數(shù)據(jù)中心供電方案設(shè)計(jì)

1、1Delta Confidential中達(dá)電通股份有限公司中達(dá)電通股份有限公司UPSUPS產(chǎn)品處產(chǎn)品處李煥一李煥一 2011年年6月月數(shù)據(jù)中心供電方案設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心供電方案設(shè)計(jì)2Delta Confidential目 錄n 數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)介紹數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)介紹n UPSUPS供電系統(tǒng)存在的問題供電系統(tǒng)存在的問題n 供電系統(tǒng)選擇方法供電系統(tǒng)選擇方法n 模塊化全隔離雙總線方案模塊化全隔離雙總線方案n 產(chǎn)品介紹產(chǎn)品介紹3Delta ConfidentialGB50174GB50174可靠性、可用性要求可靠性、可用性要求4Delta ConfidentialTIA942可靠性、可用性要求可靠性、可用

2、性要求（1 1）系統(tǒng)可靠性問題；）系統(tǒng)可靠性問題； 單路徑故障點(diǎn)多、設(shè)備可靠性差、維護(hù)難度大。單路徑故障點(diǎn)多、設(shè)備可靠性差、維護(hù)難度大。 （2 2）系統(tǒng)電流諧波干擾問題；）系統(tǒng)電流諧波干擾問題； 電網(wǎng)和系統(tǒng)本身形成干擾、增加濾波設(shè)備、電網(wǎng)和系統(tǒng)本身形成干擾、增加濾波設(shè)備、 降低輸入功率因數(shù)和能源利用率、對地線系統(tǒng)提出苛刻要求等。降低輸入功率因數(shù)和能源利用率、對地線系統(tǒng)提出苛刻要求等。（3 3）系統(tǒng)成本和能源消耗問題；）系統(tǒng)成本和能源消耗問題； 系統(tǒng)復(fù)雜性提高了購置成本和運(yùn)行成本、電流諧波的存在增加了濾波系統(tǒng)復(fù)雜性提高了購置成本和運(yùn)行成本、電流諧波的存在增加了濾波 設(shè)備、輸入功率因數(shù)的低下降低了

3、系統(tǒng)設(shè)備容量利用率。設(shè)備、輸入功率因數(shù)的低下降低了系統(tǒng)設(shè)備容量利用率。（4 4）系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化問題；）系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化問題； 系統(tǒng)復(fù)雜為標(biāo)準(zhǔn)化帶來困難，系統(tǒng)設(shè)計(jì)建造停留在手工業(yè)階段。系統(tǒng)復(fù)雜為標(biāo)準(zhǔn)化帶來困難，系統(tǒng)設(shè)計(jì)建造停留在手工業(yè)階段。（5 5）系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展、變更問題；）系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展、變更問題； 以計(jì)劃容量一次性投入、難以變更和擴(kuò)展，縮短了生命周期。以計(jì)劃容量一次性投入、難以變更和擴(kuò)展，縮短了生命周期。 （6 6）系統(tǒng)使用維護(hù)難度問題。）系統(tǒng)使用維護(hù)難度問題。 要求較高的維護(hù)水平，多供應(yīng)商和非標(biāo)準(zhǔn)化使故障修復(fù)困難。要求較高的維護(hù)水平，多供應(yīng)商和非標(biāo)準(zhǔn)化使故障修復(fù)困難。UPSUPS供電系

4、統(tǒng)存在的問題供電系統(tǒng)存在的問題6Delta Confidential供電系統(tǒng)選擇方法供電系統(tǒng)選擇方法是否是否是否系統(tǒng)允許12小時(shí)/半年或者24小時(shí)/一年停機(jī)維護(hù)系統(tǒng)允許12小時(shí)/年停機(jī)維護(hù)系統(tǒng)要求每個(gè)子系統(tǒng)在維護(hù)期間都要冗余配置“N”系統(tǒng)“N+1”系統(tǒng)“2（N+1）”系統(tǒng)“2N”系統(tǒng)7Delta ConfidentialN N 系統(tǒng)定義：系統(tǒng)定義：與關(guān)鍵負(fù)載規(guī)劃容量相等的單臺與關(guān)鍵負(fù)載規(guī)劃容量相等的單臺UPS UPS 模塊或一組并聯(lián)模塊或一組并聯(lián) UPS UPS 模塊構(gòu)成的系統(tǒng)模塊構(gòu)成的系統(tǒng); ;N N 配置是關(guān)鍵負(fù)載供電的最低要求配置是關(guān)鍵負(fù)載供電的最低要求; ;為了系統(tǒng)維護(hù)為了系統(tǒng)維護(hù),

5、,需要外部維護(hù)旁路，需要外部維護(hù)旁路，優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)概念簡單，硬件配置成本低廉；設(shè)計(jì)概念簡單，硬件配置成本低廉；由于由于 UPS UPS 工作在設(shè)計(jì)滿負(fù)荷條件下，因而其效率最高；工作在設(shè)計(jì)滿負(fù)荷條件下，因而其效率最高；具備高于市電的可用性；具備高于市電的可用性；可進(jìn)行并機(jī)擴(kuò)展增容（并聯(lián)多個(gè)額定值相同的可進(jìn)行并機(jī)擴(kuò)展增容（并聯(lián)多個(gè)額定值相同的 UPS UPS 模塊）。模塊）。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：可用性有限，因?yàn)槿绻捎眯杂邢?，因?yàn)槿绻?UPS UPS 模塊出現(xiàn)故障，負(fù)載將轉(zhuǎn)換到旁路供電，從而模塊出現(xiàn)故障，負(fù)載將轉(zhuǎn)換到旁路供電，從而處于無保護(hù)電源下；處于無保護(hù)電源下；UPSUPS、電池或下游設(shè)備維護(hù)期間

6、，負(fù)載處于無保護(hù)電源下（持續(xù)、電池或下游設(shè)備維護(hù)期間，負(fù)載處于無保護(hù)電源下（持續(xù) 2-4 2-4 小時(shí)）；小時(shí)）；缺乏冗余，限制了在缺乏冗余，限制了在 UPS UPS 發(fā)生故障時(shí)對負(fù)載的保護(hù)能力；發(fā)生故障時(shí)對負(fù)載的保護(hù)能力；存在多個(gè)單故障點(diǎn)，這意味著系統(tǒng)的可靠性由其最薄弱的環(huán)節(jié)決定。存在多個(gè)單故障點(diǎn)，這意味著系統(tǒng)的可靠性由其最薄弱的環(huán)節(jié)決定。“N”N”系統(tǒng)系統(tǒng)8Delta Confidential定義：定義：輸出直接并機(jī)，輸出直接并機(jī)，“備用的備用的”容量至少等于一個(gè)系統(tǒng)模塊的容量容量至少等于一個(gè)系統(tǒng)模塊的容量; ;要求采用同一制造商生產(chǎn)的相同容量的要求采用同一制造商生產(chǎn)的相同容量的 UPS

7、UPS 模塊。模塊。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可用性要高于可用性要高于“N”N”配置；配置；可根據(jù)需求的增長進(jìn)行擴(kuò)展。硬件布置不僅設(shè)計(jì)概念簡單，而且成本低廉；可根據(jù)需求的增長進(jìn)行擴(kuò)展。硬件布置不僅設(shè)計(jì)概念簡單，而且成本低廉；缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：并聯(lián)模塊必須采用相同的設(shè)計(jì)、相同的制造商、相同的額定值以及相同的并聯(lián)模塊必須采用相同的設(shè)計(jì)、相同的制造商、相同的額定值以及相同的技術(shù)與配置；技術(shù)與配置；UPS UPS 系統(tǒng)的上游與下游仍存在單故障點(diǎn)；系統(tǒng)的上游與下游仍存在單故障點(diǎn)；在在 UPSUPS、電池或下游設(shè)備維護(hù)期間，負(fù)載處于無保護(hù)電源下、電池或下游設(shè)備維護(hù)期間，負(fù)載處于無保護(hù)電源下由于各個(gè)由于各個(gè) UPS UPS 設(shè)

8、備的利用率均低于額定用量，因此運(yùn)營效率較低；設(shè)備的利用率均低于額定用量，因此運(yùn)營效率較低；所并各臺需要一個(gè)邏輯控制總線，因而存在單路經(jīng)故障點(diǎn)；所并各臺需要一個(gè)邏輯控制總線，因而存在單路經(jīng)故障點(diǎn)；并機(jī)臺數(shù)增多時(shí)，需要外部靜態(tài)開關(guān)和并機(jī)控制柜，并機(jī)臺數(shù)增多時(shí)，需要外部靜態(tài)開關(guān)和并機(jī)控制柜，系統(tǒng)仍需要一個(gè)公共的外部維修旁路。系統(tǒng)仍需要一個(gè)公共的外部維修旁路。并聯(lián)并聯(lián)“N+1N+1”系統(tǒng)系統(tǒng)9Delta Confidential定義：定義：雙總線系統(tǒng)、多路并聯(lián)總線、雙輸入、雙總線系統(tǒng)、多路并聯(lián)總線、雙輸入、2(N+1)2(N+1)、2N+22N+2、(N+1) + (N+1) (N+1) + (N+1

9、) 以及以及 2N 2N 等都指的是該配置的變體。等都指的是該配置的變體。其基本設(shè)計(jì)概念，是允許每一個(gè)電氣設(shè)備都可以在無需將負(fù)載轉(zhuǎn)換到市電的其基本設(shè)計(jì)概念，是允許每一個(gè)電氣設(shè)備都可以在無需將負(fù)載轉(zhuǎn)換到市電的條件下出現(xiàn)故障或手動關(guān)閉。條件下出現(xiàn)故障或手動關(guān)閉。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：兩條獨(dú)立的供電線路，無單路徑故障點(diǎn)，容錯(cuò)性極強(qiáng)；兩條獨(dú)立的供電線路，無單路徑故障點(diǎn)，容錯(cuò)性極強(qiáng)；該配置為從電力入口到關(guān)鍵負(fù)載的所有線路提供了全方位的冗余；該配置為從電力入口到關(guān)鍵負(fù)載的所有線路提供了全方位的冗余；在在 2(N+1) 2(N+1) 設(shè)計(jì)中，即使在同步維護(hù)過程中，也仍存在設(shè)計(jì)中，即使在同步維護(hù)過程中，也仍存在 UPS

10、 UPS 冗余；冗余；無需將負(fù)載轉(zhuǎn)換到旁路模式，即可同步維護(hù)；無需將負(fù)載轉(zhuǎn)換到旁路模式，即可同步維護(hù)；更容易使各更容易使各 UPS UPS 系統(tǒng)均分負(fù)載，并了解哪些系統(tǒng)為哪些負(fù)載供電。系統(tǒng)均分負(fù)載，并了解哪些系統(tǒng)為哪些負(fù)載供電。在設(shè)計(jì)中無需再面對在設(shè)計(jì)中無需再面對 STS STS 設(shè)備及其復(fù)雜的故障模式，從而使系統(tǒng)可用性得到設(shè)備及其復(fù)雜的故障模式，從而使系統(tǒng)可用性得到了顯著提高。了顯著提高。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：冗余組件數(shù)量多，成本高；冗余組件數(shù)量多，成本高；由于未達(dá)到滿負(fù)荷工作狀態(tài)，由于未達(dá)到滿負(fù)荷工作狀態(tài)，UPS UPS 效率低下；效率低下；一般的建筑物不太適合采用可用性極高的雙總線系統(tǒng)，因?yàn)檫@種系

11、統(tǒng)需要一般的建筑物不太適合采用可用性極高的雙總線系統(tǒng)，因?yàn)檫@種系統(tǒng)需要對冗余組件進(jìn)行分開放置對冗余組件進(jìn)行分開放置( (實(shí)現(xiàn)更高級別的隔離實(shí)現(xiàn)更高級別的隔離) )。雙總線系統(tǒng)冗余雙總線系統(tǒng)冗余10Delta Confidential傳統(tǒng)的雙總線方案圖傳統(tǒng)的雙總線方案圖 兩路市電經(jīng)ATS1切換，與油機(jī)冗余后再經(jīng)ATS2切換后到輸入配電柜，即到兩條不同總線上的UPS1和UPS2，兩路輸出再各經(jīng)輸出配電柜給雙電源負(fù)載供電 為滿足單電源負(fù)載的需求，增加了STS切換柜；并為使STS同步切換，又增加了LBS控制器市電1市電2ATS1油機(jī)ATS2輸入配電柜UPS電源1UPS電源2輸出配電柜1輸出配電柜2ST

12、S單電源負(fù)載雙電源負(fù)載LBSLBS11Delta Confidential傳統(tǒng)雙總線方案中的問題傳統(tǒng)雙總線方案中的問題單點(diǎn)故障點(diǎn)單點(diǎn)故障點(diǎn)問題：單點(diǎn)故障點(diǎn)多問題：同步控制器制約了可靠性12Delta Confidential全隔離雙總線方案全隔離雙總線方案 全隔離雙總線方案，有最高可用性系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了單條總線與另一條總線各部分的冗余，和總線全隔離系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)ATS、輸入配電柜的冗余；將集中STS更改為分散機(jī)架ATS；采用臺達(dá)UPS，減少了LBS控制器（功能已內(nèi)置在UPS中）13Delta Confidential全隔離雙總線方案的優(yōu)勢全隔離雙總線方案的優(yōu)勢 全隔離 內(nèi)置LBS無傳統(tǒng)外置LBS的單點(diǎn)故障

13、問題 整個(gè)系統(tǒng)里沒有互相影響的總線線路，可實(shí)現(xiàn)各總線隔離維修，具有更高的可靠性最短的MTTR和更高的可靠性 比如以2臺60kVA的模塊化UPS實(shí)現(xiàn)雙總線方案，可靠性比傳統(tǒng)UPS提高33倍 因?yàn)槟K化UPS是熱插拔模塊結(jié)構(gòu)，維修時(shí)間最短更經(jīng)濟(jì)的總體擁有成本 更低的初裝成本，更低的運(yùn)行成本，更低的擴(kuò)容成本14Delta Confidential購置成本分析購置成本分析方案方案1 1普通普通UPSUPS 2N2N雙母線雙母線方案方案2 2模塊模塊UPSUPS 2N 2N雙母線方案雙母線方案單機(jī)容量單機(jī)容量60kVA60kVA60kVA(360kVA(3個(gè)個(gè)20kVA20kVA模塊模塊) )總?cè)萘靠側(cè)?/p>

14、量60kVA60kVA60kVA60kVA主機(jī)數(shù)量主機(jī)數(shù)量2 2臺臺2 2臺臺ATSATS數(shù)量數(shù)量2 2臺臺3 3臺臺輸入輸出配輸入輸出配電電4 4套套4 4套套STSSTS1 1套套（60kVA60kVA）0 0套套機(jī)架機(jī)架ATSATS0 0套套3 3套套（3 3kVAkVA）電池組數(shù)電池組數(shù)2 2組組2 2組組15Delta Confidential擴(kuò)容成本分析擴(kuò)容成本分析方案方案1 1普通普通UPS 2NUPS 2N雙母線雙母線 方案方案2 2模塊化模塊化UPSUPS2N2N雙母線方案雙母線方案擴(kuò)容方案擴(kuò)容方案再并聯(lián)再并聯(lián)1 1臺臺60kVA60kVA以以20kVA20kVA模塊為單位按

15、需擴(kuò)容模塊為單位按需擴(kuò)容總?cè)萘靠側(cè)萘?20kVA120kVA120kVA(120kVA(無須增加機(jī)柜無須增加機(jī)柜) )擴(kuò)容占地面積擴(kuò)容占地面積增加增加(UPS(UPS主機(jī)主機(jī)+ +電池電池) )只需只需增補(bǔ)電池增補(bǔ)電池?cái)U(kuò)容外部設(shè)備擴(kuò)容外部設(shè)備增加增加( (電纜、空開等電纜、空開等) )無須無須擴(kuò)容成本擴(kuò)容成本高，擴(kuò)容復(fù)雜高，擴(kuò)容復(fù)雜低，僅購買模塊熱插入擴(kuò)容低，僅購買模塊熱插入擴(kuò)容16Delta Confidential運(yùn)營成本分析運(yùn)營成本分析 負(fù)載負(fù)載36kW36kW，因是，因是2N2N雙母線方案，平時(shí)每路雙母線方案，平時(shí)每路UPSUPS只只帶帶18kW18kW的負(fù)載，相當(dāng)于每路運(yùn)行的負(fù)載，相

16、當(dāng)于每路運(yùn)行37%37%的負(fù)載的負(fù)載方案方案1 1普通普通UPS 2NUPS 2N雙母線雙母線方案方案2 2模塊模塊UPSUPS 2N 2N雙母線方案雙母線方案UPSUPS帶載帶載37%37%37%37%整機(jī)效率整機(jī)效率88%88%94%94%耗電量耗電量( (度度) )43004 43004 20129 20129 自耗電費(fèi)自耗電費(fèi)( (元元) ) 工業(yè)用電工業(yè)用電1.51.5元元/ /度度64505 64505 30194 30194 年度節(jié)省電年度節(jié)省電費(fèi)費(fèi)( (元元) )34311 34311 17Delta Confidential兩個(gè)方案綜合比較兩個(gè)方案綜合比較 方案方案 項(xiàng)目項(xiàng)目

17、方案方案1 1普通普通UPS 2NUPS 2N雙母線雙母線方案方案2 2模塊模塊UPSUPS 2N 2N雙母線方案雙母線方案系統(tǒng)可靠性系統(tǒng)可靠性低低高高M(jìn)TTRMTTR88小時(shí)小時(shí)1010分鐘分鐘系統(tǒng)可用性系統(tǒng)可用性低低高高設(shè)備投資設(shè)備投資高高高高運(yùn)行成本運(yùn)行成本高高低低18Delta Confidential智能容錯(cuò)智能容錯(cuò) HIFT UPSHIFT UPS大中型系統(tǒng)的安全保障大中型系統(tǒng)的安全保障（20480kVA20480kVA）供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)- -UPS19Delta Confidential 模塊化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)修復(fù)時(shí)間最少，修復(fù)效果最好模塊化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)修復(fù)時(shí)間最少，修復(fù)效果最好 N+X

18、N+X冗余，系統(tǒng)可靠性最高冗余，系統(tǒng)可靠性最高 從從2020到到480kVA480kVA，可以，可以20kVA20kVA為單位隨需擴(kuò)容，投資最經(jīng)濟(jì)為單位隨需擴(kuò)容，投資最經(jīng)濟(jì) 輕載效率即高達(dá)輕載效率即高達(dá)94%94%，運(yùn)行成本最低，運(yùn)行成本最低 小配件就可進(jìn)行大管理，動環(huán)監(jiān)控功能最全面小配件就可進(jìn)行大管理，動環(huán)監(jiān)控功能最全面供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)- -UPS20Delta Confidential供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)- -n 分路的電流偵測分路的電流偵測n 輸出開關(guān)熱插拔輸出開關(guān)熱插拔n 智能化智能化n 可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理n 外觀與機(jī)柜一致外觀與機(jī)柜一致30KVA-300KVA30KVA-300KVA21Delta ConfidentialPDUPDU配配SNMPSNMP網(wǎng)卡網(wǎng)卡( (選件選件) )可以實(shí)現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)通過通過EthernetEthernet網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程通訊 l狀態(tài)輪巡按鈕，翻狀態(tài)輪巡按鈕，翻看運(yùn)行參數(shù)；還有看運(yùn)行參數(shù)；還有報(bào)警報(bào)警LEDLED，顯示過流，顯示過流或過