配电柜的使用
由于现代数据中心 IT 设备如服务器等越来越多，因此传统的电力人工监控方式已逐渐不能满足要求，取而代之的是带智能监控功能的智能配电柜，这种监控系统的特点是能监控到每一个输出支路的开关状态以及电流电压等各种参数。它具有如下基本特点：实时监测功能：1) 各相交流电压和电流的有效值及零序电流；2) 各相交流谐波电压及电压谐波百分比 ( 包含到 21 次谐波 )；3) 交流频率、功率因数；4) 各相全波有功功率、无功功率、视在功率及合相全波有功功率、无功功率、视在功率；5) 各相谐波有功功率、无功功率、视在功率及合相谐波全波有功功率、无功功率、视在功率；6) 全波有功电能、无功电能及谐波有功电能、无功电能 ( 停电不丢失 )；8) 各支路电流真有效值；9) 各支路开关状态。
4关在线更换技术的使用
通过此技术的使用，可实现配电柜不断电情况下更换开关，大大减少系统修复时间，提高系统可用性。要想提高系统的可用型，一种是延长无故障时间，一种是缩短系统可修复时间。而开关在线更换技术正是缩短系统可修复时间的好方法。由于能实现在线更换，因此当一个开关需要更换时，所在的配电柜不需要停电，同时更换开关的速度也非常快。目前实现在线更换的技术有多种，这里只介绍一种：德国维纳尔母线技术。维纳尔母线系统是世界上先进的母线间距标准化的系统，应用于低压供配电开关设备及控制设备中，使母线起到既导电又能支持电气元件的作用。它通过标准的母线系统与标准的转换器，可使不同品牌、不同电流等级的断路器、接触器均可通过转接器同时挂于母线上，有很高的通用性，即使在很小的空间，也能最大限度提供使用的灵活性。可实现系统的在线更换功能，大大降低系统的修复时间，提高电气系统的可用性。同时与传统的布线方式比较，维纳尔母线系统具有另外如下新的特点：a) 可实现调相——调节三相平衡；b)电气性能提高——母线不打孔连接、不损伤铜排材质、能避免打孔发热现象、热稳定性高、不存在连接隐患；c) 节省安装空间——载流排兼作安装支架，可节省安装空间；d) 安装快捷、方便——挂接安装、装卸方便，省时省力；e) 减少布线，易维护——便于更换元件及增加回路；f) 外观漂亮——排线简单、线路简洁清晰、整齐。
5智能照明的使用
由于现代数据中心中监控中心或运维中心对灯光具有较高的要求，一则为不同工作场景的需要，另外为节能的需要，因此现代数据中心中监控中心或运维中心宜设计智能灯光系统。灯光场景设置灯光场景的变化，要根据人的舒适程度和现场应用的实际需求来不断设计和调整。在一般应用情况下，根据监控中心或运维中心工作的 24 小时连续性且白天和晚上对照度的需求又有所不同，考虑到节能增效又极大地满足基本要求，可以预设几种场景：可分为监视模式、研讨模式、视频模式、准备模式、休息模式、清扫模式等。根据不同模式，调节不同的场景，在满足不同场景工作的同时，有效地节约了大量能源。
6结束语
在现代数据中心的建设过程中，还包含着非常多的新型技术，比如电池监控等，这些技术在实际应用过程中，不仅可以推动现代数据中心的建设和发展，而且还能够从根本上实现能耗的有效控制。
参考文献：
[1]吴建军.企业级云数据中心绿色节能机房电气设计研究[J].自动化应用,2017(09):3-5.
[2]史海疆,李兴林.大型数据中心电源系统设计探讨 访悉地国际设计顾问有限公司电气总工李兴林[J].电气应用,2016,35(12):6-8.
[3]杨晓花.A级数据中心供配电系统设计若干问题 访悉地国际顾问有限公司设计副总裁、机电业务技术中心电气总工李兴林[J].电气应用,2014,33(19):6-9.
论文作者:余孟妮
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/24
标签：系统论文; 数据中心论文; 电气论文; 母线论文; 功率论文; 设备论文; 在线论文; 《电力设备》2018年第32期论文;