浅析数据中心不间断电源系统分期部署

高阳

摘 要：数据中心设计中，选择一个经济、合理的UPS供电方案，对于节省造价、合理利用建筑空间大有裨益。在以后的工程设计中，还应根据实际情况因地制宜地确定最佳的UPS供电方案。

关键词：数据中心；不间断电源系统；应用

前言

近几年来我国移动通信技术与互联网技术获得了迅猛发展，人们需求日益增加，我国的信息化战略推进速度也在持续加快。使用数据中心，可以促进通信行业与互联网行业获得进一步发展。数据中心机房主要由服务器、交换机、路由器等IT设备共同组成。这些相关设备通常会采用220V交流或直流电源作为主要的供电方式，从而加强数据中心设备供电的稳定性。

1 数据中心发展历史

第一代数据中心是传统的离散数据中心，采用以系统为中心的“烟囱式”结构，物理资源和应用强耦合、资源无共享，一个应用系统对应一套设备，服务器、网络和存储等所有资源与单个系统静态捆绑在一起，形成“系统孤岛”，系统部署与管理异常复杂。第二代数据中心是虚拟化数据中心，一个中心支持多个应用系统，资源独立管理。第二代数据中心通过虚拟化技术实现计算、存储等资源的复用、共享，缓解了第一代数据中心资源独占问题，但在数据中心内部，不同硬件资源（计算/存储/网络）管理、维护分离，建设耗时长，维护技术高。第三代数据中心是云数据中心，实现了单中心内的资源统一管理与资源共享。第三代数据中心基于虚拟化技术，将计算、网络、存储等基础设施深度融合，简化基础设施的建设和维护，但多中心间资源无法共享。

2 UPS电源配置原则

数据中心机房中的IT通信设备，最大瞬间供电中断时间要在20毫秒以内，如果超过这个范围将会造成设备运行终端，使机房处于瘫痪状态，将会为企业带来极大的经济损失。数据中心机房中的通信负载属于非线性，且谐波较大，功率因数较小，需要使用较大的UPS电源容量以保证系统能够承受负载功率。通常情况下，UPS电源设备的最大负载在80%的范围之内，1+1并联冗余与2+1并联冗余的UPS电源的控制范围在40%和50%以内，在数据中心机房建设中，为了可以有效保证系统的正常运行，需要采用3台UPS电源组成并联冗余系统。

3 数据中心机房对UPS电源的要求

为了保证数据中心机房的UPS电源可以全年无休的进行供电，则UPS电源需要满足以下要求：1、使用在线式UPS电源为数据中心机房提供逆变器电源，保证UPS电源为机房提供稳定的、连续的、无干扰的高质量电源，稳压和连续供电可以保证数据中心机房中的IT设备安全可靠的运行；无突变、无干扰以及点位低则是保证数据中心机房中的IT设备能够处于高速运转的状态下。2、数据中心机房的UPS电源，不能进入到普通的市电电源状态，一旦进入到市电电源经交流旁路供电状态下，用户的关键性负载的电源供电质量将会明显降低，安全无法得到有效保障，对于网络运行而言存在非常大的安全风险。3、选择N+1的冗余并机技术，以提高UPS电源在数据中心机房的容错能力，提高UPS电源的供电质量。4、使用双总线输入、输出的供电系统，当逆变器处于带电状态下进行维修，当用户的负载发生短路要迅速切换到UPS逆变器中，保证数据中心机房中的IT设备的电源得到较高的可用率。

4 不同UPS电源配置方式

在数据中心机房中的应用3.1N+1冗余供电方式N+1冗余供电方式是指有多台设备的UPS并联在一起，构成了冗余供电系统。通过并联通信的方式，将所有的UPS电源实现同步，每一台UPS均分负载。当其中一台UPS电源发生故障，要自动脱机，让剩余的UPS保持同步并进行负载运行。该配置方式可以实现较强的灵活性，将所有的UPS电源的负荷进行均分，设备之间的寿命一致，不会影响系统的整体运行。为了保证UPS电源能够在数据机电系统中可靠运行，采用2N冗余供电配置方式应用在数据中心机房中。2N冗余供电方式也称为双母线供电方式，由两套独立工作的UPS系统组成，负载为双电源冗余供电。与N+1供电配置方案相比，2N冗余供电的优势在于可以无间断的对双电源进行供电，提高供电的可靠性，缺点由于2N冗余供电方式需要使用两套UPS电源供电系统，价格成本较高，比较适用于高级设备机房的建设。

5 UPS的“集中式”与“分散式”配备方式

（1）集中供电方式：一台大功率UPS负载所有设备，便于管理。为UPS单独设置位置，避免了将UPS放入设备机柜内其散热影响设备运行的问题。UPS集中采购，容易控制UPS质量，减少设备厂商购置的环节，节约采购费用。考虑用电设备同时使用的参差系数，集中设置利于降低UPS总容量，容量设置相对合理，节约投资。但是，集中设置方式对建筑要求较高，现场配置成本增加，集中设置布线要求高，可靠性降低。（2）分散供电方式：根据设备需要分别配备适合的UPS，可靠性高，布线要求低，将UPS与智能化设备间的线路暗敷在机柜内，使配电线路尽量短，从而降低中性线与PE线之间的电位差，整合UPS单独设置的空间，节约了整体成本。但是，分散设置不便管理，且由于单独设置UPS冗余容量、UPS模数等，分散设置会使UPS总体容量大幅增加，造成浪费。设计中，可权衡投资与可靠性来选择两种方式。大型数据中心、控制中心宜采用“集中式”配置方式；对于常见普通建筑，“分散式”设置仍为现在比较可行的一种配備方式。

6 结束语

我国的数据中心机房建设热潮仍然不断，数据中心机房的电源如何设置，需要按照机房实际的建设情况进行设计，不能一味追求高级别，而忽略了实用性与安全性。因此，在对数据中心机房进行UPS电源配置时，先考虑UPS电源的配置原则与相关要求，在保证安全性的同时更好考虑经济实用性，最大化的降低成本，提高数据中心机房建设的稳定性。

参考文献

[1]张钰.数据中心机房UPS供电系统可靠性研究与应用[J].通讯世界，2016（3）：119-120.

[2]杨杰，邹节凯，单鹏辉.数据中心机房UPS电源供电方案的比较及建议[J].通信电源技术，2017，34（1）：102-103.