艾默生数据中心直流解决方案
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2010年
中国移动第一个 336V实验局
80kW 双母线供电 针对380V 高压直 流服务器
机房设备
蓄电池设备
336V-中国移动哈尔滨仓储式机房
模块化机房
项目地 点
黑龙江省
哈尔滨市
案例简 介 2012年
四套336V直流供电 系统
实际运行的商用系 统
中国电信 上海宝之云 武市汉电电+信HV1D20C0供A电系系统统 单系统双母线供电
电量统计：各个支路每天及每月用电量； 精确测量：母排电流、支路电量及状态； 绝缘监测：母排及各个支路绝缘状态； 负载管理：灵活设置告警点； 智能通信：RS232/RS485
外型尺寸可与服务器机柜一致
宽度 800 900 1000 1100 1200
电池控制箱
安装于蓄电池侧,保护&维护 独立开关控制 与主监控模块通信,状态可知 可集成电池单体监测仪 容量:250/500/1000/1250A 尺寸:550(宽)*200(深)*800(高)
45
蓄电池单体监测
蓄电池长期运行,单体电压不一致 单节蓄电池的性能劣化,通过内阻检测做到提前告警
电池单体电压检测仪
单体电压测量精度：≤±0.2％ 单体电压测量范围：0.1～16.5V 电池温度测量精度：≤±1℃ 单体采集速度： ≤2ms/节。 采集路数：24路 通讯接口：RS485 通过CE认证。
数据中心直流供电国家标准-240V
240V高压直流供电系统标准 YD/T 2378 - 2011 于2011年12月20日发布.
数据中心直流供电国家标准-336V
数据中心直流供电基本原理
UPS交流供电 AC/DC
AC UPS
DC/AC
220V AC
AC/DC
12 V
DC/DC
PSU
Server
直流保护器件 器件保护配合设计 高精度检测部件,保证
检测精度
智能化
易管理
-集散式监控设计,各单元
独立监控,系统集中监控. 完整监控系统,系统各
点状态可知 可提供完整的能耗计
量方案,便于能耗管理
灵活的配电方案,适合
不同场合 柜内并机连接,连接方便 可预留扩容接口,实现在
线扩容 内部接线端子设计方便
安装 外观设计风格统一,视觉
VRM VRM VRM VRM VRM VRM
12 V
Loads
5V
using
Legacy
3.3 V Voltages
1.2 V
Loads
1.8 V
using
Silicon
0.8 V Voltages
HVDC供电
AC/DC DC UPS
240V/336V DC
12 V
DC/DC PSU
Server
VRM
重点关注：
电能质量--------AC220V服务器直接应用； 系统容量--------应用场景； 占地面积--------建设成本； 转换效率--------运营成本； 智能休眠--------负载率动态调节； 模块化 -------- 系统稳定性 ； 电池管理--------电池的影响系统稳定；
广东电信IDC 双系统双母线供电
阿里巴巴东冠机房 12V服务器HVDC供电
腾讯深圳总部 模块化数据中心市电直供
艾默生应用概况
可提供 240V/336V不同电压等级解决方案 超过600套系统在网运行 市电到服务器端到端一体化解决方案
小型数据中心列头供电方案
大型数据中心 双总线集中供电方案
大型数据中心 分散供电方案
DC336 DC400/DC12 模块化单系统
双回路 96%~97%
0.42 1080KW
高 无此问题
≤5% 多地试点 定制服务器
高压直流直供流供电电系系统统架构构 架
50Hz 380Vac
AC_PD
交流输入
Ac/Dc
Dc/Dc
整流模块
240Vdc
电池控 制箱
DC_PD
电池巡 检仪
DC/DC
服务器
效果美观
系统篇 配电篇 管理篇 方案篇
监控系统接入层方案
电源柜
AC PDU
RS485/232/IP/USB
POWERSTAR 7.0
DC PDU 电池控制箱
电池监测单元 列头PDU 绝缘监测单元
RS485总线
丰富的接口
支持RS232/485智能接口 RJ45接口,可直接通过网络监控 USB接口,方便软件直接升级和数据拷贝 开关量接口,方便开关量采集和控制
12 V
VRM
5V
3.3 V
VRM
VRM 1.2 V
VRM
1.8 V
0.8 V
VRM
Loads using Legacy Voltages
Loads using Silicon Voltages
供电可行性
UPS→220V AC服务器
高压直流→220V AC服务器
AC220、DC240、DC336V
电池单体监测仪EBU01
机架式服务器电源系统
PSC12650/1300 输入电压：260 ～400Vdc 输出电压: 12V 输入功率因数:>0.99 外形尺寸：
85mm(H)×410mm(W)×600mm(L)
艾默生应用概况
可提供 240V/336V不同电压等级解决方案 超过600套系统在网运行 市电到服务器端到端一体化解决方案
2 创新数据中心 (Tier 3)
市电A
直流A
HVDC
12V
DC/DC
采用12V定制服务器 电源管理灵活 适合定制服务器供电应用
4 创新数据中心 (Tier 3+)
市电A 市电B
交流220V A
DC/DC
12V
直流240 B
HVDC
DC/DC
采用普通服务器或者12V定制服务器 系统整体能效高 适合对能效要求较高的客户
服务器PDU
提供服务器端配电保护 高压直流开关,可靠保护 19英寸标准宽度设计.尺寸紧凑,
空间占用小 3U（高）×2U(深)×19英寸(宽) 可提供8路(最大10路)
配电系统特点
保安全
高可靠
-结构防护设计,保
证人身安全 母排防护设计 高低压隔离设计,
保证操作安全 完善的绝缘监测方案,
防患未然
-专业认证适合高压
艾默生数据中心直流供电解决方案
1 传统数据中心( Tier 3)
市电A
直流240 A A
HVDC 直流240 A
B
采用普通服务器 拓扑成熟,可靠性高 适合一般的数据机房供电要求
3 传统数据中心 (Tier 4)
市电A
直流240 A
HVDC
A
市电B
直流240 B
HVDC
B
采用普通服务器 双母线供电,系统可靠性最高 适合可靠性要求高的场合
艾默生1600A-2000A系统占地—2.0m*0.8m
整流柜
整流柜
Leabharlann Baidu
直流柜
整流系统
—— 强强电电网网适适应应性性
正常工作电压范围：260Vac～530Vac； 可耐受600Vac交流高压； 40Hz～70Hz;
—— 高高效效率率、、高高功功率率因因数数、、低低谐谐波波含含量量
采用先进有源PFC功率因数校正技术。 高效率：96%以上 低谐波污染：输入电流THD<5% 高功率因数：>0.99
配置清单
1600A典型系统配置清单
类别 整流柜 整流模块
直流柜 蓄电池
型号 NetSure HVT E01 R240-15KW
PD2401200DF 1000Ah/240Vdc
数量 1套 30（负载23+ 充电4+冗余3） 1套 2组
备注：系统配置电池巡检仪、绝缘检测仪 不含交流柜
系统外观
解决方案构成
—— 优优异异的的输输出出性性能能 恒功率输出 240V及以上时模块以15KW功率恒定输出
服务器为恒功率设备，当交流断电恢复时，恒功率输出的模块 能更准确的输出足够的功率，满足供电的需求~
此情况下，母排电压较低，如果恒电流输出，极有可能出现输 出功率不足的情况~
解决方案—泰尔检测
系统篇 配电篇 管理篇 方案篇
艾默生高压直流系统—240V
—— 高高功功率率密密度度,节,节省省空空间间占占用用
系统占地面积小（360KW/0.48mm）； 有效利用机房空间
—— 休休眠眠节节能能
专利模块休眠技术
—— 模模块块化化设设计计,灵,灵活活配配置置扩扩容容
专利模块热插拔技术； 系统可预留扩容接口,在线扩容
艾默生高压直流系统—240V
数据中心直流供电解决方案示例
电源系统
电池管理系统
服务器电源及机柜
Battery control BOX Pb battery BMS
Li battery BMS
Server Power&PDU (TBD to R&D)
240V
240V
(900KW) (348KW)
配电系统
监控系统
AC PDU DC PDU
解决方案构成—电源系统
3000A典型系统结构图
解决方案构成—电源系统
1200A典型系统结构图
解决方案构成—电源系统
业界1200A系统占地—3.4m*0.6m
交流柜
整流柜
整流柜
整流柜
直流柜
艾默生1200A系统占地—2.2m*0.8m
交流柜
整流柜
直流柜
解决方案构成—举例
系统需求：
1. 为77个机柜供电； 2. 单机柜负载按照4.5kw ；负载总容量：346KW 3.系统备电30min；
智智能能
有无完善的智能化管理 ,系统各点状态可知 状态/绝缘/电池/能耗完 善计量方案
节能计算
系统1---效率92% 负载270KW 系统负载率200KW（74.07%）; 系统效率92%（输入217.4KW）
系统2---效率96% 负载270KW 系统负载率200KW（74.07%）; 系统效率96%（输入208.3KW）
模块化数据中心 列间供电方案
系统篇 配电篇 管理篇 方案篇
解决方案构成—电源系统
NNeetStSuurereHHVVTTEE0011CCAA11
NetSure HVT E01 CN1
一体式系统,150KW 适合列间分散供电应用
系统最大容量1080KW 分体式系统典型配置1200A(360KW) 适合机房集中供电应用
数据中心直流供电基本原理
典型HVDC 应用
AC/DC HVDC
240V
AC/DC
12 V
DC/DC
PSU
Server
VRM
12 V
VRM
5V
3.3 V
VRM
VRM 1.2 V
VRM
1.8 V
0.8 V
VRM
Loads using Legacy Voltages
Loads using Silicon Voltages
服务器电压
AC220 ~220V
系统运行机构
2N
效率 占地 设备容量 维护性 零地电压 谐波 应用 服务器配置
90%~95% 1
800KVA 低
配置隔离变压器 ≤10% 广泛
传统服务器
DC240 DC270/DC12 模块化单系统
双回路 95%~96%
0.42 1080KW
高 无此问题
≤5% 广泛 传统服务器
交流配电屏
双路输入 双路可靠互锁
独立监控单元 状态可知
自由出线 机柜封闭保护
直流配电屏
独立监控单元 状态一目了然
配电分路支持熔丝或开关 标配柜内铜排并机 大接线端子设计 母排,支路绝缘监测 直流侧防雷设计
可选 分路电量计量 扩容功能单元
智能列头柜-PDI系列
分路支持熔丝或开关配置 支持A,B双路配电 独立监控单元 直流侧防雷设计
小型数据中心列头供电方案
大型数据中心 双总线集中供电方案
绝缘监测仪特点
绝缘监测
采用直流法进行检测； 采用主从结构，从机并行运行，检测速度快； 每个从机可监测24个支路，最大监测32×24 =768 条支路 在线校正漏电流传感器零漂和增益，解决传感器漂移问题 创新型的漏电流传感器易损电路不断电更换设计方案；
漏电保护
1．响应漏电时间小于50mS。 2．保护模式可设定为降压或关机。 3．保护电流可设定（3～100mA，默认10mA）。 4．此保护功能可设定为使能或禁止。
Leakage detector Main monitor unit Monitor Center Software
Rack
直流供电解决方案核心价值
可靠
电信级设计 器件和系统安全防护设计
节能
系统效率高96% 系统建设成本低（占地） 后期运营成本低（电费）
灵活
能否根据机房不同的架构 提供不同方案 能否提供市电到服务器端 完整的一体化解决方案
节能计算
每天节能：24h*（217.4KW-208.3KW）=218.4Kwh 每年节能：218.4*365d=79716KWh 节省电费：63773元（0.8元/Kwh）
单系统双母线 双系统双母线 12V服务器 市电直供 336V应用
336V-中国移动深圳罗湖机房
项目地 点
广东省
深圳市
案例简 介
YDN23 /WEB/SNMP/HTTP协议
完善的管理功能
状态监测 绝缘监测 电池监测 能耗监测
绝缘检测仪作用
人身安全 开关误跳闸 负载误导通
绝缘检测仪原理
+ 母线
-
流过互感器的直流信号路径
支路负载
回路电阻2
回路电阻1
直流互感器 电流方向
大地
故障电阻
44 Emerson Confidential
中国移动第一个 336V实验局
80kW 双母线供电 针对380V 高压直 流服务器
机房设备
蓄电池设备
336V-中国移动哈尔滨仓储式机房
模块化机房
项目地 点
黑龙江省
哈尔滨市
案例简 介 2012年
四套336V直流供电 系统
实际运行的商用系 统
中国电信 上海宝之云 武市汉电电+信HV1D20C0供A电系系统统 单系统双母线供电
电量统计：各个支路每天及每月用电量； 精确测量：母排电流、支路电量及状态； 绝缘监测：母排及各个支路绝缘状态； 负载管理：灵活设置告警点； 智能通信：RS232/RS485
外型尺寸可与服务器机柜一致
宽度 800 900 1000 1100 1200
电池控制箱
安装于蓄电池侧,保护&维护 独立开关控制 与主监控模块通信,状态可知 可集成电池单体监测仪 容量:250/500/1000/1250A 尺寸:550(宽)*200(深)*800(高)
45
蓄电池单体监测
蓄电池长期运行,单体电压不一致 单节蓄电池的性能劣化,通过内阻检测做到提前告警
电池单体电压检测仪
单体电压测量精度：≤±0.2％ 单体电压测量范围：0.1～16.5V 电池温度测量精度：≤±1℃ 单体采集速度： ≤2ms/节。 采集路数：24路 通讯接口：RS485 通过CE认证。
数据中心直流供电国家标准-240V
240V高压直流供电系统标准 YD/T 2378 - 2011 于2011年12月20日发布.
数据中心直流供电国家标准-336V
数据中心直流供电基本原理
UPS交流供电 AC/DC
AC UPS
DC/AC
220V AC
AC/DC
12 V
DC/DC
PSU
Server
直流保护器件 器件保护配合设计 高精度检测部件,保证
检测精度
智能化
易管理
-集散式监控设计,各单元
独立监控,系统集中监控. 完整监控系统,系统各
点状态可知 可提供完整的能耗计
量方案,便于能耗管理
灵活的配电方案,适合
不同场合 柜内并机连接,连接方便 可预留扩容接口,实现在
线扩容 内部接线端子设计方便
安装 外观设计风格统一,视觉
VRM VRM VRM VRM VRM VRM
12 V
Loads
5V
using
Legacy
3.3 V Voltages
1.2 V
Loads
1.8 V
using
Silicon
0.8 V Voltages
HVDC供电
AC/DC DC UPS
240V/336V DC
12 V
DC/DC PSU
Server
VRM
重点关注：
电能质量--------AC220V服务器直接应用； 系统容量--------应用场景； 占地面积--------建设成本； 转换效率--------运营成本； 智能休眠--------负载率动态调节； 模块化 -------- 系统稳定性 ； 电池管理--------电池的影响系统稳定；
广东电信IDC 双系统双母线供电
阿里巴巴东冠机房 12V服务器HVDC供电
腾讯深圳总部 模块化数据中心市电直供
艾默生应用概况
可提供 240V/336V不同电压等级解决方案 超过600套系统在网运行 市电到服务器端到端一体化解决方案
小型数据中心列头供电方案
大型数据中心 双总线集中供电方案
大型数据中心 分散供电方案
DC336 DC400/DC12 模块化单系统
双回路 96%~97%
0.42 1080KW
高 无此问题
≤5% 多地试点 定制服务器
高压直流直供流供电电系系统统架构构 架
50Hz 380Vac
AC_PD
交流输入
Ac/Dc
Dc/Dc
整流模块
240Vdc
电池控 制箱
DC_PD
电池巡 检仪
DC/DC
服务器
效果美观
系统篇 配电篇 管理篇 方案篇
监控系统接入层方案
电源柜
AC PDU
RS485/232/IP/USB
POWERSTAR 7.0
DC PDU 电池控制箱
电池监测单元 列头PDU 绝缘监测单元
RS485总线
丰富的接口
支持RS232/485智能接口 RJ45接口,可直接通过网络监控 USB接口,方便软件直接升级和数据拷贝 开关量接口,方便开关量采集和控制
12 V
VRM
5V
3.3 V
VRM
VRM 1.2 V
VRM
1.8 V
0.8 V
VRM
Loads using Legacy Voltages
Loads using Silicon Voltages
供电可行性
UPS→220V AC服务器
高压直流→220V AC服务器
AC220、DC240、DC336V
电池单体监测仪EBU01
机架式服务器电源系统
PSC12650/1300 输入电压：260 ～400Vdc 输出电压: 12V 输入功率因数:>0.99 外形尺寸：
85mm(H)×410mm(W)×600mm(L)
艾默生应用概况
可提供 240V/336V不同电压等级解决方案 超过600套系统在网运行 市电到服务器端到端一体化解决方案
2 创新数据中心 (Tier 3)
市电A
直流A
HVDC
12V
DC/DC
采用12V定制服务器 电源管理灵活 适合定制服务器供电应用
4 创新数据中心 (Tier 3+)
市电A 市电B
交流220V A
DC/DC
12V
直流240 B
HVDC
DC/DC
采用普通服务器或者12V定制服务器 系统整体能效高 适合对能效要求较高的客户
服务器PDU
提供服务器端配电保护 高压直流开关,可靠保护 19英寸标准宽度设计.尺寸紧凑,
空间占用小 3U（高）×2U(深)×19英寸(宽) 可提供8路(最大10路)
配电系统特点
保安全
高可靠
-结构防护设计,保
证人身安全 母排防护设计 高低压隔离设计,
保证操作安全 完善的绝缘监测方案,
防患未然
-专业认证适合高压
艾默生数据中心直流供电解决方案
1 传统数据中心( Tier 3)
市电A
直流240 A A
HVDC 直流240 A
B
采用普通服务器 拓扑成熟,可靠性高 适合一般的数据机房供电要求
3 传统数据中心 (Tier 4)
市电A
直流240 A
HVDC
A
市电B
直流240 B
HVDC
B
采用普通服务器 双母线供电,系统可靠性最高 适合可靠性要求高的场合
艾默生1600A-2000A系统占地—2.0m*0.8m
整流柜
整流柜
Leabharlann Baidu
直流柜
整流系统
—— 强强电电网网适适应应性性
正常工作电压范围：260Vac～530Vac； 可耐受600Vac交流高压； 40Hz～70Hz;
—— 高高效效率率、、高高功功率率因因数数、、低低谐谐波波含含量量
采用先进有源PFC功率因数校正技术。 高效率：96%以上 低谐波污染：输入电流THD<5% 高功率因数：>0.99
配置清单
1600A典型系统配置清单
类别 整流柜 整流模块
直流柜 蓄电池
型号 NetSure HVT E01 R240-15KW
PD2401200DF 1000Ah/240Vdc
数量 1套 30（负载23+ 充电4+冗余3） 1套 2组
备注：系统配置电池巡检仪、绝缘检测仪 不含交流柜
系统外观
解决方案构成
—— 优优异异的的输输出出性性能能 恒功率输出 240V及以上时模块以15KW功率恒定输出
服务器为恒功率设备，当交流断电恢复时，恒功率输出的模块 能更准确的输出足够的功率，满足供电的需求~
此情况下，母排电压较低，如果恒电流输出，极有可能出现输 出功率不足的情况~
解决方案—泰尔检测
系统篇 配电篇 管理篇 方案篇
艾默生高压直流系统—240V
—— 高高功功率率密密度度,节,节省省空空间间占占用用
系统占地面积小（360KW/0.48mm）； 有效利用机房空间
—— 休休眠眠节节能能
专利模块休眠技术
—— 模模块块化化设设计计,灵,灵活活配配置置扩扩容容
专利模块热插拔技术； 系统可预留扩容接口,在线扩容
艾默生高压直流系统—240V
数据中心直流供电解决方案示例
电源系统
电池管理系统
服务器电源及机柜
Battery control BOX Pb battery BMS
Li battery BMS
Server Power&PDU (TBD to R&D)
240V
240V
(900KW) (348KW)
配电系统
监控系统
AC PDU DC PDU
解决方案构成—电源系统
3000A典型系统结构图
解决方案构成—电源系统
1200A典型系统结构图
解决方案构成—电源系统
业界1200A系统占地—3.4m*0.6m
交流柜
整流柜
整流柜
整流柜
直流柜
艾默生1200A系统占地—2.2m*0.8m
交流柜
整流柜
直流柜
解决方案构成—举例
系统需求：
1. 为77个机柜供电； 2. 单机柜负载按照4.5kw ；负载总容量：346KW 3.系统备电30min；
智智能能
有无完善的智能化管理 ,系统各点状态可知 状态/绝缘/电池/能耗完 善计量方案
节能计算
系统1---效率92% 负载270KW 系统负载率200KW（74.07%）; 系统效率92%（输入217.4KW）
系统2---效率96% 负载270KW 系统负载率200KW（74.07%）; 系统效率96%（输入208.3KW）
模块化数据中心 列间供电方案
系统篇 配电篇 管理篇 方案篇
解决方案构成—电源系统
NNeetStSuurereHHVVTTEE0011CCAA11
NetSure HVT E01 CN1
一体式系统,150KW 适合列间分散供电应用
系统最大容量1080KW 分体式系统典型配置1200A(360KW) 适合机房集中供电应用
数据中心直流供电基本原理
典型HVDC 应用
AC/DC HVDC
240V
AC/DC
12 V
DC/DC
PSU
Server
VRM
12 V
VRM
5V
3.3 V
VRM
VRM 1.2 V
VRM
1.8 V
0.8 V
VRM
Loads using Legacy Voltages
Loads using Silicon Voltages
服务器电压
AC220 ~220V
系统运行机构
2N
效率 占地 设备容量 维护性 零地电压 谐波 应用 服务器配置
90%~95% 1
800KVA 低
配置隔离变压器 ≤10% 广泛
传统服务器
DC240 DC270/DC12 模块化单系统
双回路 95%~96%
0.42 1080KW
高 无此问题
≤5% 广泛 传统服务器
交流配电屏
双路输入 双路可靠互锁
独立监控单元 状态可知
自由出线 机柜封闭保护
直流配电屏
独立监控单元 状态一目了然
配电分路支持熔丝或开关 标配柜内铜排并机 大接线端子设计 母排,支路绝缘监测 直流侧防雷设计
可选 分路电量计量 扩容功能单元
智能列头柜-PDI系列
分路支持熔丝或开关配置 支持A,B双路配电 独立监控单元 直流侧防雷设计
小型数据中心列头供电方案
大型数据中心 双总线集中供电方案
绝缘监测仪特点
绝缘监测
采用直流法进行检测； 采用主从结构，从机并行运行，检测速度快； 每个从机可监测24个支路，最大监测32×24 =768 条支路 在线校正漏电流传感器零漂和增益，解决传感器漂移问题 创新型的漏电流传感器易损电路不断电更换设计方案；
漏电保护
1．响应漏电时间小于50mS。 2．保护模式可设定为降压或关机。 3．保护电流可设定（3～100mA，默认10mA）。 4．此保护功能可设定为使能或禁止。
Leakage detector Main monitor unit Monitor Center Software
Rack
直流供电解决方案核心价值
可靠
电信级设计 器件和系统安全防护设计
节能
系统效率高96% 系统建设成本低（占地） 后期运营成本低（电费）
灵活
能否根据机房不同的架构 提供不同方案 能否提供市电到服务器端 完整的一体化解决方案
节能计算
每天节能：24h*（217.4KW-208.3KW）=218.4Kwh 每年节能：218.4*365d=79716KWh 节省电费：63773元（0.8元/Kwh）
单系统双母线 双系统双母线 12V服务器 市电直供 336V应用
336V-中国移动深圳罗湖机房
项目地 点
广东省
深圳市
案例简 介
YDN23 /WEB/SNMP/HTTP协议
完善的管理功能
状态监测 绝缘监测 电池监测 能耗监测
绝缘检测仪作用
人身安全 开关误跳闸 负载误导通
绝缘检测仪原理
+ 母线
-
流过互感器的直流信号路径
支路负载
回路电阻2
回路电阻1
直流互感器 电流方向
大地
故障电阻
44 Emerson Confidential