涂志燕

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 

摘要：廣電數(shù)據(jù)中心機(jī)房UPS供電系統(tǒng)的可靠性問(wèn)題包含較多的元素，電氣專業(yè)人員在對(duì)供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、策劃、管控的過(guò)程中，需要根據(jù)數(shù)據(jù)中心的實(shí)際用電負(fù)荷完成多種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，文中對(duì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房設(shè)備分類及其供電基本特征進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，對(duì)當(dāng)前供配電系統(tǒng)可靠性的分配問(wèn)題進(jìn)行了細(xì)致闡述，并提出當(dāng)前提高供配電系統(tǒng)UPS供電效率的重要舉措，以提升整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心；UPS；可靠性

0引言

供電系統(tǒng)的可靠性直接影響到廣電數(shù)據(jù)中心機(jī)房設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，涉及信息存儲(chǔ)、節(jié)目錄制采編傳輸、影音數(shù)據(jù)等生產(chǎn)質(zhì)量和播出質(zhì)量，為確保數(shù)據(jù)中心機(jī)房UPS供配電系統(tǒng)的運(yùn)作更加科學(xué)、安全、可靠，在現(xiàn)階段廣電數(shù)據(jù)中心機(jī)房UPS供配電系統(tǒng)的布局規(guī)劃管理工作中，電氣專業(yè)技術(shù)人員需要開(kāi)展頂層設(shè)計(jì)，明確各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、技術(shù)要素，結(jié)合精益化、精細(xì)化的管控措施，明確各項(xiàng)管理標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)保障供配電系統(tǒng)正常運(yùn)行尤為重要。

1數(shù)據(jù)中心機(jī)房設(shè)備分類及其供電特征分析

廣電數(shù)據(jù)中心機(jī)房的電源設(shè)備分為單電源及其冗余電源設(shè)備，具體來(lái)說(shuō)，單電源是指單一的電源模塊，當(dāng)數(shù)據(jù)中心機(jī)房設(shè)備存在供電問(wèn)題時(shí)，通常是由于電源本身出現(xiàn)的故障問(wèn)題所導(dǎo)致的，此時(shí)的機(jī)房設(shè)施將處于待機(jī)模式，而冗余電源設(shè)備主要是由多個(gè)電源模塊所構(gòu)成，此類設(shè)備也稱為雙電源設(shè)備，由多個(gè)電源來(lái)承擔(dān)整個(gè)系統(tǒng)的供電負(fù)荷，如果電源模塊組出現(xiàn)問(wèn)題或無(wú)法正常供電時(shí)，剩余模塊便能夠提供相應(yīng)的電源負(fù)載，保證設(shè)備正常供電。

2供配電系統(tǒng)可靠性的分配

通常情況下，在供配電系統(tǒng)中包含多個(gè)設(shè)備設(shè)施，如防雷器、電纜、開(kāi)關(guān)、UPS、電池組、PDU以及各種連接件，每一個(gè)環(huán)節(jié)及其每一項(xiàng)設(shè)備須具備較高的可靠性和穩(wěn)定性，才能發(fā)揮整個(gè)供配電系統(tǒng)應(yīng)有的作用。

在對(duì)供配電系統(tǒng)可靠性進(jìn)行分配管理的過(guò)程中，電氣技術(shù)人員需要充分遵循短板控制原理，及整個(gè)系統(tǒng)的綜合運(yùn)行可靠性的高低通常取決于可靠性較低的某一個(gè)部件或某一個(gè)環(huán)節(jié)，所以在供配電系統(tǒng)可靠性的分配管理過(guò)程中，需要嚴(yán)格參照較低的那個(gè)環(huán)節(jié)完成資源分配、管理分配，以此才能采購(gòu)發(fā)揮出整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)有的作用，例如在常見(jiàn)的10kVUPS輸出端配置65A的斷路器相對(duì)較為常見(jiàn)，同時(shí)在電子系統(tǒng)中，電氣技術(shù)人員也需要保證各系統(tǒng)各環(huán)節(jié)連接牢靠，具體來(lái)說(shuō)，由于常見(jiàn)的單相10kV額定電流為45A，考慮到增強(qiáng)系統(tǒng)20%的過(guò)載能力，通常會(huì)選取65A的開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)，如果在該環(huán)節(jié)存在特殊的要求則需要重新計(jì)算電流值大小，若盲目選用32A或100A的斷路器，將不滿足整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的需求，比如選擇32A的斷路器會(huì)面臨頻繁切斷負(fù)載，若選用100A的斷路器，會(huì)致使輸出端短路而無(wú)法保護(hù)電源的情況出現(xiàn)，簡(jiǎn)而言之，如果對(duì)可靠性電流值大小的分配未滿足系統(tǒng)設(shè)備的具體運(yùn)作需求，則會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)拒動(dòng)或誤動(dòng)的現(xiàn)象。

通過(guò)實(shí)地調(diào)研分析可以看出，在整個(gè)數(shù)據(jù)機(jī)房供配電系統(tǒng)可靠性的分配管理過(guò)程中，電氣技術(shù)人員需要整合各項(xiàng)設(shè)備設(shè)施的綜合可靠性數(shù)值，完成綜合評(píng)價(jià)管控，比如在該環(huán)節(jié)需要分析系統(tǒng)防雷器的運(yùn)作可靠性，電纜設(shè)施的運(yùn)作可靠性，開(kāi)關(guān)柜、發(fā)電機(jī)、UPS、電池組、PDU及其各項(xiàng)設(shè)備的運(yùn)行可靠性，之后再將每個(gè)結(jié)構(gòu)單元、結(jié)構(gòu)部位的運(yùn)行可靠性進(jìn)行乘積運(yùn)算，再通過(guò)特定的函數(shù)值的賦值分析，便能夠得到整個(gè)系統(tǒng)最終的可靠性。

3供配電系統(tǒng)中UPS選擇的原則分析

3.1選取高效率的設(shè)備

UPS作為供配電系統(tǒng)中的關(guān)鍵要素，在選取相關(guān)設(shè)備時(shí)，電氣工程技術(shù)人員需要重點(diǎn)考量系統(tǒng)所具備的運(yùn)行可靠性問(wèn)題，同時(shí)考量相關(guān)設(shè)備的外部運(yùn)行環(huán)境，盡可能控制設(shè)備高溫問(wèn)題，據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，如果UPS設(shè)備溫度升高，那么設(shè)備內(nèi)部的電子零部件的活躍度將會(huì)翻倍，從而使得設(shè)備內(nèi)部的元器件的使用壽命進(jìn)一步衰減，因此管控UPS供配電系統(tǒng)內(nèi)部的溫度數(shù)值將能夠提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，但是要想管控設(shè)備內(nèi)部的溫度，則需要對(duì)設(shè)備本身的功耗進(jìn)行多方面的論證分析，簡(jiǎn)而言之，設(shè)備運(yùn)行的功率并不是越低越好，同時(shí)也不是越高，要想發(fā)揮出設(shè)備更加優(yōu)異的性能，技術(shù)人員需要考量整個(gè)系統(tǒng)的綜合運(yùn)行需求，完成對(duì)設(shè)備負(fù)載功率的合理設(shè)置。

具體來(lái)說(shuō)，在常見(jiàn)的工頻機(jī)和高頻機(jī)兩種UPS電路結(jié)構(gòu)中，不同設(shè)備在輸出端、輸入端均具備不同的線性輸入指標(biāo)，同時(shí)兩者也具備不同的功率因素，據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，工頻機(jī)的UPS比高頻機(jī)UPS往往具備更大的功率損耗，同時(shí)兩者也具備不同的造價(jià)。

此外，工頻機(jī)UPS輸入逆變器通常是采用的全橋電路，在實(shí)踐應(yīng)用層面，此類電路要想發(fā)揮工頻UPS的實(shí)際性能，則需要適當(dāng)?shù)脑黾痈綦x變壓器，而對(duì)于高頻機(jī)UPS逆變器而言，此類設(shè)備通常采用半橋電路，因此針對(duì)此類設(shè)施的空間布局及其結(jié)構(gòu)布局不需要借用變壓器隔離便能夠發(fā)揮出應(yīng)有的作用。

3.2選擇噪音低的設(shè)備

一般情況下，要想確保電源系統(tǒng)更加科學(xué)、高效、穩(wěn)定地運(yùn)作，電氣技術(shù)人員需要嚴(yán)格管控設(shè)備的噪音，同時(shí)噪音過(guò)高也會(huì)導(dǎo)致設(shè)備操作環(huán)境變得過(guò)于復(fù)雜，使得操作者的情緒受到嚴(yán)重影響，從而導(dǎo)致工作人員的工作效率降低，甚至出現(xiàn)操作失誤的情況。

但是由于工頻機(jī)UPS輸入電路破壞了原有的電壓波形，會(huì)給其他設(shè)備造成相應(yīng)的電磁干擾，同時(shí)電感和變壓器在運(yùn)行過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生出大量可聞噪音，從而使操作環(huán)境變得更加惡劣。

一般情況下，工頻機(jī)往往結(jié)合10kHz左右的調(diào)制頻率的使用，此類頻率恰好在人耳可感知的頻率范圍內(nèi)，從而使人員的工作環(huán)境受到嚴(yán)重干擾。

而高頻機(jī)的工作調(diào)制頻率通常設(shè)置在20kHz以上，而此類赫磁頻率往往在人耳感應(yīng)范圍之外，從而可以保障相關(guān)工作人員的工作環(huán)境相對(duì)較為安靜。

因此從供電可靠性的層面進(jìn)行分析可以看出，選取適當(dāng)調(diào)制頻率的設(shè)備至關(guān)重要，當(dāng)前20kHz以上的高頻機(jī)UPS供電設(shè)備在數(shù)據(jù)中心機(jī)房中的使用相對(duì)較為常見(jiàn)。

總體來(lái)說(shuō)，在對(duì)供配電系統(tǒng)UPS進(jìn)行選取選用的過(guò)程中，工程師及技術(shù)人員需要考慮整個(gè)系統(tǒng)的綜合功率消耗，同時(shí)還需要考慮整個(gè)系統(tǒng)的噪音等級(jí)，以此才能夠提高整個(gè)系統(tǒng)的綜合運(yùn)行效率。

4安科瑞動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)介紹設(shè)備選型

4.1電力監(jiān)控解決方案

       電力監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)中心中低壓配電系統(tǒng)、UPS、蓄電池組、ATS/STS、精密配電柜、電源支路電流、PDU機(jī)柜電源以及其它重要設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、測(cè)量、記錄、報(bào)警等功能，實(shí)時(shí)掌握供電系統(tǒng)運(yùn)行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高數(shù)據(jù)中心供電可靠性。

4.2電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備選型

5總結(jié)

       總體來(lái)說(shuō)，在對(duì)廣電數(shù)據(jù)中心機(jī)房UPS供電系統(tǒng)的可靠性問(wèn)題進(jìn)行探究探討的過(guò)程中，電力工程技術(shù)人員需要根據(jù)當(dāng)前、10kv供電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況、運(yùn)行特征，完善各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施，并且革新現(xiàn)有的供電系統(tǒng)，提高整個(gè)體系的供電效率。

【參考文獻(xiàn)】 

【1】數(shù)據(jù)中心動(dòng)力和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng),黃河水利委員會(huì)信息中心趙凱.景云.賈楠[1] 曾顯達(dá), 徐華鋒.數(shù)據(jù)中心UPS供電系統(tǒng)中并機(jī)臺(tái)數(shù)與可靠性的關(guān)系分析[J].數(shù)據(jù)中心建設(shè)+,2021(7):25-28. 

【2】高巖叢.數(shù)據(jù)中心不間斷電源系統(tǒng)分析對(duì)比[J].長(zhǎng)江信息通信,2021,34(10):163-165. 

【3】李季.廣電數(shù)據(jù)中心機(jī)房UPS供電系統(tǒng)可靠性分析.

【4】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.5版