大型数据中心双总线系统设计方案

大型数据中心双总线系统设计方案

1 概述
为保证数据中心机房内所有设备24 小时不间断优质供电，数据中心机房供电系统亦采用两路在线式UPS供电（每路均为1+1并联冗余配置，提高供电系统的冗错性和可靠性），UPS采用中文操作界面，本文章拟定大型数据中心用户，设备用电功率设计为400kVA，实现独立的双总线供电方案，提高供电的可靠性、容错性，满足GB50174-2008《电子信息系统机房设计规范》A级机房电源设计标准。

2 台达UPS电源解决方案
配置台达GES-NT400K 双变换纯在线式工频级UPS 4台，组成两套“1+1”并联冗余的双总线供电方案,为数据中心机房负载设备提供24小时不间断的完全独立的双回路的优质、纯净电源供电。
GES-NT400K UPS 2路“1+1”并联冗余的双总线供电方案具有高可靠性、可用性及安全性，并机系统采用先进的独特分布式逻辑控制方式，直接并机，并机无须外加并联卡或并机控制柜，且并机通信信号线采用环形回路设计，大大地提高了并机系统的可靠性；NT400K UPS支持在线并机扩展系统，即无须关闭原UPS供电系统，在线将预将并入正常工作的UPS系统中，整并机扩容平滑、安全。
并机采用共用电池组方案，可以节省大量的安装空间，提高电池的利用效率，减少地安装地板承重需求。当其中一台UPS故障退出并联系统后，仍能保证满载后备时间满足原配置（而传统UPS并机无共用电池组功能时，当其中一台UPS故障时，它所配置的电池组也相应地退出了并机系统，此时导致后备时间缩短一半）。通过共用电池功能，还可以减少电池污染的排放和节省安装空间等资源。
2.1 共用电池功能主要优势
⑴ 节省购买电池的资金投资
系统冗余量占系统总容量的百分之几，就能节省电池总投资的百分之几。在电池价格飞涨的今天，能够节省的这笔费用是相当可观的。同时，电池数量减少了，相应的搬运、安装等投资也会跟着减少。
⑵ 节省安装空间投资
大批量的电池所占用的安装空间也是很大的，减少了电池数量,也就成比例地减少了安装空间方面的投资。同时也就减少了房租、装修费、空调配置等方面的投资。
⑶ 节省承重方面的投资
电池组是很重的，为了解决楼层承重问题，一般会扩大电池的放置面积或者制做承重支架。如果减少了电池数量，这方面的投资就会相应地省去。
⑷ 节省运营成本投资
电池数量少了，系统本身以及房间空调所消耗的电能也就少了，需要投入的维护成本也少了，同时还会更加环保。
⑸ 系统扩容比较方便
对于共享电池组的UPS系统，日后扩容时可以不

增加电池，如果现有电池组的后备时间还够用，直接增加UPS主机就行了。扩容会变得非常简单、方便、节省资金。
GES-NT400K UPS具有内置同步控制电路（LBS），系统采用双总线供电方案时，无须再购买同步控制器/或同步控制柜，可节省大量的系统投资成本。
　2.2 台达NT系列UPS内置同步控制器（LBS）的功能及优点
⑴ 集成在主控制板中，无须增加外置同步控制柜/模块，减少外部电路，技术更先进，大大提高了系统的可靠度；
⑵ 安装调试简单、方便，无须复杂的接线；
⑶ 可以实现2路“3＋1”并联冗余的双总线方案，扩容简便、适用性强；
⑷ 同步控制线采用1＋1冗余通讯线，即使断掉其中1根对双总线系统无任何影响，高可靠性；
⑸ 提高了UPS系统的性价比，内置同步控制器功能，可为用户节省大量的系统扩容资金。供电系统方案和配置
GES-NT1400K UPS 2路“1+1”并联冗余双总线供电解决方案系统配置。
UPS电源设备配置见表1。

图1 台达NT400K完全独立的双总线供电系统框架示意图
表1 UPS电源设备配置

序号
设备名称
规格型号
品牌
单位
数量
备注
1
UPS主机
GES-NT400K
台达
台
4
2路1+1并机，组成完全独立的双总线供电方案
2
蓄电池
DCF126-2/1200
中达
节
384
单机后备30min
3
电池开关柜
1600A
中达
套
2
并机共用电池组方案
4
电池架
174只/套
中达
套
2

5
SNMP卡
内置式SNMP卡
中达
套
4
远程及网络监控


并机共用电池组电池开关柜原理图见图2。QF2设计为电池联络开关，实现并机系统共用电池供电方案与独立电池供电方案灵活选择。

图2 并机共用电池组电池开关柜原理图可靠性比较
系统是由N个子系统并联构成的一个冗余系统(并联方式)，系统中有任何一个子系统失效，均不会影响系统的功能，只有在任何大于冗余的数X子系统同时失效时，系统才宕机，此系统称为N+X冗余系统。如果每个子系统的可靠性为R(t)，那么当由多个子系统并联组成的冗余系统N+X时，用(N+X)表示。
UPS方案可靠性由公式（1）计算。UPS方案可靠性列于表2。

式中 表示并联冗余系统中X+1个子系统故障（系统不可用时）的组合数。

表2 UPS方案可靠性比较
供电方案
方案说明
可靠性
可靠性比较(与单机相比较)
N
单机供电
0.99

N+1
1+1并机供电
0.9999
(1-0.99)/(1-0.9999)=100倍
2N
单机双总线供电
0.9999
(1-0.99)/(1-0.9999)=100倍
2(N+1)
1+1并机双总线供电
0.99999999
(1-0.99)/(1-0.99999999)
=100000000倍

总结
台达NT400K两台并联的UPS组成的两条完全独立的供电总线，每条总线分别为两条直接

与双电源负载连接的电路供电。借助双总线设计方案，完全可以建立起根本无需将负载转换到旁路市电的UPS供电系统，排除了每一个可能存在的单路径故障点，如此配置的双总线系统的使可靠性、可用性达到最高级别。