高工论文 240V高压直流在通信中心机房的运用研究

240V高压直流在通信中心机房的运用研究

刘均

公诚管理咨询有限公司广东广州 510610

摘要：科技不断发展，人们对数据的需求不断增大，数据中心机房所面临的压力和挑战空前巨大。社会发展促进数据中心机房的配电建设，在传统的数据中心机房中，USP电源的初始投资过大，并且在后期的使用率较低，运行效率以及维护困境呈现出了明显的缺点，所以高压直流电源应运而生,高压直流电源与普通的交流电源相比具有较强的实际应用性能，能够进行电能稳定传输，近年来，240V高压直流电源在数据中心机房中的运用是通信电源设备发展的重要突破。本文对240V高压直流技术进行概述，研究其在数据中心机房中的实际应用，并根据运用现状提出一些供电建议。

关键词：240V高压直流电源；数据中心机房；运用与研究

中图分类号：TV 文献标识码： A

1 高压直流技术概述

240V的高压直流系统别名为直流UPS，直流UPS在电力设备中应用非常广泛，在通信领域、计算机领域以及专业的医疗设备的数据机房中得以应用，是各类数据交换机、服务器以及计算机系统等的备用电源。该种电源在供电性能特点突出，与传统的UPS相比，其工作效率较高，拓扑形式不复杂，更加容易实现扩容。高压直流电源的工作原理图如图1。从高压直流电源的工作原理中可以分析出电源信息号的输入主要分为四个模块，分别为输入滤波、工频滤波、DC/DC转换、LC高频滤波，AC信号通过输入滤波端被输入，经过以上模块环节，从LC高频滤波端实现DC的输出[1]。

图1高压直流电源的工作原理图

2 高压直流电源在数据中心机房运用的可行性分析

2.1 240高压直流电源供电优势

240V高压直流电源在供电上具有明显的优势，其供电特点如下：

（1）能源利用率高效

240V高压直流电源在实际供电环节中忽略掉了逆变器环节，由于普通的逆变器存在一定损耗，在自身电能损耗基础上又会产生一些谐波损耗。在这样的基础上大大的削弱了电能转换步骤，进而导致系统中电能转换效率较低，而高压直流电源与之相比就不会出现这样问题。从输电能耗上分析，高压直流电源的集肤效应与交流电源相比较低，电源中的集肤效应会产生一些电能损耗，因此单从这一点上分析就可以发现高压直流电源在能耗损失上较小。高压直流电源与交流电源相比，总节能9%左右[2]。

（2）供电连续

240V高压直流的供电蓄电池输出，以及电源整流模块的输出方式相同，都采用并联的方式与负载端相连。当出现停电情况时，蓄电池可以直接从后端为负载供电，高压直流电源的母线不间断，进而在电能供应上能够实现连续性供电。此外，高压直流通过直流的输出方式进行电力传输，在该环节中不会出现谐波的干扰。由于高压直流电源传输具有整流模块，在该模块中支持热插拔，便于电力的在线维护。

（3）管理智能化

240V高压直流电源系统在实际操作中与传统的-48V直流电源系统相比具有一致性，不仅在电池管理方面，还是在电池智能化管理方面，都有相似性。也就是说，这两种电源都有以科技手段为提托的智能化管理系统，实现电能集中智能管理。电能被集中管理之后，电池的使用寿命被延长[3]。

240V高压直流电源系统与传统的家里UPS系统进行对比，具体对比项目如下表1。

表1240V高压直流电源与交流UPS对比

项目240高压直流电源系统交流系统（220V/380V）

输出波形直线型正弦波以及方波

电压240V 220V/380V

控制方式自主控制输出依赖控制模块

系统结构高度模块化低度模块化并机复杂程度直流侧简单并机不可实现简单并机在线更换可行性大可行性小

后期维护性高低

并机实现条件极性，电压相同极性，电压，相位，频率

3 高压直流电源在数据中心机房中运用现状以及供电建议

3.1高压直流供电市场规模有待于开放

随着科技不断发展，信息在社会中的传输量越来越大，数据中心机房在信息传输与信息存储方面发挥了重要的作用，但是在数据中心机房中，传统的机房供电系统不能满足社会数据信息的要求。近年来，将高于直流电源应用在数据中心机房中，电源供应成果显著。但是高压直流供电面临着很多挑战，在有些电力设备系统中高压直流电源不能充分发挥其作用，需要我国高压直流供电市场规模逐渐扩大。规模不符合的供电开发市场在高压电源供电中存在一定的危险性，例如，在进行240V高压直流电源供电时，所输出的电压为人体危险电压，人体触摸到会造成生命危险。换言之，高压直流电源在数据中心机房中运用危险系数较高，因此，需要对其在市场中的投放进行安全管理[4]。

3.2配电开关性能有待于提高

在供电使用中，实现电能输送固然重要，但是人身安全是电能使用环节的重点。240V 高压直流电源在数据中心机房中的应用虽然是电力通信系统中的新突破，但是由于240V电源属于高压，其在电能安全方面分析，具有一定的危险性。由于在数据中心机房中，人们与配电开关直接接触，因此，提高数据中心机房配电开关性能是实现人身安全的重要途径。由于高压开关在实际操作上与传统的供电开关存在着差异性，主要分为不间断电源UPS、蓄电池以及电压互感器三种，电源开关在低于10kV的配电间不具备配置保护，因此，在数据中心机房中，240V高压直流电源在配电开关性能较低情况下需要有一定的保护装置，才能实现数据中心机房中人身安全[5]。

3.3建立IDC机房供电系统

我国现有的IDC机房主要采用的是240V高压直流供电系统，在该直流电源供电的主流方案中，具有较多鲜明的特点：第一，IDC机房面积比较大，在电能规划上比较完善；第二，IDC机房在设备安装上具有非常充足的空间；第三，240V高压直流电源设备标准化的程度较高，并在实际的安装中能够实现规范化管理。基于240V高压直流电源安装方案比较适用于大型的IDC机房、呼叫中心、电子商务企业数据中心，以及证券数据中心等。目前，在IDC 数据中心的机房中的设备主要以服务器为主，服务器本身具有超过2个的电源模块，并且在各个模块之间存在着相互备用的关系。在一般工作状态下，当一个电源模块出现故障时，则另一个模块负责全部电荷的承担。同时，还需要各大型通信设备厂家开发240V高压直流供电的服务器、交换机、路由器等通信设备。

4总结

随着社会经济高度发展，人们的生活水平逐渐提高，通信领域在科技发展进程中茁壮成长，通信领域的发展得益于各个方面技术的支持。其中高压直流电源在通信领域作用突出，为其发展提供了源源动力。240V高压直流电源在数据中心机房中的应用实现了电源的持续性供电，是通信电源领域的一大突破。该项技术被广泛应用于生产生活中，实现了电力系统的进步，但是我国在该项技术上的研究起步比较晚，在相关细节研究中还有待于开发与完善。参考文献：

[1]左杰国.高压直流供电系统在广播电视系统中的应用[J].广播与电视技

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[2]齐国富,田雨,杜玉刚,王斌.论240V高压直流供电技术在油田信息机房中应用的可行性分析[J].中国管理信息化,2014,13:52-54.

[3] 刘佳婉.关于240V高压直流电源系统在通信工程中的具体设计应用研究.城市建设理论研究（电子版）.2013年21期

[4]吕雷,刘宝昌,王启凡.336V高压直流电源系统在通信工程中的应用[J].信息通

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[5]苏礼华,陈日凡,谢振华.IDC机房新型IT设备供电模式的探讨[J].电信科

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[6]梁伟成.高压直流电源在数据中心机房的应用综述.IT时代周刊.2014年z2期

[7] 杜娟.高压直流电源在IDC机房环境的工作原理及应用初探[J].移动通

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[8]赵广超、潘立福、吴向阳、王琰.240V直流供电系统在数据中心的应用研究.通信电源技