数据中心供配电系统架构及解决方案-电子发烧友网

安科瑞任心怡

技术支持：安科瑞彭峰

摘要：数据中心供配电系统是为机房内所有需要动力电源的设备提供稳定、可靠的动力电源支持的系统；是数据中心日常运维的重大支出之一，在数据中心，供配电系统相当于一个人的“心脏和血管”，负责把能量输送到系统的每一台设备。一旦供配电系统出现故障，会导致IT设备断电宕机，产生经济损失和社会影响。故数据中心运维人员和管理者对数据中心的供配电系统是否正常运行尤为关注。

关键词：数据中心；供配电系统；配电监控；能效管理；

咨询：Acrel-RXY

1数据中心供配电系统架构

说到数据中心供配电系统，就不得不谈系统架构，关于数据中心供配电系统架构，GB50174 - 2017《数据中心设计规范》在附录“电气”中规定：A级数据中心应满足容错要求，可采用2N系统，也可采用其他避免单点故障的系统配置。

A级数据中心供配电系统主要有3种架构：2N、DR、RR。

1.1 2N系统

由两个供配电单元组成，每个单元均能满足全部负载的用电需要，两个单元同时工作，互为备用。

正常运行时，每个单元向负载提供50 % 的电能，当一个单元故障停止运行时，另一个单元向负载提供100 % 的电能。

这种多电源系统冗余的供电方式，克服单电源系统存在的单点故障瓶颈，增加了供电系统可靠性。但是由于设备配置多、成本高，通常情况下效率比N+X系统低。

1.2 DR系统

DR是Distribution Redundancy的简称，意思是分布冗余。

由N（N≥3）个配置相同的供配电单元组成，N个单元同时工作。将负载均分为N组，每个供配电单元为本组负载和相邻负载供电，形成“手拉手”供电方式。

正常运行情况下，每个供配电单元的负荷率为66%。当一个供配电系统发生故障，其对应负载由相邻供配电单元继续供电。

1.3 RR系统

RR是Reserve Redundancy的简称，意思是后备冗余。

由多个供配电单元组成，其中一个单元作为其它运行单元的备用。当一个运行单元发生故障，通过电源切换装置，备用单元继续为负载供电。

2数据中心供配电系统组成

这里我们说的“数据中心供配电系统”是从电源线路进用户起经过高/低压供配电设备到负载止的整个电路系统，将主要包括市电引入、变电站、高压配电设备——高压变配电系统、柴油发电机系统、自动转换开关系统、输入低压配电系统、不间断电源系统、列头柜/母线槽配电系统和机架配电系统。

2.1高压变配电系统

主要是将市电通过该变压器转换成380V，供后级低压设备用电。常规情况下，数据中心主要采用市电配电，一般可靠性要求数据中心引入两路市电电源，每一路市电电源的供电容量，都需要完全满足数据中心的全部电力需求，两路电源负荷设备输入端自动切换，正常时同时供电运行。

2.2柴油发电机系统

主要用作后备电源，一旦市电失电，迅速启动为后级低压设备提供备用电源。

2.3自动转换开关系统

主要是自动完成市电与市电或市电与柴油发电机之间的备用切换。

2.4输入低压配电系统

主要作用是电能分配，将前级的电能按照要求、标准与规范分配给各种类型的用电设备，如UPS、空调、照明设备等。

2.5不间断电源系统

不间断电源UPS，是一种将蓄电池与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电（交流电）的系统设备。主要作用是电能净化、电能后备，为IT负载提供纯净、可靠的用电保护。在数据中心，UPS一般采用一用一备容错配置，且任何一路都可以带起整个核心负载。

2.6列头柜/小母线系统

主要作用是将UPS输出电能的进行分配，将电能按照要求与标准分配给各种类型的IT设备。

2.7机架配电系统

主要作用是机架内的电能分配，通常是采用PDU来实现机架内服务器等IT设备的电能分配。

3数据中心供配电提供整体解决方案

3.1方案组成

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