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数据中心UPS系统设计规划发布时间:2018年08月20日



  随着大数据和云计算的不断发展,大型、高密数据中心的建设应运而生,而大型数据中心带来的耗电量也是巨大的。据统计目前数据中心的能耗已占到全球电量的2%至3%。高可靠、低能耗、易维护的供配电系统成为数据中心建设的核心诉求,而UPS作为其源动力,发挥着至关重要的作用。


  大型数据中心要求电力系统高可靠性,T4级数据中心可靠性99.995%,平均每年只能有48分钟故障时间,服务中断时间小于24分钟,UPS 电池最少满负载备份时间(需要有发电机应急电源系统)不少于15分钟。当市电发生输入中断,就由蓄电池、UPS逆变为负载提供不间断电源,来持续保障业务的正常运营。UPS工作时整流器和逆变器都会产生功率损耗,例如电价为1元/度,以400KVA的UPS为例,UPS效率每提高1%,一年节省的电费为(400KVA×1)×0.01×24×365×1=35040元。所以如何提高UPS的工作效率,是降低数据中心运营成本的一个亟待解决的问题。


  对于数据中心的供电系统解决方案而言,应优先考虑提高它的可利用率。按照TIA-942所推荐的供电系统可利用率的分类标准,可分为Tier-4级、Tier-3级、Tier-2级和Tier-1级。Tier-4级供电系统是由两路UPS所组成的2N型供电系统来向IT设备供电,它能确保负载”永不停电”,具备故障容错功能,其可利用率最高,适用于中大型的高端数据中心。Tier-3级供电系统是由1路市电+1路UPS/HVDC所组成的2N型供电系统来向IT设备供电,它使负载的供电系统具有可在线维护特性,其可利用率次之,适用于中大型的中端数据中心; Tier-2级供电系统是由N+1台UPS所组成的冗余供电系统来向IT设备供电,适用于中小型数据中心; Tier-1级供电系统是单机系统,其可利用率最低,适用于小型机房。


  举例:某数据中心设计每个机房模块机柜200个,容量为3KW/个。


  


  备注:为了能够完全与供应电源兼容,输入功率因数需要接近1根据IT设备负荷计算进行UPS选型,UPS容量按照2N方式配置,选型计算如下表:


  


  备注:高冗余度的UPS系统其设计额定负荷水平通常在40%~50%之间UPS设备选型为在线双变换式,采用空间矢量调制及全数字化控制技术。共分为两组,每组配置为4台400KVA UPS并机运行,第一组UPS为1#、2#机房IT设备A路供电,第二组UPS为1#、2#机房IT设备B路供电,正常运行时每组UPS各承担50%,当一组UPS故障时由另一组UPS承担全部负荷。