机房动力配电及UPS电源配置分析

机房动力配电及 UPS电源配置分析

徐道宏

沈阳中网云科技有限公司 110000

摘要:机房是办公大楼的主要通讯、系统控制和供电的神经中枢，机房的基本功能是为了保证建筑内所有设施的持续平稳工作,并保证机房舒适的室内环境,以提供最舒适的运行条件。服务器以及其他网络设备对供电安全性提出了高度的需求，UPS是保证通信信息在突然停电后不丢失的最好选项。

关键词:机房，配电，UPS，配置，现状分析.

一、引言

运行前安全可靠地拆除所有机房设备取决于机房电源的支持，因为电源系统可以为所有类型的设备供电。一旦动力系统发生故障或损坏，不仅会导致机房内的电气设备停机，使设备无法正常工作，还会导致整个机房系统瘫痪，对单位的生产及日常办公产生重大影响。因此，UPS被引入机房，它的广泛应用对提高能源系统和机房信息系统的稳定性起着重要作用。

二、机房动力配电及UPS电源的现状

2.1、UPS的选型理念

要选取UPS，首先需要掌握UPS的分类。早期的UPS电源可分为后备式、在线式以及在线互动式3种，后备式：后备式UPS也被称为离线式UPS,平时处于蓄电池充电状态，在停电时逆变器紧急切换到工作状态，将电池提供的直流电转变为稳定的交流电输出。在线式：这种UPS一直使其逆变器处于工作状态，它首先通过电路将外部交流电转变为直流电，再通过高质量的逆变器将直流电转换为高质量的正弦波交流电输出给计算机。在线互动式：这是一种智能化的UPS,所谓在线互动式UPS,是指在输入市电正常时，UPS的逆变器处于反向工作(即整流工作状态),给电池组充电；在市电异常时逆变器立刻转为逆变工作状态，将电池组电能转换为交流电输出，因此在线互动式UPS也有转换时间。但随着科技的进步与发展，目前市场上销售和使用的UPS都是在线式的，后备式UPS已经退出了历史的舞台。目前的UPS分类主要有两种，即工频机UPS和高频机UPS，工频机UPS素来以稳定著称，但是其效率相对来说较高频机UPS要低，通常其功率因数在0.8左右。高频机UPS有良好地功率因数，造价低、占用空间小等优势，目前正占据市场的主流地位，优质的高频机UPS功率因数甚至能接近于1，高频机UPS又分为塔式机、和模块机，其中模块机UPS更易于配电扩容，用户只需要选择适当冗余的机架，后期可以根据需要增加模块以完成配电扩容。对于对供电稳定要求严格的企业及单位可以配置双路高频机组UPS的方式，每路采用n+1的多台并机方式，这样的配置即可以得到更高的效率也能兼顾系统的稳定性。

2.2、项目设计原则

信息机房的电源配置遵循标准化、安全性高、可靠性好、经济性强、进度好、可扩展性好的设计原则。为确保计算机网络与其他系统、PDS和机房空间的综合布线协调性以及完善的接口性能,还需要采用火灾报警控制系统、安全监控和门禁系统管理等先进的管理措施。充分考虑了控制系统的快速互补性和干扰稳定性,按照施工布局需要选择了规范的施工工艺、性能优异的设备和优质建筑材料。以及执行国家的相关技术标准,并保证文件管理的时效性,还需要严格规范图纸、文档录入与管理等工作。此外，还需要对各种实施要素进行详细分析。

记录：在完成机房系统功能的基础上,为了提高机房供电系统的经济可行性,工程设计技术人员针对系统各个区域的特性要求选用了不同的供电线路材料,以促进网络系统的良好使用,适应现代网络系统发展的需要。在规划与建设时,要充分考虑网络系统的发展能力、网络功能与空间分配。

三、UPS电源配置分析

3.1、配电项目设计的主要内容

机房所要提供市电输入的设备包括UPS，精密空调，新风机，照明等。从设备用电类型角度分为服务器、网络设备用电和辅助设备用电及UPS电和市电用电。在供配电设计中，机房主进线宜采用分路布置的原则即市电输入与UPS电源输入分开，电源采用三相五线制，机房内用电设备供电电源均为三相五线制及单相三线制。机房用电设备设过载保护，同时配电系统各级之间有选择性地配合，配电以放射式向用电设备供电，机房配电系统所用线缆均为低烟无卤阻燃绝缘导线及电缆。UPS电源经UPS输出配电柜向机房内服务器及网络设备提供可靠电源。服务器及网络设备供电应采用双路供电方式。UPS及电池组配置应考虑将来扩容，机房机柜内电缆与设备机柜接驳采用工业连接器+PDU插座方式，计算机电源系统的所有接点均应镀铅锡处理，冷压连接。机房配电设备与消防系统联动。配电柜开关采用优质开关，应具有分断容量大，触点压力大，安全可靠，性能良好，使用寿命长，切换速度快等特点。电源导线管路采用镀锌管保护，配电柜所设计的供电路数，足够提供主机和外部设备的使用，各配电柜均留有一定数量的备用开关，其中UPS输出配电柜各规格的备用输出开关高于15％；所有输出回路的空开均可热插拔，保证可以在线维修；配电柜相应设置智能表，提供检查供给计算机的电源电压、电流等参数，并应设置转换开关以便能随时检查三相电流的不平衡情况；同时具有通讯接口，并集成至设备监控系统中。对电流、电压、频率、用电功率的监测，对UPS配电柜的输出开关的通断应能进行监控；配电柜设置必要的中线、安全地、逻辑地的接线端子，合理的解决电气系统与消防、空调及新风系统、电气系统与弱电系统的相互接口，适时提出并交换相互的要求，从而完成一个整体的设计。机房内辅助设备如精密空调、排烟机、新风机、照明应采用市电供电，严格与UPS供电区分。辅助设备应选用节能型设备以减少辅助设备用电占比。

3.2、机房动力配电系统配电方法及需注意的事项

机房配电系统的配电主要用于供电设备、通风设备、照明设备、空调、维修插座等。在机房配电系统的实际运行中，必须考虑各种服务器、存储设备、网络交换机和安全装置的功能和重要性，配电过程必须按照以下方法进行。电气设备以TN-S模式连接到接地系统，接地线或接地线由此连接。配电柜具有电压、电流指示、短路和负载保护功能。为防止机房内的电子设备遭受雷击伤害，配电时必须采取设备接地、电位屏蔽、布线技术等防雷措施。除上述分配方式外，在实际分配过程中，第一是在降低分配水平的同时减少分配节点，在设计分配制度时要注意此类问题；第二，在计算容量时，要保证备用电源的容量，备用电源的容量必须是可扩展的。第三，UPS设备安装在主机房附近，不间断电源（UPS）不会为机房内的其他电器负载供电即机房市电与UPS用电严格区分的原则。第四，高性能安全的供电方式，采用双路组、多台并机甚至增加市电维修旁路的设计。

四、小结

在信息机房里,UPS主设备的使用寿命,与其所承受的压力大小直接有关。高性能导体器件的平均使用期限和安全性,与接收外壳上的电压、电流、实际功率范围和工作温度等直接有关。而对于所消耗的总功率来说,当实际功率超过额定功率允许超过范围的二倍时,平均使用期限下降了20%-30%(非线性关系)。就电网而言，Silcon UPS的主逆变器低于负载功率的20%，这与普通UPS（100%负负载功率）完全不同。电力设备的使用寿命和可靠性显著提高。在选择UPS时，根据一定条件选择常规UPS的系统规模、设备类型和单位容量。经验丰富的操作人员必须选择并安装自己的机房，充分结合主要供应商的工程经验和产品规格。同时，安全性和稳定性是确保安装期间工作连续性的最重要因素。

参考文献：

[1]齐志勇.机房动力配电机UPS电源配置探讨[J].技术与市场，2020，18（09）：

58-59+61.

[2]郝一舟，动环设备在数据中心的优化研究[J].信息通信，2019，（02）：289-

290.

[3]赵公义，浅谈UPS电源及蓄电池选型配置维护保养[J].青海师范大学学报（自

然科学版），2018，30（03）：39-42.

[4]代志超，艾渊，浅述UPS（不间断电源）在机房的运行维护[J].信息系统工

程，2019,（01：94-95.