中达电通股份有限公司UPS产品处李焕一 2011年6月 数据中心供电方案设计 目 录 数据中心设计标准介绍 UPS供电系统存在的问题 供电系统选择方法 模块化全隔离双总线方案 产品介绍 GB50174可靠性、可用性要求 TIA942可靠性、可用性要求 （1）系统可靠性问题； 单路径故障点多、设备可靠性差、维护难度大。 （2）系统电流谐波干扰问题； 电网和系统本身形成干扰、增加滤波设备、 降低输入功率因数和能源利用率、对地线系统提出苛刻要求等。 （3）系统成本和能源消耗问题； 系统复杂性提高了购置成本和运行成本、电流谐波的存在增加了滤波 设备、输入功率因数的低下降低了系统设备容量利用率。 （4）系统标准化问题； 系统复杂为标准化带来困难，系统设计建造停留在手工业阶段。 （5）系统的灵活性和可扩展、变更问题； 以计划容量一次性投入、难以变更和扩展，缩短了生命周期。 （6）系统使用维护难度问题。 要求较高的维护水平，多供应商和非标准化使故障修复困难。 UPS供电系统存在的问题 供电系统选择方法 N 系统定义： 与关键负载规划容量相等的单台UPS 模块或一组并联 UPS 模块构成的系统; N 配置是关键负载供电的最低要求; 为了系统维护,需要外部维护旁路， 优点： 设计概念简单，硬件配置成本低廉； 由于 UPS 工作在设计满负荷条件下，因而其效率最高； 具备高于市电的可用性； 可进行并机扩展增容（并联多个额定值相同的 UPS 模块）。 缺点： 可用性有限，因为如果 UPS 模块出现故障，负载将转换到旁路供电，从而 处于无保护电源下； UPS、电池或下游设备维护期间，负载处于无保护电源下（持续 2-4 小时）； 缺乏冗余，限制了在 UPS 发生故障时对负载的保护能力； 存在多个单故障点，这意味着系统的可靠性由其最薄弱的环节决定。 “N”系统 定义：输出直接并机，“备用的”容量至少等于一个系统模块的容量; 要求采用同一制造商生产的相同容量的 UPS 模块。 优点： 可用性要高于“N”配置； 可根据需求的增长进行扩展。硬件布置不仅设计概念简单，而且成本低廉； 缺点： 并联模块必须采用相同的设计、相同的制造商、相同的额定值以及相同的技术与配置； UPS 系统的上游与下游仍存在单故障点； 在 UPS、电池或下游设备维护期间，负载处于无保护电源下 由于各个 UPS 设备的利用率均低于额定用量，因此运营效率较低； 所并各台需要一个逻辑控制总线，因而存在单路经故障点； 并机台数增多时，需要外部静态开关和并机控制柜， 系统仍需要一个公共的外部维修旁路。 并联“N+1”系统 定义：双总线系统、多路并联总线、双输入、2(N+1)、2N+2、[(N+1) + (N+1)] 以及 2N 等都指的是该配置的变体。 其基本设计概念，是允许每一个电气设备都可以在无需将负载转换到市电的 条件下出现故障或手动关闭。 优点： 两条独立的供电线路，无单路径故障点，容错性极强； 该配置为从电力入口到关键负载的所有线路提供了全方位的冗余； 在 2(N+1) 设计中，即使在同步维护过程中，也仍存在 UPS 冗余； 无需将负载转换到旁路模式，即可同步维护； 更容易使各 UPS 系统均分负载，并了解哪些系统为哪些负载供电。 在设计中无需再面对 STS 设备及其复杂的故障模式，从而使系统可用性得到 了显著提高。 缺点： 冗余组件数量多，成本高； 由于未达到满负荷工作状态，UPS 效率低下； 一般的建筑物不太适合采用可用性极高的双总线系统，因为这种系统需要 对冗余组件进行分开放置(实现更高级别的隔离)。 双总线系统冗余 传统的双总线方案图 两路市电经ATS1切换，与油机冗余后再经ATS2切换后到输入配电柜，即到两条不同总线上的UPS1和UPS2，两路输出再各经输出配电柜给双电源负载供电 为满足单电源负载的需求，增加了STS切换柜；并为使STS同步切换，又增加了LBS控制器 传统双总线方案中的问题 单点故障点 问题１：单点故障点多 问题２：同步控制器制约了可靠性 全隔离双总线方案 全隔离双总线方案，有最高可用性 系统实现了单条总线与另一条总线各部分的冗余，和总线全隔离 系统实现ATS、输入配电柜的冗余；将集中STS更改为分散机架ATS；采用台达UPS，减少了LBS控制器（功能已内置在UPS中） 全隔离双总线方案的优势 全隔离 内置LBS无传统外置LBS的单点故障问题 整个系统里没有互相影响的总线线路，可实现各总线隔离维修，具有更高的可靠性 最短的MTTR和更高的可靠性 比如以2台60kVA的模块化UPS实现双总线方案，可靠性比传统UPS提高33倍 因为模块化UPS是热插拔模块结构，维修时间最短 更经济的总体拥有成本 更低的初装成本，更低的运行成本，更低的扩容成本 购置成本分析 扩容成本分析 运营成本分析 负载36kW，因是2N双母线方案，平时每路UPS只带18kW的负载，相当于每路运行37%的负载 两个方案综合比较 智能容错 HIFT UPS 大中型系统的安全保障 （20~480kVA） InfraSuite供电系统-UPS 模块化设计，系统修复时间最少，修复效果最好 N+X冗余，系统可靠性最高 从20到480kVA，可以20kVA为单位随需扩容，投资最经济 轻载效率即高达94%，运行成本最低 小配件就可进行大管理，动环监控功能最全面 InfraSuite供电系统-UPS