数据中心UPS系统架构演进
UPS工作原理及简易结构图ppt课件

当市电正常时,主路由功率因素校正电路产生 逆变器工作所需的±370V直流电压,再经逆变 器DC/AC变化输出,另一路变换为110V直流 对蓄电池充电;当市电失去时,蓄电池经 DC/DC变换为±400V直流经逆变器输出。
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在线式UPS工作原理
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在线式UPS工作原理
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在线式UPS工作原理
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在线式UPS工作原理
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在线式UPS工作原理
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串并联式UPS技术
基本特点:
输入功率因素高0.99-1,谐波电流分量小<5%,对 市电利用率高;
双向隔离干扰能力强,除了一般的高频滤波器外,还 有构成电流源的DELTA变换器;
输出功率大; 效率高; 故障率低; 电流峰值大,对冲击负载适应能力强; 但缺点是:输出电压精度一般不如传统双变换高。
基本功能:控制输出电压、给蓄电池充电
DELTA变换器,由IGBT构成四象限脉宽调制变换器, 其为可变电流源,调整电池电压控制输入功率。
基本功能:控制输入电流幅值和电流正弦波形、控制电 池充电、调整输入功率因素、补偿输入输出之间差值。
DELTA变压器,用于UPS输入输出之间隔离,电流 相位、波形和幅值均由其控制。
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电力有源滤波技术
滞环比较控制,以指令电流与实际电流差值作为调 整信号,输入至具有滞环特性的比较电路中,输出 控制逆变器开关器件。
无差拍控制,全数字控制技术,利用前一时刻的指 令电流值与实际补偿电流值,根据空间矢量理论计 算出逆变器下一时刻开关模式。
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串并联式UPS技术
DC电容器,对直流总线上的高频电流纹波提供 能量储存,并且抑制电池上的电压纹波。
数据中心机房UPS供电解决方案

数据中心机房UPS供电解决方案随着信息化时代的发展,数据中心的重要性越来越凸显,为了确保数据中心的稳定运行,保证数据的安全和可靠性,UPS(不间断电源系统)供电解决方案成为数据中心建设中的关键环节。
一、UPS供电的重要性数据中心是企业重要的信息基础设施,它承载着公司的各种业务应用系统、大量的数据存储和处理,一旦停电,将造成严重的损失。
为了确保数据中心的持续稳定运行,UPS 供电解决方案必不可少。
UPS供电系统可为数据中心提供稳定的电力支持,确保在突发停电情况下保持设备的正常运行,并进行有序关机,保障数据的安全和完整性。
1. 双转换在线式UPS系统双转换在线式UPS系统是目前较为常见的一种供电解决方案,其特点是将输入的交流电源经过整流器转换为直流电池供电,同时并转换为交流供给负载。
在电网供电正常的情况下,UPS系统起到了一个过滤作用,稳压、稳频的电源特点。
在电网出现故障的时候,UPS系统立刻自动切换为内置的电池供电,对设备进行保护。
这种UPS系统可以大大减小因电网故障造成的影响。
2. 高密度UPS系统随着数据中心设备的不断增加,传统的UPS系统已经无法满足数据中心的用电需求,而高密度UPS系统则可以为数据中心提供更为稳定、高效的电力支持。
高密度UPS系统可以在相同的机架空间内提供更大的功率输出,帮助数据中心更好地应对不断增长的用电需求。
数据中心的用电需求可能随着时间不断增长,可扩展性UPS系统可以根据实际需要进行扩展,满足不同阶段的用电需求。
这种UPS系统可以为数据中心带来更高的灵活性和可靠性,帮助企业更好地应对未来的电力需求变化。
三、UPS供电应用案例1. 互联网数据中心金融数据中心承载着大量的金融交易数据和客户信息,对数据安全和可靠性有着极高的要求。
为了确保数据中心的持续稳定运行,金融数据中心通常会采用高密度UPS系统,确保数据中心能够应对不断增长的用电需求,保障金融交易的安全和稳定。
四、UPS供电解决方案的发展趋势1. 绿色环保随着人们对环保意识的不断提高,UPS供电解决方案也向着绿色环保的方向发展。
数据中心供配电系统架构

数据中心供配电系统架构数据中心供配电系统架构1. 引言为了确保数据中心正常运行并提供可靠的电力供应,一个完善的供配电系统是必不可少的。
本文档将介绍数据中心供配电系统的整体架构和各个组成部分的详细内容。
2. 数据中心电力需求分析2.1 数据中心负载需求分析2.2 数据中心电力密度分析2.3 数据中心容量规划3. 数据中心供电系统3.1 主电源接入3.2 主配电系统设计3.2.1 电源开关柜设计3.2.2 配电开关柜设计3.3 显性并行供电系统设计3.4 隐性并行供电系统设计4. 数据中心备用电源系统4.1 UPS系统设计4.1.1 UPS类型选择4.1.2 UPS容量规划4.1.3 UPS并联配置4.2 发电机组设计4.2.1 发电机组类型选择4.2.2 发电机组容量规划4.2.3 发电机组与UPS系统协同工作设计4.3 非常规备用电源设计4.3.1 可再生能源4.3.2 备用电池系统设计5. 数据中心配电系统5.1 配电回路设计5.1.1 低压配电回路设计5.1.2 中压配电回路设计5.2 配电柜设计5.2.1 低压配电柜设计5.2.2 中压配电柜设计5.3 配电线路保护设计5.3.1 过载保护5.3.2 短路保护5.3.3 接地保护6. 数据中心电力监控与管理6.1 电力监测系统设计6.2 遥控遥信系统设计6.3 电力管理系统设计附件:本文档所涉及的附件包括供配电系统的图纸、技术规范、设备清单等。
法律名词及注释:1. 供电:指向数据中心提供电力供应的行为。
2. 配电:指将输入电源进行合理分配,并提供给数据中心各个设备和部件使用的行为。
3. 主电源:指直接与电力公司的主网相连接的电源系统,为数据中心提供主要电力供应。
4. 备用电源:指在主电源发生故障或停电时,为数据中心提供备用电力供应的电源系统。
5. UPS:全称为不间断电源,是一种通过内部电池或蓄电池组提供电力,用于在主电源故障或停电时提供临时电力供应的设备。
某数据中心UPS供电系统在线升级改造设计方案分析

某数据中心UPS供电系统在线升级改造设计方案分析摘要:数据中心作为现代信息技术的核心基础设施,承载着大量的数据存储和处理任务。
而UPS供电系统作为数据中心的重要组成部分,对数据中心的稳定运行起着至关重要的作用。
随着数据中心负载的增加和技术的不断发展,对UPS供电系统的性能和可靠性提出了更高的要求。
因此,对数据中心UPS供电系统进行在线升级改造,以满足不断增长的需求和提高系统的可靠性和能效。
本文将对某数据中心UPS供电系统的在线升级改造进行设计方案分析,以期为数据中心运维人员提供一定的参考和指导。
关键词:数据中心;UPS供电系统;在线升级改造引言随着信息技术的快速发展和数据中心的普及,UPS供电系统在保障数据中心稳定运行方面扮演着至关重要的角色。
然而,随着数据中心负载的不断增加和技术的不断更新,原有的UPS供电系统可能无法满足日益增长的需求。
为了提高数据中心的可靠性、容量和能效,数据中心运维人员需要对UPS供电系统进行在线升级改造。
通过合理的设计方案,可以提高数据中心的供电系统的可靠性和能效,保证数据中心的正常运行。
1数据中心UPS供电系统的基本原理和结构1.1 UPS供电系统的作用和功能UPS供电系统在数据中心中扮演着至关重要的作用,其主要功能包括:第一,提供稳定的电力。
UPS供电系统可以在电网供电中断时提供稳定的电力,确保数据中心的设备和系统持续运行。
它可以通过电池储能和逆变器转换,将直流电转换为交流电,并提供给数据中心的负载设备。
第二,保护设备免受电力问题的影响。
UPS供电系统可以过滤电力中的噪声、波动和干扰,保护数据中心的设备免受电力问题的影响。
它可以提供稳定的电压和频率,确保设备正常运行。
第三,提供短暂的备用电源。
当电网供电中断时,UPS供电系统可以提供短暂的备用电源,以便数据中心的设备有足够的时间进行安全关机或切换到备用电源。
第四,实现电力管理和监控。
UPS供电系统通常配备有电力管理和监控功能,可对电力的使用情况进行监控和管理。
机房常见几种供电架构介绍

机房供电架构及 UPS 解决方案
6、模块化 UPS N+1 冗余,双路供电架构
市电
ATS 自动转换柜
发电机
线路一
输入总开关
200 模块化 UP模S 块 化 UP模S 块 化 UPS
线路二
输入总开关
模块化 UP模S 块 化
UP模S 块 化 UPS
输出总开关 A组 配 电 柜
输出总开关 B组 配 电 柜
UPS 2 200KVA
UPS2 输出
输出总开关 配电柜
双电源负载
单电源负载
其他负载
图 3 UPS 并机冗余 单路供电架构
机房供电架构及 UPS 解决方案
4、UPS 单机双路供电架构
市电
ATS 自动转换柜
发电机
线路一
输入总开关
200 UPS 1 200KVA
线路二 输入总开关
UPS 2 200KVA
UPS1 输出
UPS2 输入
UPS 2 200KVA
UPS2 输出
UPS3 输入
UPS 3 200KVA
UPS3 输出
UPS4 输入
UPS 4 200KVA
UPS4 输出
输出总开关 A组 配 电 柜
输出总开关 B组 配 电 柜
双电源负载 STS 自动转换开关
单电源负载
图 5 传统 UPS1+1 并机冗余 双路供电架构
双电源负载 STS 自动转换开关
单电源负载 图 6 模块化 UPS N+1 冗余 双路供电架构
机房供电架构及 UPS 解决方案
机房供电架构及 UPS 解决方案
数据中心几种常见的供电架构
1、UPS 单机,单路供电架构
数据中心供配电系统架构(2023最新版)

数据中心供配电系统架构数据中心供配电系统架构本文档旨在介绍数据中心供配电系统的架构设计,详细说明系统各个组成部分及其功能。
以下是文档的详细内容:⒈引言⑴文档背景⑵引言目的⒉供配电系统概述⑴供配电系统的定义⑵供配电系统的重要性⑶供配电系统的功能⒊前期规划与设计⑴系统规划⑵拓扑设计⑶设备选择⒋主配电系统⑴主配电开关柜⑵主配电柜划分⑶主配电系统组成⒌机房局部配电系统⑴ UPS系统⑵系统冗余设计⑶机柜级别配电⒍灯光与照明系统⑴照明系统需求⑵照明系统设计与布置⒎空调与制冷系统⑴空调系统需求⑵空调系统设计与布局⑶制冷系统⒏电缆布线系统⑴电缆布线规划⑵电缆组织与标识⒐安全与监控系统⑴温湿度监控系统⑵门禁系统⑶摄像监控系统⒑应急备份系统⑴应急发电机组⑵应急供电系统1⒈系统维护与管理1⑴维护计划1⑵定期检查与维修1⑶系统更新与升级附件:附件1:供配电系统拓扑图附件2:柜架布局图附件3:UPS系统参数表法律名词及注释:⒈供配电系统:指数据中心内部的供电和配电系统,包括主配电、局部配电、照明、空调等设备和系统。
⒉ UPS系统:不间断电源系统,用于在电网故障时提供瞬时无间断的电源供应。
⒊温湿度监控系统:用于监测机房内温度和湿度,并及时报警。
⒋门禁系统:用于控制机房出入口的进出权限。
⒌摄像监控系统:用于监控机房内部和周围环境的摄像系统。
全文结束,固定数字\。
数据中心架构演进

数据中心架构演进在当今数字化时代,数据中心已成为企业和社会运行的核心基础设施。
它们承载着海量的数据处理、存储和传输任务,为各种应用和服务提供强大的支持。
随着技术的不断发展和业务需求的变化,数据中心架构也在持续演进,以适应新的挑战和机遇。
早期的数据中心架构相对简单,主要由服务器、存储设备和网络设备组成。
服务器通常是单独的物理机,每个应用都运行在自己的服务器上,这种架构被称为“烟囱式架构”。
这种架构的优点是易于管理和维护,但缺点也很明显,资源利用率低,成本高昂,而且扩展性差。
当业务需求增长时,需要购买新的服务器来部署新的应用,导致数据中心的规模不断扩大,管理复杂度也随之增加。
随着虚拟化技术的出现,数据中心架构迎来了第一次重大变革。
虚拟化技术可以将一台物理服务器虚拟化为多台虚拟机,每个虚拟机可以运行不同的操作系统和应用,从而大大提高了服务器的资源利用率。
通过虚拟化,企业可以在更少的物理服务器上运行更多的应用,降低了硬件成本和运营成本。
此外,虚拟化还使得服务器的部署和管理变得更加灵活和高效,可以快速创建、迁移和删除虚拟机,满足业务的动态需求。
在虚拟化技术的基础上,云计算的兴起进一步推动了数据中心架构的演进。
云计算将计算、存储和网络资源以服务的形式提供给用户,用户可以根据自己的需求按需使用,按量付费。
云计算分为公共云、私有云和混合云三种模式。
公共云由云服务提供商运营,为广大用户提供服务;私有云则是企业自己构建和运营的云环境;混合云则是将公共云和私有云结合起来使用。
云计算的出现使得数据中心的资源更加集中化和规模化,通过大规模的资源池化和自动化管理,提高了资源的利用效率和服务质量。
同时,云计算还提供了丰富的云服务,如计算服务、存储服务、数据库服务、大数据服务等,用户可以根据自己的需求灵活选择和组合,快速构建自己的应用系统。
除了虚拟化和云计算,软件定义技术也在数据中心架构中发挥了重要作用。
软件定义网络(SDN)、软件定义存储(SDS)和软件定义数据中心(SDDC)等技术的出现,使得数据中心的网络、存储和计算资源可以通过软件进行灵活的定义和管理,打破了传统硬件设备的限制。
数据中心供电架构进化论:基于位置选择的演进?

数据中心供电架构进化论:基于位置选择的演进?2015-08-27 13:00 C114中国通信网字号:T| T虽然数据中心的各种供电架构方案五花八门,新产品层出不穷,但其实整个供电系统只为了解决两个问题:在哪里把交流转换成直流?在哪里接入备电系统?笔者将从这两个方面进行分析,对数据中心目前流行的供电架构进行解析,并分享一些技术发展的个人观点。
AD:51CTO 网+首届APP创新评选大赛火热启动——超百万资源等你拿!大家都知道,电子产品内部的绝大部分器件都必须使用直流电来驱动,因此,不管供电系统如何变化,最终都要将电流转换成直流12V、5V等不同的电压,IT设备同样不能例外。
在笔者看来,虽然数据中心的各种供电架构方案五花八门,新产品层出不穷,但其实整个供电系统只为了解决两个问题:在哪里把交流转换成直流?在哪里接入备电系统?笔者将从这两个方面进行分析,对数据中心目前流行的供电架构进行解析,并分享一些技术发展的个人观点。
大家会发现,基于位置选择的不同会演化出不同的供电架构,所以笔者将这些年数据中心供电架构的演进戏称为基于位置(供备电节点)选择的“供电架构进化论”。
供电系统:交流与直流的角色扮演游戏先来看看交直流转换的问题,目前数据中心采用较多的主要有四种供电方式:传统UPS供电系统UPS系统作为目前应用最成熟的不间断电源产品在各行各业都有广泛应用,对数据中心来说,目前的主流产品是在线双变换UPS。
下图标示图1:UPS、HVDC、google与天蝎服务器HVDC供电系统HVDC并非一种新的供电系统,长期以来海外都有少量应用,2007年江苏电信最早在国内尝试这种供电方式。
目前国内共有两种制式:电信标准输出240VDC额定电压,移动标准输出336VDC额定电压。
因为240VDC 在经过大部分服务器电源(电信认为超过96%)的整流桥后可以直接使用,所以目前在互联网企业中应用较多。
而336VDC的HVDC需要采用定制服务器,虽然效率较高,但目前应用较少。
数据中心供配电体系结构

巡检与监控
定期对供配电设备进行巡检,实 时监控设备运行状态,及时发现 并处理异常情况。
应急预案
制定供配电系统故障应急预案,定 期进行演练,确保在突发情况下能 够迅速响应并恢复供电。
维护管理
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预防性维护
制定设备维护计划,定期 对供配电设备进行预防性 维护,延长设备使用寿命 。
业务连续性
数据中心供配电体系是保证业务连续性的关键因素,能够为 数据中心提供不间断的电力供应,确保企业和服务能够持续 稳定运行。
数据中心供配电体系的发展趋势
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高效节能
随着数据中心的规模不断扩大和对能源效率的关注度提高,数据中心 供配电体系正在朝着高效节能的方向发展,如采用更高效的UPS和冷 却系统等。
电池类型及寿命
不间断电源系统的电池主要为铅酸电池和锂离子电池,其寿命受温度、充放电次 数和电池容量等因素影响。
备用发电机系统
配置及运行原理
备用发电机系统可在市电中断或其他供电故障时自动启动,为数据中心提供应急电力。
燃料类型及储备
备用发电机系统的燃料类型包括柴油、天然气和丙烷等,储备量需根据数据中心的重要等级和应急电力需求进 行配置。
详细描述
智能化管理是数据中心供配电体系的未来 发展方向。通过引入智能化的能源管理系 统,能够实现对数据中心能效的实时监控 、分析和优化,提高数据中心的能源利用 效率和管理水平,同时增强数据中心的可 靠性和稳定性。
绿色数据中心的建设
总结词
降低碳排放和水耗
详细描述
随着全球气候变化的加剧,绿色数据中心已 成为行业发展的必然趋势。在未来的数据中 心建设中,将更加注重节能减排、绿色水和 资源的高效利用,以实现数据中心的可持续
大型数据中心中压型ups系统应用研究

06
结论与展望
研究结论
中压型UPS系统在大型数据中心中表 现出良好的稳定性和可靠性,能够确 保数据安全和业务连续性。
中压型UPS系统的智能化监控和管理 功能,能够实现远程监控和故障预警, 提高运维效率。
中压型UPS系统在大型数据中心中具 有较高的能效和节能效果,有助于降 低运营成本和碳排放。
中压型UPS系统在大型数据中心中具 有一定的市场应用前景,但仍需进一 步优化和改进。
研究意义
通过对大型数据中心中压型UPS系统的应用研究,可 以深入了解UPS系统在数据中心中的应用现状和存在 的问题,探究其性能和可靠性,为数据中心的电源保 障提供理论支持和实践指导。同时,对于UPS系统的 研究和发展,也有助于推动相关技术的进步和创新, 促进数据中心行业的可持续发展。
研究目的与问题
中压型UPS系统的并机技术
总结词
并机技术是实现中压型UPS系统高可靠性、高可用性的关键技术之一。
详细描述
并机技术可以实现多台UPS之间的并联运行,当其中一台UPS出现故障时,其他UPS可以继续提供电 力保障,提高了系统的可靠性。并机技术还包括负载均分、冗余设计、自动旁路等技术,这些技术可 以有效降低系统故障率,提高系统的可用性。
解决方案
采用高可靠性的UPS设备和零部件,加强设备的维护和检修 。同时,建立UPS系统的备份和冗余配置,确保在故障情况 下能够快速恢复供电。
扩展性问题与解决方案
扩展性问题
随着数据中心的业务发展和规模扩大,中压型UPS系统 需要具备可扩展性以满足不断增长的需求。
解决方案
采用模块化设计的UPS系统,便于后期扩容和维护。同 时,预留一定的扩展空间和接口,以便于未来升级和改 造。此外,合理规划UPS系统的布局和布线,便于后期 扩展和维护。
数据中心基础架构的演进史

数据中心基础架构的演进史数据中心是现代企业运营的重要基础设施,它承载着大量的数据存储、处理和传输任务。
随着科技的不断进步和业务需求的不断增长,数据中心的基础架构也在不断演进。
本文将为您详细介绍数据中心基础架构的演进史。
一、传统数据中心基础架构传统数据中心基础架构主要采用的是集中式架构。
这种架构下,数据中心的服务器、存储设备和网络设备都集中放置在一个机房内。
服务器采用物理机,存储设备采用独立存储设备,网络设备采用交换机和路由器。
这种架构的特点是管理简单、易于维护,但存在硬件资源利用率低、扩展性差和故障容错能力弱等问题。
二、虚拟化技术的应用随着虚拟化技术的发展,数据中心基础架构发生了重大变革。
虚拟化技术可以将物理资源虚拟化为多个逻辑资源,从而提高硬件资源的利用率。
在虚拟化架构下,服务器采用虚拟机,存储设备采用虚拟存储,网络设备采用虚拟交换机和虚拟路由器。
虚拟化技术的应用使得数据中心的灵活性和可扩展性大大提高,同时降低了硬件成本和能耗。
三、软件定义的数据中心软件定义的数据中心(Software-Defined Data Center,简称SDDC)是数据中心基础架构的又一次重大突破。
SDDC通过将网络、存储和计算等资源进行虚拟化和集中管理,实现了数据中心基础设施的全面自动化和可编程化。
SDDC架构下,网络设备采用软件定义网络(Software-Defined Networking,简称SDN),存储设备采用软件定义存储(Software-Defined Storage,简称SDS),服务器采用虚拟化技术。
SDDC的优势在于提高了数据中心的灵活性、可扩展性和自动化程度,降低了管理成本和运维复杂性。
四、超融合基础架构超融合基础架构(Hyper-Converged Infrastructure,简称HCI)是数据中心基础架构的新趋势。
它将计算、存储、网络和虚拟化等功能集成在一台服务器上,通过软件定义的方式进行管理。
数据中心机房UPS供电解决方案

数据中心机房UPS供电解决方案1. 引言1.1 数据中心机房UPS供电解决方案数据中心机房UPS供电解决方案是数据中心机房电力供应系统中的重要环节,UPS系统(不间断电源系统)在数据中心机房中起着至关重要的作用。
UPS系统能够在电力中断或电压波动的情况下提供稳定的电力,并确保关键设备和数据中心的正常运行。
在数据中心机房UPS供电解决方案中,UPS系统的选择、安装和维护都是至关重要的环节。
UPS系统的种类多种多样,包括在线式UPS、离线式UPS、双变换式UPS等,不同的UPS系统适用于不同的情况。
在选购UPS系统时,需要考虑数据中心的实际情况和需求,同时也要注意UPS系统的品牌和性能参数。
安装UPS系统时需要注意避免过载和过热的情况,同时要确保UPS系统能够正确连接到数据中心的主电源系统中。
在UPS系统的维护方面,定期检查UPS系统的电池和组件的状态,确保UPS系统运行正常。
2. 正文2.1 UPS系统的作用UPS系统(不间断电源系统)在数据中心机房中起着至关重要的作用。
它是一种备用电源设备,可以在主电源中断时提供稳定的电力供应,确保设备的正常运行,保护数据中心机房的设备和数据不受电力故障的影响。
1. 稳定输出电压:UPS系统可以实时检测输入电压的波动,并通过内部稳压电路调整输出电压,确保供电设备始终工作在合理的电压范围内,防止电压波动对设备造成损害。
2. 提供瞬时过渡功率:UPS系统可以在主电源突然中断时迅速切换至电池供电模式,确保数据中心机房设备在短暂的停电期间继续正常运行,避免数据丢失或系统崩溃。
3. 滤波和抑制电磁干扰:UPS系统可以通过内置的滤波器和电磁屏蔽器对电源进行滤波和抑制电磁干扰,保证供电设备稳定、干净的电源信号,提高设备的工作效率和可靠性。
UPS系统的作用是保障数据中心机房的设备和数据的安全可靠运行,提高设备的可靠性和稳定性,保证数据中心的业务连续性和稳定性。
在设计和建设数据中心机房时,UPS系统的选购和配置是至关重要的一环。
数据中心发展历程及功能演进的四大阶段

数据中心发展历程及功能演进的四大阶段http:2010年02月11日00:43IT【IT168专稿】从功能特征看,随着技术的发展和应用及机构对IT认识的深入,数据中心的内涵已经发生了巨大的变化。
从功能的内涵,可将数据中心可以分为四个大的阶段,数据存储中心阶段、数据处理中心的阶段、数据应用中心,数据运营服务中心阶段。
数据中心发展历程概述1945年,由美国生产了第一台全自动电子数字计算机“埃尼阿克”(英文缩写词是ENIAC,即ElectronicNumericalIntegratorandCalculator,中文意思是电子数字积分器和计算器)。
它是美国奥伯丁武器试验场为了满足计算弹道需要而研制成的。
这台计算机1946年2月交付使用,共服役9年。
它采用电子管作为计算机的基本元件,每秒可进行5000次加减运算。
它使用了18000只电子管,100只电容,7000只电阻,体积3000立方英尺,占地170平方米,重量30吨,耗电140~150千瓦,是一个名副其实的庞然大物。
在革命性的开启了人类计算新时代的同时,也顺带开启了与之配套的数据机房的演进。
事实上,从发明计算机到目前网络盛行的横跨60余年的大的时间尺度来看,人类社会的计算方式经历了从集中主机要分散运算要再次集中的过程,这个过程当然不是简单的往复的过程,具体如下:第一阶段:1945-1971年代,计算机器件组成主要以电子管,晶体管为主,体积大,耗电大,主要运用于国防机构,科学研究等军事或者准军事机构。
由于计算消耗的资源过大,成本过高,因此计算的各种资源集中也就是必然的选择。
同时,也诞生了与之配套的第一代的数据机房。
UPS,精密机房专业空调就是在这个时代诞生。
第二阶段:1971-1995年代,随着大规模集成电路的迅速发展,计算机除了向巨型机方向发展外,更多地朝着小型机和微型机方向快速演进。
1971年末,世界上第一台微型计算机在美国旧金山南部的硅谷应运而生,它开创了微型计算机的新时代。
数据中心架构演进

数据中心是云计算和数字化转型的基础,提供了弹性的、可扩展的计算和存 储资源,支持各种数字化服务和应用。
演进的历史与背景
01
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传统数据中心
传统的数据中心通常基于 物理服务器和存储设备, 具有较高的成本和维护难 度。
云计算的兴起
云计算的兴起使得IT资源 可以以服务的形式提供, 降低了成本并提高了灵活 性。
存储架构的变革
直连式存储(DAS)
网络附加存储(NAS)
早期较为常见,可扩展性差,无法共享存储 资源。
可共享存储资源,易于扩展,但数据传输速 度较慢。
存储区域网络(SAN)
软件定义存储(SDS)
高可用性、高扩展性,数据传输速度较快, 但成本较高。
灵活性强,可动态调整存储资源,适合云计 算和大数据应用。
的需求。
03
NewSQL数据库
为了保留关系型数据库的优势,同时提高性能和可扩展性,NewSQL
数据库出现了。它们采用分布式架构,支持高性能的读写操作和数据
复制,是数据中心的新型数据库解决方案。
虚拟化技术的普及
服务器虚拟化
通过虚拟化技术,将物理服务 器资源划分为多个虚拟机,每 个虚拟机可以运行不同的操作 系统和应用程序,提高了服务
防火墙技术的提升
数据中心安全架构在不断地演进过程 中,网络安全防护是其中的一个关键 环节。防火墙技术作为网络安全的基 石,其技术也在不断地提升。从最初 的包过滤防火墙,到后来的应用层防 火墙,再到现在的深度内容过滤防火 墙,其防御能力越来越强大,能够有 效地阻止未经授权的网络访问。
入侵检测和防御系统 的普及
数字化转型的需求
企业和组织需要更加敏捷 、弹性和可扩展的计算和 存储资源来支持业务运营 和创新。
数据中心供配电系统架构及备用电源的选择

数据中心供配电系统架构及备用电源的选择随着信息化的不断发展,企业的很多业务都需要依赖信息化来完成,由此产生大量应用系统,需要承载这些应用系统的服务器愈来愈多。
大数据、云计算技术不断完善,越来越多的企业正在或者准备建设自己的大数据分析中心、云平台,因此,企业需要更多的机房空间,需要对数据中心机房进行扩容改造。
在数据中心机房扩容改造中,至关重要的一点就是做好供配电系统的改造,保障为数据中心机房高效、稳定供电。
标签:数据中心;供配电系统;架构;备用电源;选择1数据中心配电架构1.1 UPS配电架构依据UPS系统供电路由和UPS配置情况,可以划分为以下5种类型:a、N:基本型是指整个供配电系统中,关键设备和线路均能满足IT负载的基本需求,或部分环节留有裕量,但任一环节发生故障(市电和柴油发电机组合除外),将直接影响IT负载的正常运行。
b、N+X:冗余型是指整个供配电系统中,关键设备和线路除满足IT负载的基本需求之外,某些设备或线路在故障的情况下(市电和柴油发电机组合除外),尚有備用设备或线路为IT负载供电,IT负载可正常运行。
当单台UPS故障时,IT负载运行不受影响,但UPS输出线路故障时,IT负载将无法运行;若单台UPS发生故障或单路UPS输出故障,IT负载运行均不受影响,但UPS总输入发生故障情况下,UPS蓄电池放电完毕后,IT负载将受到影响。
c、FN:假容错型是指UPS系统按照2N架构进行配置,但仅1路市电为整个系统进行供电。
该架构在1路市电和柴油发电机运行正常,而UPS系统发生单点故障时,IT负载的运行不受影响,但在市电和柴油发电机同时发生故障的情况下,IT负载将在UPS电池电量耗尽后宕机,该配电架构可用性受限于1路市电。
d、2N:容错型配电架构,供配电系统中具备双路市电,2套完全对称的变压器和UPS系统。
国内常常在配电系统中引入自动切换开关(ATS)和静态转换开关(STS)。
e、2(N+1):容错升级型配电架构本质上也属于容错型,但在UPS配置中再次进行了冗余部署。
数据中心机房UPS供电解决方案

数据中心机房UPS供电解决方案随着信息技术的快速发展和普及,数据中心的建设和运营变得越来越重要。
数据中心对于许多行业和企业来说是至关重要的基础设施,因为它们承载着大量的数据和应用程序,是业务持续运营的核心。
在数据中心中,UPS(不间断电源)系统扮演着至关重要的角色,作为主要的供电保障装置,UPS系统的设计和选择对于数据中心的稳定运行和故障应对是至关重要的。
UPS系统的作用是在电网停电或电压波动时,能够及时切换到备用电源,并且在瞬间完成切换过程,以确保数据中心中的设备和系统能够持续运行,提供稳定的供电保障。
随着数据中心的规模不断扩大,UPS系统供电解决方案也需要不断创新和提升,以满足不同规模和应用场景的需求。
在设计和选择数据中心机房UPS供电解决方案时,需要考虑以下几个方面:1. 负载需求:数据中心的负载需求是设计UPS系统的基础。
负载需求包括数据中心中各种设备和系统的功率需求,以及设备的运行模式和故障应对需求。
不同的负载需求会对UPS系统的容量和稳定性提出不同的要求,因此需要根据实际需求进行精确的计算和规划。
2. 设备配置:数据中心中的设备配置会直接影响UPS系统的设计和选择。
数据中心中是否使用了高密度的服务器和存储设备,是否有热插拔式的设备配置,以及设备的能效等级和功耗特性等,都会对UPS系统的选择和布局产生影响。
3. 供电模式:数据中心机房UPS供电解决方案可以采用不同的供电模式,如单机供电、并机供电、容量并联供电等。
这些不同的供电模式有不同的适用场景和优缺点,需要综合考虑实际需求和预算来进行选择。
4. 可靠性和可维护性:UPS系统的可靠性和可维护性是数据中心供电解决方案的关键考量因素。
在选择UPS系统时,需要考虑其容量、效率、故障容忍能力、可扩展性和维护成本等因素,从而保证数据中心的稳定运行和运维管理。
5. 环保和节能:数据中心机房UPS供电解决方案的环保和节能特性也是当前重要的趋势。
选择高效率、低温升、低功耗的UPS系统,可以降低数据中心的运行成本和环境影响,同时也有利于提高设备的使用寿命和稳定性。
数据中心UPS系统配电柜运行配置状态表(模板)

框架断路器
/
闭合
1000A Ir=1000A
0.5
外旁
框架断路器
/
断开
1000A Ir=1000A
0.5
UPS输出
框架断路器
/
闭合
1000A Ir=800A
0.5
UPS输出
框架断路器
/
闭合
1000A Ir=800A
0.5
馈线
塑壳式断路器
列头柜
闭合
250A
Ir=250A
/
馈线
塑壳式断路器
列头柜
闭合
250A
Isd=1.5Ir
0.1s
Isd=1.5Ir
0.1s
Isd=1.5Ir
/
Isd=1.5Ir
/
Isd=1.5Ir
/
Isd=1.5Ir
/
Ir=250A
/
馈线
塑壳式断路器
列头柜
闭合
250A
Ir=250A
/
馈线
塑壳式断路器
列头柜
闭合
160A
Ir=160A
/
信息
短延时整定值 短延时整定值
(Isd)
(Tsd)
备注
Isd=1.5Ir
0.1s
Isd=1.5Ir
0.1s
Isd=1.5Ir
0.1s
Isd=1.5Ir
0.1s
Isd=1.5Ir
0.1s
序号
机房
1
P707Leabharlann 2P7073
P707
4
P707
5
P707
7
P707
7
P707
数据中心基础架构的演进史

数据中心基础架构的演进史当今世界正处于信息技术(IT)创新的黄金时代。
机器学习,物联网和大规模可扩展应用程序支持的云计算,移动应用程序和大数据分析的强大功能正在重塑商业和社会的各个层面。
而这一切的核心,是超大规模的全球数据中心(DC)在公有、私有和混合云计算领域的不断涌现。
根据Synergy Research Group的统计,全球超大型数据中心的数量已从2016年的300个增加到2017年的390个,另还有69个超大型数据中心正在计划或建设阶段。
本文首先简要回顾了迄今为止数据中心基础架构创新的三大浪潮。
然后,我将主要介绍IT 基础架构创新的第四次浪潮:应用程序定义的基础架构(ADI),以及推动大型企业采用它的技术能力和运营挑战。
数据中心基础架构变迁简史数据中心是用于放置计算机系统和相关组件(例如网络设备,存储系统和电信设备)的特殊构建的基础结构。
它是通向互联世界的知识经济的大脑。
现代数据中心起源于1960年代的计算机室,电信中心办公室和企业IT布线室。
在过去的二十年中,快速的技术创新浪潮极大地提高了现代数据中心的技术水平。
1997-2007,第一波浪潮- 裸机服务器裸机服务器是提供给单个租户的物理服务器。
其优势在于高应用程序性能和可预测性。
缺点是:成本高,提供应用程序的中等复杂度以及应用程序部署后的灵活性低。
它们将作为某些特定的,对性能敏感的工作负载的解决方案而继续存在,这些工作负载值得使用这种专有基础结构(例如数据库)。
裸机服务器也经常用在专用计算机集群中,该集群被构建为支持特定的可扩展分布式计算应用程序(例如Hadoop集群)。
对于更大的灵活性和更好的经济性的要求已经在不断发展的应用环境中限制了这种方法。
2005年至今,第二波浪潮–使用虚拟机管理器(hypervisor)实现虚拟化虚拟化是对计算机系统的模拟,它使一台物理计算机可以运行一个或多个虚拟机(VM)。
图1 使用Virtual Machine Manager进行虚拟化使一台计算机看起来像多台计算机尽管这个概念可以追溯到1960年代和大型机时代,但是直到1998年VMware将其虚拟机管理器商业化时,它才真正应用于提高IT效率的前沿。
分布式UPS在数据中心的应用

79 分布式 UPS 在数据中心应用收稿日期:2019-12-08作者简介:乔迎超(1986-),男,湖北荆门人,本科,工程师,主要研究方向为通信电源工程设计。
0 引 言随着社会发展和通信网络的演进,数据中心在各个行业迅速发展,随之而来的建设需求越来越多。
除去传统通信运营商、银行、大型互联网企业等建设的大规模数据中心,也有一些企业、政府部门建设的小规模数据中心。
这些数据中心无论规模大小都离不开不间断电源的保障,而不间断电源在数据中心中应用最广泛的是UPS 设备。
过去较长的一段时期内,UPS 均采用了集中式UPS ,从早期的工频机(6脉冲、12脉冲)过度到现在的高频机、模块化UPS 。
近些年,部分数据中心也采用了分布式UPS 。
这种类型的UPS 设备与传统集中式UPS 设备电气原理相似,但在设备外形、安装等[1]方面上存在很大区别,为项目建设单位在电源设备选型上提供了另外一种选择。
1 分布式UPS分布式UPS 是分布式电源电源系统(Distributed Power System ,DPS )的一种,也是应用较多的一种。
一般DPS 按照输出电源类型可分为输出220 V 交流DPS 和输出240 V 高压直流DPS 等。
由于高压直流型电源在电气特性以及应用上与传统UPS 有着本质区别,尤其是蓄电池的应用方面,因此这里主要讨论与传统UPS 在电气原理和结构上较为相似的220 V 交流DPS ,即分布式UPS 。
1.1 分布式UPS 的主要特点分布式UPS 的最主要特点就是区别与传统UPS 在电力室的“集中”安装。
分布式UPS 将UPS 设备“分布”安装到设备机柜中。
为了满足安装到机柜的要求,分布式UPS 采用相对铅酸电池体积更小、重量更轻的锂电池,且一般与UPS 设备合为一体,但可以单独进行更换。
此外,受限于安装空间和电池大小,单台分布式UPS 设备支持的机柜功率有限,市面上主流厂家设备一般容量范围为3~8 kW ,电池后备时间15~30 min 。
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数据中心ups电源系统架构演进引言:一个典型的数据中心供电系统,由中压配电、变压器、低压配电、不间断电源(Uninterruptible power supply,UPS)、末端配电以及发电机等设备组成,其中,UPS的主要作用,是在市电电源中断、发电机启动之前,确保所带的负载持续供电,因此,UPS系统包含了储能设备,如蓄电池或飞轮;此外,传统UPS还具有隔离市电侧浪涌、电压骤升骤降等作用。
UPS系统是数据中心供电连续性的重要保障,UPS系统的可靠性直接影响数据中心的可靠性,同时,在绝大多数数据中心,UPS系统的损耗可占IT设备能耗的10%以上。
因此,提高UPS系统的可靠性,同时降低其损耗,就成为数据中心UPS系统架构演变的主旋律。
一、传统UPS供电系统目前,数据中心内应用最广的不间断电源还是传统UPS,它主要由整流AC-DC、逆变DC-AC和静态旁路3部分电路组成,DC母线上挂接蓄电池,输入AC正常时,经整流和逆变两次转换后为负载供电,同时为蓄电池浮充,输入AC中断时,蓄电池由浮充转放电,经逆变器为负载供电,对负载来说,感受不到输入端电源的中断。
1.1 UPS设备的发展从结构上看,UPS设备可以分为后备式、在线互动式、双转换在线式、Delta 转换在线式等类型,其中前两种主要用于小容量负载(≤5kVA),Delta转换在线式技术受专利保护,因此,大型数据中心主要采用双转换在线式UPS设备。
传统的双转换在线式UPS设备采用可控硅整流,主要的问题是谐波电流畸变率(THDi)高(10-30%),转换效率低(85-92%)。
随着电力电子器件的发展,呈现出IGBT取代可控硅整流的趋势,IGBT整流的优势是取消变压器,因而降低了成本,同时有比较好的输入特性,在较宽的负载范围内,可以将THDi控制在5-10%之间,最大的好处是效率的提升,通常在87-95%之间。
目前,IGBT整流型UPS的可靠性比可控硅整流型略低。
1.2 UPS系统的发展由于UPS设备结构复杂,因此自身容易发生故障,设备冗余可以提高可用性,UPS系统便有了N、N+X、2N、‖市电+U电―等架构。
N系统满足基本需求,没有冗余的UPS设备。
它的优点是系统简单,硬件配置成本低廉;由于UPS工作在设计满负荷条件下,因此效率较高。
其缺点是可用性低,当UPS发生故障,负载将转换到旁路供电,无保护电源;在UPS、电池等设备维护期间,负载处于无保护电源状态;存在多个单故障点。
N+X并联冗余系统是指由N+X台型号规格相同且具有并机功能的UPS设备并联组成的系统,配置N台UPS设备,其总容量为系统的基本容量,再配置X台(X=1~N)UPS冗余设备,允许X台设备故障退出检修。
相对于―N‖系统,―N+X‖系统在UPS配置上有了一定的冗余,系统可靠性有所提高,同时带来了系统配置成本的增加、系统负荷率的降低以及效率降低。
N+X系统在成本增加不多的前提下提高了可用性,因此,在数据中心得到了广泛的应用,但是该系统在UPS输出端仍然存在单故障点,实际项目中由此造成的系统宕机屡见不鲜。
为了消除单点故障,高等级数据中心通常采用2N冗余系统。
该系统是指由两套或多套UPS系统组成的冗余系统,每套UPS系统N台UPS设备的总容量为系统的基本容量。
该系统从交流输入经UPS设备直到双电源输入负载,完全是彼此隔离的两条供电线路,也就是说,在供电的整个路径中的所有环节和设备都是冗余配置的,正常运行时,每套UPS系统仅承担总负荷的一部分。
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,对于少数单电源设备的情况,可通过安装小型STS设备,保证其供电可靠性。
采用2N冗余系统可用性得到明显提高。
2N冗余系统的缺点也非常明显,设备配置多、成本高,通常情况下效率比N+X系统更低。
―市电+U电‖供电架构由百度提出并在2011年其自建M1数据中心规模应用,它在N+1系统基础上做了改进,UPS设备配置不变,将服务器等双电源设备的其中1路改由市电直接供电,消除了单点故障,可靠性较N+1系统大大提高,同时,UPS系统的损耗降低为原先的50%。
UPS系统整体效率提升至95%以上。
图1.2.1 N+1冗余系统和“市电+U电”系统1.3 UPS ECO模式前文已经提到,双转换在线式UPS配置有静态旁路,当正常情况下负载由旁路供电,交流输入中断后再切换至逆变由电池供电的运行模式,被称为ECO 模式,又称为经济运行模式,某些UPS厂家将此模式也称为ESS(节能系统)、SEM(超级节电模式)、VFD(基于电压和频率的模式),等等。
由于正常情况下电能不再经过整流和逆变两次转换,因此,整机效率有所提升,不少厂家声称的ECO模式效率高达99%,但是实测数据与此相差较大。
图1.3.1是5种型号UPS ECO模式效率的实测数据。
(注:图中―工频‖表示可控硅整流机型,―高频‖表示IGBT整流机型)图1.3.1 UPS ECO模式实测效率曲线对上述6个型号UPS在逆变工况和ECO工况实测效率做平均后的对比如图1.3.2。
可见,不同产品ECO-逆变效率提升差异较大,30%负载率下,某些工频机效率仅提升2.69%,某些高频机效率提升可达5.89%,整机效率高达98%。
图1.3.2 UPS ECO和逆变模式实测效率对比曲线UPS ECO模式带来了效率的提升,其代价是IT负载由市电供电,UPS必须不断监视市电状态,并在发现问题且当该问题尚未影响负载时,迅速切换到逆变器供电。
这个听起来简单,但实际操作起来非常复杂并且需要承担很多风险以及潜在的负面影响。
经过对主流的3种品牌6个型号UPS实测的ECO和逆变切换时间,在大约100次切换中,UPS最大切换时间为6.6ms,满足IEC 标准62040-3,UPS 要求服务器等设备在瞬时断电10ms内时应能维持正常工作;以及ITIC标准,服务器等设备在瞬时断电20ms内时能维持正常工作的要求。
采用UPS ECO模式不需要改变服务器电源,可以取得类似Facebook DC 48V离线供电的节能效果。
[page]二、直流(HVDC)不间断电源系统尽管所有国家的市电都是交流,但是IT设备内部都采用直流供电,这就为直流供电提供了可能。
事实上,通信行业采用直流48V供电已经有几十年的历史,电力行业也长期采用直流220V作为断路器等设备的操作和控制电源。
传统UPS设备存在效率低、可靠性差、灵活性和扩展性差、故障后不易修复等问题,所以业内一直在寻找替换UPS的方案。
国外早在上世纪90年代就提出高电压直流供电的方案,如1999年日本代表INTELEC上发布《290V直流供电系统是电信和数据高效和可靠的供电系统》。
真正有效的推动直流供电大规模应用,却发生在国内,2007年,中国电信结合DC48V和DC220V系统,提出DC240V系统并应用在江苏省自用的数据机房。
随后,中国移动提出了DC336V的系统。
图2 是现有主流的高压直流供电系统图,与通信行业48V直流系统架构基本一致。
与传统双转换在线式UPS系统的主要区别,是取消了逆变环节,蓄电池挂接在直流母线,与整流器并联,同时为IT设备供电。
由于直流电源拓扑简单,因此故障率较UPS有所降低,因采用模块化设计,可在线维护。
图2 现有典型高压直流供电系统图2.1 DC240V or DC336V,电压等级的选择采用高压直流供电架构遇到的第一个问题就是电压等级的选择。
涉及系统效率、元器件耐压、配电设备耐压、配电线路的金属消耗、与蓄电池的匹配、对现有IT设备电源的匹配等因素,最重要的因素是对IT设备的兼容。
DC336V系统浮充电压为380V,采用单体2V电池168只,适用于有PFC 电路的IT设备或专为直流电源研制的IT设备,其优点是配电线路的金属消耗量小,转换效率高。
其主要缺点是对现有IT设备的兼容性不如240V直流系统。
DC240V系统浮充电压为270V,采用单体2V电池120只,对现有IT设备的兼容性最好,由于电压较低,因此对人身的安全性较好,其主要缺点是配电线路的金属消耗最大,与DC336V相比,电源转换效率较低。
DC240系统在国内从提出到实施落地已经超过7年,保守估计,目前应有数以十万计的IT设备运行在DC240V系统下,其可行性得到较好的实践检验。
其效率可以通过元件的选择以及采用离线架构(后文详述)弥补,将电源与负荷就近布置也可以抵消配电线路金属的消耗。
综合考虑,建议选择DC240V。
2.2 DC240V 系统的IT设备兼容性IT设备电源模块的前端一般是一个桥式整流电路,从原理上看,输入由AC220V替换为DC240V可以工作,另外,中国电信等公司也做过一些IT设备DC240V供电兼容性的测试,有些资料宣称兼容性达98%以上。
不论原理如何,也不论其他公司兼容性测试数据有多高,当决定选用DC240V直流供电后,必须进行系统的兼容性测试,建议的测试内容至少包括:正常电压、反复上下电、极性反接、误接地、欠压保护、缓慢上电、长时间工作7项内容。
一项对34款服务器、17款交换机所做的兼容性测试中,共有8款服务器电源、1款交换机电源不支持,服务器电源不兼容率高达24%;5款IT设备不支持正负极反接,这个需要在确定接口极性时特别注意;还有1款服务器在长时间(不小于3个月)测试中出现性能不稳定,经常宕机情况。
有些双电源服务器的2个电源模块分别由不同的厂家提供,会有1个兼容另1个不兼容的情况。
不做相关的测试,很难发现其中的问题,当大规模上线后再遇到问题,恐怕为时已晚。
2.3 从在线(Online)到离线(Offline),节能到极致与双变换在线式UPS应用类似,高压直流目前也以在线应用为主。
所谓在线(Online),是指交流电能始终经HVDC整流后为IT设备供电,通常有6%以上的损耗;所谓离线(Offline),是指正常情况下市电直供IT设备,HVDC 仅为蓄电池提供浮充,市电中断后,转由蓄电池供电,在这种架构下,正常情况为IT设备供电的电能不经过HVDC转换,此部分损耗几乎可以忽略。
因此节能效果显著。
图2.3.1 – 2.3.3显示了传统UPS、HVDC Online、HVDC Offline在系统效率上的差异。
三、分布式不间断电源系统UPS或HVDC通常采用集中式供电方案,集中式系统的优点是可以实现资源共享,降低成本,其缺点是系统故障范围大,影响面广。
UPS也有小型机分布式供电方案,但是多套分布式小型机系统与1套集中式大型UPS系统相比,小型机的数量多,故障点多,成本高,因此大中型数据中心不会采用分布式UPS系统。
尽管有如上问题,但是对于分布式不间断电源系统的探索,从来没有停止过。
3.1 DC12V 分布式系统谷歌是最早进行服务器自研定制的互联网公司,同时也最早放弃了集中式UPS电源方案,转将蓄电池分布到每台服务器电源直流12V输出端。