干货 | 数据中心供配电系统组成和标准规范

数据中心供配电系统组成和标准规范

任何现代化的IT设备都离不开电源系统，数据中心供配电系统是为机房内所有需要动力电源的设备提供稳定、可靠的动力电源支持的系统。供配电系统于整个数据中心系统来说有如人体的心脏-血液系统。本篇文章，我们将向大家介绍数据中心供配电系统组成以及相关标准及要求。

数据中心供配电系统：典型结构

数据中心供配电系统是从电源线路进用户起经过高/低压供配电设备到负载止的整个电路系统，将主要包括：高压变配电系统、柴油发电机系统、自动转换开关系统（ATSE）、输入低压配电系统、不间断电源系统（UPS，Uninterruptible Power System）系统、UPS列头配电系统和机架配电系统、电气照明、防雷及接地系统。

■ 高压变配电系统

电网(6kV/10kV/35kV)→(380V/400V)：供后级低压设备用电。 

■ 柴油发电机系统

后备电源：一旦市电失电，迅速启动为后级低压设备提供备用电源。

■ 自动转换开关系统（ATSE）

自动完成市电与市电或者市电与柴油发电机之间的备用切换。

■ 输入低压配电系统

电能分配：将前级电能按照要求、标准与规范分配给各类用电设备。

■ UPS系统

电能净化、电能后备，为IT负载提供纯净、可靠的用电保护。

■ UPS输出列头配电系统

UPS输出电能分配：将电能按照要求与标准分配给各种类型的IT设备。

■ 机架配电系统

机架内的电能分配。

数据中心供电系统遵循的标准、规范

为确保数据中心电子信息设备运行环境的稳定可靠，数据中心供电系统需遵循以下标准和规范：

数据中心供电系统要求：一般要求

■ 连续：电网不间断供电

▪ 针对大型计算机对电能质量的要求

▪ 大多数ITE设备可承受的电压范围，电压容限曲线及相关四种典型电压扰动

▪ 合适的UPS与组网方式保证数据中心面对毫秒级至分钟的市电异常不会有任何中断

▪ 大时间尺度（如小时或天）的市电异常，需备用市电系统或者柴油发电机系统的保护

ITIC曲线 

■  稳定：电网电压频率稳定，波形失真小 

GB 50174-2008 对于电网稳定性的要求

■ 平衡：三相电源平衡，即相角平衡、电压平衡和电流平衡

■ 分类：对IT设备及外围辅助设备按照重要性分开处理供配电 

数据中心供电系统要求：数据中心分级

■ 国家标准对数据中心基础设施的分级

▪ GB 50174-2008：《电子信息系统机房设计规范》

▪ GB 50174-2017：《数据中心设计规范》

从可靠性和可用性指标，以及对国民经济和社会的影响，从高到低分为：

A级：容错数据中心

B级：冗余配置

C级：基本要求

■ 美国国家标准协会与专业协会合作的标准分级

ANSI/TIA-942《数据中心通信设施标准》

数据中心供电系统要求：电能质量

■ GB50174规定服务器应由UPS系统供电，UPS电源决定了服务器供电电源质量

在线式UPS电气性能要求（YD/T 1095—2008通信用不间断电源—UPS） 

建设合理的数据中心供配电系统离不开电能在线监控系统。由于服务器及存储设备等精密电气装置对供电电源的供电可靠性和供电质量的要求较高，数据中心普遍采用市电、自备发电机组和UPS电源三种供电电源互可自动切换的供电模式。鉴于此，数据中心具有电能需求功率大，电能质量要求高的特点，这就要求企业采用电能管理解决方案，通过测量使数据中心能耗透明化、可视化，以便寻找节能的潜力和途径，提高电能效率；通过检测电能质量，抑制谐波，进而改善用电设备的可靠性，保证数据中心的运行安全。

我们将在下一篇文章介绍数据中心供配电系统常用的监控解决方案。