数据中心供电方案设计

市电1 市电2
ATS1
油机
ATS2
输入 配电
柜
UPS 电源1
输出 配电 柜1
双电
单电
源负
LBS
STS
源负
载
载
UPS 电源2
输出 配电 柜2
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传统双总线方案中的问题
问题１：单点故障点多 问题２：同步控制器制约了可靠性
要求较高的维护水平，多供应商和非标准化使故障修复困难。
供电系统选择方法
系统允许12小时/半年
否
或者24小时/一年停机
是
维护
否
系统允许12小 时/年停机维护
“N”系统 是 “N+1”系统
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否 “2N”系统
系统要求每个子系统在 维护期间都要冗余配置
是 “2（N+1）”系统
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传统的双总线方案图
• 两路市电经ATS1切换，与油机冗余后再经ATS2切换后 到输入配电柜，即到两条不同总线上的UPS1和UPS2， 两路输出再各经输出配电柜给双电源负载供电
• 为满足单电源负载的需求，增加了STS切换柜；并为使 STS同步切换，又增加了LBS控制器
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双总线系统冗余
定义：双总线系统、多路并联总线、双输入、2(N+1)、2N+2、[(N+1) + (N+1)] 以及 2N 等都指的是该配置的变体。 其基本设计概念，是允许每一个电气设备都可以在无需将负载转换到市电的 条件下出现故障或手动关闭。 优点： 两条独立的供电线路，无单路径故障点，容错性极强； 该配置为从电力入口到关键负载的所有线路提供了全方位的冗余； 在 2(N+1) 设计中，即使在同步维护过程中，也仍存在 UPS 冗余； 无需将负载转换到旁路模式，即可同步维护； 更容易使各 UPS 系统均分负载，并了解哪些系统为哪些负载供电。 在设计中无需再面对 STS 设备及其复杂的故障模式，从而使系统可用性得到 了显著提高。 缺点： 冗余组件数量多，成本高； 由于未达到满负荷工作状态，UPS 效率低下； 一般的建筑物不太适合采用可用性极高的双总线系统，因为这种系统需要 对冗余组件进行分开放置(实现更高级别的隔离)。
“N”系统
N 系统定义： 与关键负载规划容量相等的单台UPS 模块或一组并联 UPS 模块构成的系统; N 配置是关键负载供电的最低要求; 为了系统维护,需要外部维护旁路， 优点： 设计概念简单，硬件配置成本低廉； 由于 UPS 工作在设计满负荷条件下，因而其效率最高； 具备高于市电的可用性； 可进行并机扩展增容（并联多个额定值相同的 UPS 模块）。 缺点： 可用性有限，因为如果 UPS 模块出现故障，负载将转换到旁路供电，从而 处于无保护电源下； UPS、电池或下游设备维护期间，负载处于无保护电源下（持续 2-4 小时）；
缺点： 并联模块必须采用相同的设计、相同的制造商、相同的额定值以及相同的 技术与配置； UPS 系统的上游与下游仍存在单故障点； 在 UPS、电池或下游设备维护期间，负载处于无保护电源下 由于各个 UPS 设备的利用率均低于额定用量，因此运营效率较低； 所并各台需要一个逻辑控制总线，因而存在单路经故障点； 并机台数增多时，需要外部静态开关和并机控制柜， 系统仍需要一个公共的外部维修旁路。
双路电源，末端 切换采用放射式 配电系统
采用放射式配电系统
稳态电压偏移范围（%） 稳态频率偏移范围（Hz）
±3 ±0.5
输入电压波形失真度（%） ≤5
ຫໍສະໝຸດ Baidu
零地电压（V）
＜2
允许断电持续时间（ms）
0~4
不间断电源系统输入端THDI含 量（%）
＜15
±5 0~10
电池逆变工作方式 电子信息设备正常工作 时 应满足设备使用要求
（3）系统成本和能源消耗问题； 系统复杂性提高了购置成本和运行成本、电流谐波的存在增加了滤波
设备、输入功率因数的低下降低了系统设备容量利用率。 （4）系统标准化问题；
系统复杂为标准化带来困难，系统设计建造停留在手工业阶段。 （5）系统的灵活性和可扩展、变更问题；
以计划容量一次性投入、难以变更和扩展，缩短了生命周期。 （6）系统使用维护难度问题。
3~39次谐波
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TIA942可靠性、可用性要求
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UPS供电系统存在的问题
（1）系统可靠性问题； 单路径故障点多、设备可靠性差、维护难度大。
（2）系统电流谐波干扰问题； 电网和系统本身形成干扰、增加滤波设备、 降低输入功率因数和能源利用率、对地线系统提出苛刻要求等。
技术要求
A级
B级
两个电源供电两个电源不应同时受到损坏
C级 两回线路供电
备注
变压器
M（1+1）冗余（M=1、2、3...）
N
用电容量较大时，设置 专用电力变压器供电
后备柴油发电机系统
后备柴油发电机的基本容量 柴油发电机燃料存储量 不间断电源系统配置
N或（N+X）冗余（X=1~N）
N 供电电源不能 满足需求时
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数据中心供电方案设计
中达电通股份有限公司 UPS产品处
李焕一 2011年6月
目录
数据中心设计标准介绍 UPS供电系统存在的问题 供电系统选择方法 模块化全隔离双总线方案 产品介绍
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GB50174可靠性、可用性要求
项目 供电电源
缺乏冗余，限制了在 UPS 发生故障时对负载的保护能力； 存在多个单故障点，这意味着系统的可靠性由其最薄弱的环节决定。
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并联“N+1”系统
定义：输出直接并机，“备用的”容量至少等于一个系统模块的容量; 要求采用同一制造商生产的相同容量的 UPS 模块。
优点： 可用性要高于“N”配置； 可根据需求的增长进行扩展。硬件布置不仅设计概念简单，而且成本低廉；
应包括不间断电源系统的基本容量、空调和制冷设备的基本容
72h
24h
2N 或M（N+1）冗余（M=2、3、4…）
N+X冗余 （X=1~N）
不间断电源系统的供电 时间满足信息存储要求 时，可不设置柴油发电 机
N
不间断电源系统电池备用时间 15min柴油发电机作为后备电源时
根据实际需要确定
空调系统配电
双路电源（其中至少一路为应急电源），末 端切换。采用放射式配电系统