數據中心供配電論文范文2篇
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篇(1)
摘要：廣播電視網絡數據中心承擔國家廣播電視骨干網絡、有線電視、廣播和數據寬帶的傳輸業務，是第四大網絡運營商，對網絡的安全和廣播電視的播出有很高的要求，本文從廣電行業的信息安全傳輸和播出的角度，探索和構建數據中心供配電系統建設的安全架構。
關鍵詞：安全播出;可靠性;數據中心
供電方向論文范文：基于配電自動化的供電可靠性研究
摘要：隨著互聯網技術的廣泛使用，各種用電設備相繼被發明，例如：電飯煲、洗衣機和計算機，電器成為人們生活、工作必不可少的工具，電能逐漸成為人們日常使用量最大且范圍最廣的能源之一。隨著經濟的進一步發展，人們生活質量水平不斷提高，用戶對電能的供電可靠性的要求變得更為嚴格。
一、引言
二十一世紀是信息化的時代，在云計算、大數據、物聯網、云媒體等技術和應用的推動下，數據中心建設呈現出蓬勃發展的態勢。數據中心的運行離不開基礎設施的保障，一旦數據中心的基礎設施出現故障可能帶來大范圍的影響。數據中心的基礎設施系統龐雜，涉及到風水冷電、消防、網絡、安全等多個專業，但供配電系統是關鍵，是核心，是保障數據中心運行的基礎。本文從江蘇有線三網融合樞紐數據中心安全播出的角度，探索和構建數據中心供配電系統建設的安全架構。
二、國家對安全播出的要求和三網融合樞紐數據中心的定位
廣播電視網絡是國家重要的網絡,承擔有線電視、廣播和數據寬帶的傳輸業務，國家廣播電影電視總局頒布了《廣播電視安全播出管理規定》62令、《安全播出事件事故管理實施細則》，對電視信號的傳輸安全提出嚴格的規定和要求，按照《廣播電視安全播出管理規定》安全播出年度運行指標應滿足：三級，停播率W180秒/百小時，即可用度m99.95%;二級，停播率W60秒/百小時,即可用度M99.983%;一級，停播率W3秒/百小時,即可用度M99.992%。
江蘇有線三網融合樞紐數據中心承擔國家有線網絡在華東國干網節點，為全省2700萬用戶提供有線電視的播出，為省內數十萬用戶提供互聯網寬帶，為數千家金融、醫療、公安、教育和企業單位提供業務數據網絡的服務，對安全性、可靠性和可維性提出更高的要求。按照國家廣播電影電視總局《廣播電視安全播出管理規定》的要求,江蘇有線三網融合數據中心定位為：建立高等級、高可靠性、綠色和可持續發展的數據中心;打造廣播電視、通信、互聯網三網融合的綜合平臺;打造立足江蘇面向全國有線電視運營的廣電網絡產業基地;打造國家廣電骨干網傳輸、交換、分發和廣播電視內容集成的樞紐中心。
三、如何構建江蘇有線三網融合數據中心電的安全架構
江蘇有線三網融合數據中心，總建筑面積約40000m2,分為地下一層，地上四層。地下一層為冷凍水制冷機房和柴發機房，地上四層為數據中心機房，每層設置8個模塊機房，共計40個機房;設計機柜總數5000個。1000m2的業務監控大廳、1個動力環境和消防控制監控中心，總的電力容量為32MW,分兩期建設，其中一期為24個機房，容量18MW,二期為16個機房，容量14MW0數據中心按照《數據中心設計規范》GB50174-2017A級機房設計，其配電系統按照高標準、安全、可靠的原則設計，采用2N雙總線冗余設計，配電系統可靠性為99.998%,其安全冗余架構如下：
3.1供電系統的安全等級劃分
根據國家廣電總局的要求和自身的定位，按照《數據中心設計規范》的要求，分析數據中心建設對不同種類負荷供配電系統可靠性要求的不同，對配電系統進行以下的等級劃分。一級負荷：機房IT負荷供配電設備、連續制冷系統、機房監控系統、消防供電系統、應急照明用電、冷源設備以及機房區日常照明。其中：IT供配電系統設計參照國標A級的高可靠性配電系統標準，使用的2N配電方式，并通過雙路進線電源相互備份，滿足進線電源無單點故障的要求。
連續制冷系統用于保證數據中心在市電故障、柴油機未啟動時仍有足夠的制冷能力，在數據中心的整體可用性中發揮著至關重要的作用，使用UPS為冷凍水系統的水泵、機房內精密空調風機供電，并設置冷凍水蓄冷池。機房空調正常情況下由市電供電、油機保障，在市電和油機失效時，有UPS保障，以提供機房機柜的制冷。機房監控系統為整個數據中心重要的操作、維護與管理平臺，其配電系統應能保證在市電斷路時，系統仍能正常使用，因此由UPS為其供電。消防供電系統主要為消防設備、消防報警系統、消防聯動控制設備提供配電。
按照國家相關規范，其用電等級屬于一級負荷，應使用雙路市電供電，并由柴油發電機保證其電源供應的不間斷性。機房應急照明應保證機房等重要區域在異常狀況下保持正常運行的照明能力，使用EPS電源供電，并保證疏散指示照明配備90分鐘后備電池，保證停電后，機房照明系統仍可使用。機房重要動力供電主要指為冷凍站冷水機組、水泵、1T機房、UPS機房空調設備提供供電，包括機房精密空調、機房消防排煙系統及其他與機房環境相關的動力設備的供配電系統，該類系統可以接受因為市電故障所引起的關機重啟，不需要使用UPS進行不間斷供電，但必須使用柴油發電機后備，以保證供電鏈路故障或市電缺失階段仍然可用。二級負荷：非關鍵動力系統、日常維護、維修和照明系統用電。機房維護用電需要在市電缺失階段保證同樣可用，以實現該階段內的系統故障維護。
3.2外部市電安全保障
數據中心設計設立4個KB所，按照全冗余設計，雙回路的市電自不同變電站市電，兩路市電分別來自光華變和西崗變，共8個回路。一期引入4路10kV市電，每路lOOOOkVA,總容量為40000kVA,實現外市電單路滿載的全冗余安全備份。確保數據中心外部市電接入的可靠性和安全等級，外部兩個變電站至三網融合樞紐數據中心的距離分別為600m和3km。
3.3自備發電機
為了進一步提升供電的可靠性，應對外部市電突發大面積的停電發生，三網融合樞紐數據中心另配備備用功率2000kW的10kV自備發電機17臺(其中一期9臺，二期8臺)，在市電發生停電時，啟用發電機給數據中心供電。
3.4冗余的中低壓配電架構
江蘇有線三網融合樞紐數據中心一期共設置了2個KB所、10個低壓配電室，釆用2N的冗余架構，每個KB所分別引入光華變和西崗變的10kV市電，并設有中壓的母聯裝置，實現10kV中壓的互聯互投。確保一路中壓停電或故障或常規檢修時，另一路市電提供后端的供電。一期配電系統共設計了20臺1600kVA干式變壓器，每個低壓配電室安裝兩臺變壓器，取自兩路不同的10kV外電，兩路低壓系統之間均可以實現低壓互聯互投，確保一路中低壓停電或故障時，另一路市電提供后端的供電，柴發、中壓和低壓配電系統的冗余架構。
3.5UPS電源系統
國家有線網絡的骨干線路、全省有線電視安全播出和信息傳送是江蘇有線三網融合數據中心的核心業務,在建設中對IT的設備和部分關鍵設備配置了UPS的保障。同時根據運行系統的重要性對UPS的配置采用了2N(N=1)、2N(N=2)、2N(N=3)、2(N+1)的組合方式，在提升可靠性的同時，兼顧投資平衡。
(1)2N(N=3)組合方式安全播出和信息傳送是三網融合數據中心中心的核心業務，因此在UPS系統的設計中釆用了2N(N=3,2+1)的組合配置,3臺UPS并聯，其中1臺是冗余備份的UPS,提高供電的可靠性。(2)2N(N=2)組合方式對營運的計費、客服、等重要的系統，UPS采用了2N組合方式N=2o(3)2N(N=1)組合方式其他的系統采用了2N(N=1)的UPS組合方式。
3.6空調配電的保障
三網融合數據中心空調系統采用高效的離心冷凍水機組、冷凍/冷卻水泵、冷卻塔。為了滿足空調系統在應急情況下的機房環境溫度的保障與UPS后備的時間保持一致，除了設置的蓄冷罐外，對冷卻水泵和末端精密空調增加了UPS的供電保障措施。與UPS后備15分鐘后備時間相匹配。
(1)末端空調的配電保障數據中心末端的精密空調的供電安全保障采取兩種方式：①應急情況下UPS供電機房末端精密空調在正常運行時,采用市電供電，在市電中斷時通過ATS自動切換到UPS供電。②同一組空調的配電來自不同的配電系統數據中心每個模塊化機房設計了6臺末端精密空調，將每個模塊化機房的6臺末端精密空調分為兩組，1、3、5的末端精密空調配電來自配電房1,2、4、6的末端精密空調的配電來自配電房2,兩個配電房在距離和防護上做了嚴格的物理隔離。其目的是為了防止配電房的突發事件(如火災)引發電力中斷，確保在這種突發的情況下，有一半的末端精密空調工作，繼續維持該機房的制冷，延長機房溫升的時間。
(2)冷凍水泵的供電保障冷卻水泵正常運行時，UPS運行在ECO的模式，實際上采用交流直供的經濟運行模式，當市電中斷時自動由UPS接管，保持冷卻水泵的持續運行，不僅是滿足應急保障的要求，同時達到節能效果。
3.7數據中心2N供電系統的物理安全保障架構
江蘇有線三網融合數據中心供電不僅采用2N配電的架構設計，同時在建筑平面布局上充分考慮到配電系統物理安全，一期不僅設置了2個獨立的KB所，同樣在每層樓設置了兩個配電房，將2N的配電系統分別安裝在各自獨立的配電房中，在一個配電房發生重大的突發配電中斷事件時，另一個配電房繼續給模塊化機房的IT設備和空調設備供電，確保業務連續性。
3.8接地系統
有線網絡承載廣播電視信號的接受和發送，需要做好廣播電視信號接受和傳輸中的抗干擾，對傳輸的信號有特殊的要求，因此在數據中心機房的供配電設計中，接地系統的設計占有重要地位，因為它直接關系到供電系統的可靠性、安全性以及信號傳輸的質量。針對廣電工程類的數據機房，《廣播電視工程工藝接地技術規范》GY/T5084-20U對接地系統提出了具體的要求，有線前端及傳輸網絡機房釆用綜合工程工藝接地系統的聯合接地方式，為了避免其它接地引出點接地電流對廣播電視工藝接地的影響，工藝接地引出點以上的工藝接地部分與建筑物其它接地系統相對獨立相互絕緣。
工藝接地點至少引出2根，接地引出點接地電阻應小于0.50»為此，此項目數據中心接地根據規范要求，分為大樓聯合接地和專用的工藝地，其中工藝地網和大樓地網在地下是相通的，工藝地網框架為30x30m,工藝水平接地體采用直徑為25mm的實心銅質材料組成網格狀鋪設，網格采用6x6m;工藝垂直接地體采用2.5m長，直徑為35mm的銅棒打入地下。先經過實測，接地電阻小于0.50,符合規范要求。工藝設備電源進入機房后，將電源PE線轉換為工藝地線。
3.9完備的DCIM監控系統
數據中心作為企業的信息中心樞紐，承載著企業信息化的服務。然而,電源作為數據中心的基礎要素之一,斷電或低質量供電都是造成數據中心IT設備停機的一大因素。如何對數據中心電源系統進行智能化管理和維護,以確保數據中心服務器和IT設備以及其它硬件持續安全運行，在建設中設計和安裝了一套DCIM系統，全面監視數據中心的中壓、低壓、UPS、精密列頭配電、空調等系統運行狀況,實現監控可視化、管理流程化，提高運維智能化的能力和水平。
四、結束語
供配電系統是數據中心最重要的基礎設施，一方面從數據中心建設初期做好統籌考慮和全面規劃，并根據數據中心業務保障和對供電可靠性的要求，在供電電源選擇、供配電系統布置、供配電系統結構和形式等方面采取相應的技術措施。另外一方面做好后期的運維進一步提升安全運行能力將貫穿數據中心運行的生命周期。
篇(2)
【摘要】大型數據中心在運行的過程中出現的主機停止運行故障，和電源系統應用本身之間存在密切的關聯。為了充分保證大型數據中心供電配電系統應用的安全、可靠、穩定，濱州市政務云數據中心嚴格參照相關規范，對大型數據中心配電系統進行詳細的規劃和安排。文章在闡述濱州市政務云數據中心對供電配電系統要求和設計具體方法的基礎上，根據不同用電、供電需要，在供電電源、供電系統安排和供電配電系統結構形式等方面，采用相應的電力系統設計技術措施，達到節省電能的目的。
【關鍵詞】大型數據中心;2N ;配電系統;供電系統
近幾年，在計算機技術、網絡技術的快速發展下，各個單位對信息的需求增加，云計算、大數據應運而生，由此加快了大型數據中心的建設。大型數據中心能夠批量管理和存儲數據信息資源，從而為黨政機關、企事業單位的發展提供全方位的信息服務，同時也在某種程度上為云計算和虛擬化技術的發展應用奠定了硬件基礎設施的支持。
大型數據中心擁有大量的IT 設備、空調設備和消防設備，可靠、安全的供配電系統是十分必要的，是數據中心基礎設施建設的核心部分，一旦電力不穩定，很容易對數據中心機房造成損害，引起網絡的傳輸業務問題，甚至數據的丟失，做好數據中心機房配電系統的設計與施工是數據中心建設的重中之重。其主要包括柴油發電機、高壓變配電、不間斷電源系統、UPS 輸入/ 輸出柜、精密配電柜、輸入低壓配電、防雷、電氣照明以及末端配電等子系統。
本文結合濱州市政務云數據中心的配電系統設計，對大型數據中心的供配電系統進行分析。
建筑論文投稿刊物：山西建筑創刊于1975年，由山西省住房和城鄉建設廳主管，山西省建筑科學研究院主辦，面向國內外公開發行，是山西省建設行業唯一的一份國家級刊物，山西省一級期刊。
一、工程概況
濱州市政務云數據中心位于濱州市市政辦公樓附屬樓，總面積約3000 平方米，主要包括機房建筑裝飾裝修系統，電氣系統工程、暖通系統工程、弱電系統工程、消防工程五個子系統，其中政務云數據中心機房電氣系統工程，主要包括市政大樓高壓配電系統及數據中心機房高低壓配電系統兩部分。
二、本數據中心供配電系統設計的原則
本數據中心供配電系統的設計依照供配電相關規范和行業標準進行，并充分考慮大型數據中心用電負荷密度較大、供電要求可靠性強的問題，根據實際選擇適合的供配電技術措施。供電配電系統的設計需要遵循分區、分級的原則，在同一個功能區域內保證各個數據設備供電的穩定可靠，同時要將大型數據配電供電系統故障的局部影響控制在最小的范圍內。
三、本數據中心的供配電系統
1.1 高壓配電系統架構
在市政辦公樓西側和北側分別有一個110 kV 變電站，本項目考慮兩路中壓進線，從兩個變電站分別引兩路中壓電到數據中心高壓配電室，在變配電室設置兩臺1000kVA 變壓器，配置相應的電容補償和濾波等，并設置母聯開關。由變配電室引兩路封閉母線至機房UPS 配電間，為機房動力設備、IT 設備等提供電源。其中每一路市電都能承載所有用電設備的負荷，配電系統整體按照雙總線冗錯系統設計，關鍵負載(IT 設備、精密空調)的供電要求從前端到末端完全分開(包括線纜等)�？照{系統需要雙路電源供電，末端切換(不少于兩個ATS 切換)。
變配電室為機房提供雙路市電，市電總容量約為1000kVA。UPS 系統配置2 臺500kW UPS(AB 路各一臺)，構成雙總線“2N”系統為機房負載提供雙路UPS 電源，以保證在其中一路電出現故障，另一路電繼續為數據中心提供配電。
為保證高壓供配電系統的安全性、可靠性，10kV 線路的斷路器采用真空斷路器，并在10kV 出線開關柜內安裝避雷器，為真空斷路器的操作提供過電壓保護。真空斷路器采用彈簧儲能操作機構，并用直流鉛酸免維護電池作為操作繼電保護及信號的電源。高壓開關柜繼電保護、短路保護、過電流保護、溫度保護和接地保護等均使用微機綜合保護裝置，并按設計規范要求進行配置。
1.2 低壓供配電系統架構
根據《數據中心設計規范》(GB50174-2017)要求，A 級數據中心應滿足冗余要求，可采用2N 或M(N+1) 冗余系統。常規A 級數據中心供配電系統主要有2N、DR、RR 三種架構。相比DR、RR 系統，2N 系統建設成本最高，但是三者從后期運維角度綜合比較，2N 系統架構相對簡單，容易實現物理隔離，能夠避免并聯環流產生損耗，且后期運維相對簡單。綜合考慮項目預算及管理能力，結合本工程供配電情況及建設需求，本數據中心配電系統按照A級機房的“雙總線”2N 冗余結構進行配置。
按照2N 系統設計架構，整個電氣系統分為兩套鏡像對稱系統。正常運行時，兩套系統之間都沒有直接的電氣聯系;當其中任何一套系統出現任何故障時都不會影響另一套系統的正常運行。IT 設備和空調動力設備供電，采用雙路電源引入，其供電電源由兩路市政電源經雙電源轉換開關切換后，再與后備電源經雙電源轉換開關切換，當一路電源故障時，另一路電源能完全承擔全部負載。
空調動力設備供電采用雙電源ATS 切換裝置，末端切換，在機房設置ATS 切換箱，ATS 切換箱交叉為機房精密空調供電。
1.3 不間斷電源系統
數據中心機房的供電必須由不間斷電源系統提供，不間斷電源系統是指由電池組、逆變器及其電路組成，能夠提供持續、穩定、不間斷供應電能的設備，是供配電系統的心臟。本次項目UPS 選用模塊化UPS，最大容量可擴容至500kVA，設計為2 套模塊化UPS 組成雙母線結構，每路母線UPS 功率≥500kW 并至少冗余1 個功率模塊。不間斷電源系統和數據中心動力設備的回路各自獨立，并有手動和自動旁路裝置，兩臺單機雙總線運行，為機房IT 設備提供雙路電源供電，后備時間15min。
1.4 機房照明動力電源系統
機房空調系統用電：設計為雙路市電電源供電保障，在機房及輔助區域設置照明配電箱，為市電照明、維修插座、舒適型空調等負荷供電。
機房動力配電部分設置消防聯動，當機房處于消防狀態時，由消防系統發出報警信號，自動切斷機房內的非UPS 系統電源，如新風系統、空調系統、市電維修插座系統、照明系統等。第一可關閉空調通風系統，以防止氣流流動而助長火勢，第二也可以防止因火災影響造成配電系統發生次生災害的可能。
機房動力配電系統各主要設備(如機房精密空調)設置獨立的空氣開關控制，不與其他設備交叉，保證供電的安全性。
機房內設置照明配電箱和市電維修插座配電箱;市電維修插座各回路安裝漏電保護開關。
所有配電柜的開關容量根據機房滿載運行設計。主動力電纜及負載電纜采用阻燃交聯聚氯乙烯電纜。
整個配電系統滿足現有實際需要，同時要考慮到以后的擴容，進行預留。低壓配電柜(包括柜體、開關部件等)，配電柜內斷路器的設計數量有適度冗余量，滿足擴容和應急備用。
1.5 末端供電系統
機房末端供電設計采用列頭柜，由列頭柜提供雙路UPS 電源，后端供電為雙總線供電模式，為服務器、網絡等設備提供雙電源配電。
機房內的其他單電源設備以及輔助單電源設備采用雙電源引入+ 機架式STS 供電，滿足單電源設備的供電需求。
機房內每臺計算機機柜配置2 個獨立的配電回路，采用雙路UPS 電源供電方式，分別引自配電列頭柜內不同的不間斷電源輸出系統，設置獨立的控制開關，連接至機柜內的PDU。每個配電回路均能滿足服務器機柜100% 的用電負荷，任何一路空開或線路的故障均不影響另一路電源的正常使用。
機房內各回路電纜通過機柜頂的槽道系統敷設到位，通過工業連接器與機柜內PDU 相連接。
四、結束語
不同用途或等級的數據中心對可靠性的要求不同，直接關系到數據中心的建設投資和運營成本。數據中心供配電系統是數據中心最重要的基礎設施，應在數據中心建設初期予以統籌考慮和全面規劃，并根據數據中心對供電可靠性的要求，在供電電源選擇、供配電系統布置、供配電系統結構和形式等方面采取相應的技術措施。同時，還應充分運用成熟有效的節能措施，降低供配電系統的損耗。若數據中心存在不同等級的功能區域，在供配電系統設計中也應區別對待，以減少不必要的建設投資和運營成本。
本數據中心配電系統采用了兩套互為備份的配電系統進行物理分隔，雙路獨立路由為末端負載供電，設備采用冗余備份的配置方式，提高系統的可靠性。配電系統采用先進、智能化的管理系統，提高了系統的可管理性，是數據中心機房中一種主流的供配電解決方案。
【參考文獻】
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作者：孫昌亮 姚志新 呂風杰