涂志燕

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 

摘要：廣電數據中心機房UPS供電系統的可靠性問題包含較多的元素，電氣專業人員在對供配電系統進行設計、策劃、管控的過程中，需要根據數據中心的實際用電負荷完成多種結構設計，文中對數據中心機房設備分類及其供電基本特征進行了簡要分析，對當前供配電系統可靠性的分配問題進行了細致闡述，并提出當前提高供配電系統UPS供電效率的重要舉措，以提升整個系統運行的可靠性和穩定性。

關鍵詞：數據中心；UPS；可靠性

0引言

供電系統的可靠性直接影響到廣電數據中心機房設備的正常運轉，涉及信息存儲、節目錄制采編傳輸、影音數據等生產質量和播出質量，為確保數據中心機房UPS供配電系統的運作更加科學、安全、可靠，在現階段廣電數據中心機房UPS供配電系統的布局規劃管理工作中，電氣專業技術人員需要開展頂層設計，明確各項技術指標、技術要素，結合精益化、精細化的管控措施，明確各項管理標準，對保障供配電系統正常運行尤為重要。

1數據中心機房設備分類及其供電特征分析

廣電數據中心機房的電源設備分為單電源及其冗余電源設備，具體來說，單電源是指單一的電源模塊，當數據中心機房設備存在供電問題時，通常是由于電源本身出現的故障問題所導致的，此時的機房設施將處于待機模式，而冗余電源設備主要是由多個電源模塊所構成，此類設備也稱為雙電源設備，由多個電源來承擔整個系統的供電負荷，如果電源模塊組出現問題或無法正常供電時，剩余模塊便能夠提供相應的電源負載，保證設備正常供電。

2供配電系統可靠性的分配

通常情況下，在供配電系統中包含多個設備設施，如防雷器、電纜、開關、UPS、電池組、PDU以及各種連接件，每一個環節及其每一項設備須具備較高的可靠性和穩定性，才能發揮整個供配電系統應有的作用。

在對供配電系統可靠性進行分配管理的過程中，電氣技術人員需要充分遵循短板控制原理，及整個系統的綜合運行可靠性的高低通常取決于可靠性較低的某一個部件或某一個環節，所以在供配電系統可靠性的分配管理過程中，需要嚴格參照較低的那個環節完成資源分配、管理分配，以此才能采購發揮出整個系統應有的作用，例如在常見的10kVUPS輸出端配置65A的斷路器相對較為常見，同時在電子系統中，電氣技術人員也需要保證各系統各環節連接牢靠，具體來說，由于常見的單相10kV額定電流為45A，考慮到增強系統20%的過載能力，通常會選取65A的開關來實現對系統的保護，如果在該環節存在特殊的要求則需要重新計算電流值大小，若盲目選用32A或100A的斷路器，將不滿足整個系統運行的需求，比如選擇32A的斷路器會面臨頻繁切斷負載，若選用100A的斷路器，會致使輸出端短路而無法保護電源的情況出現，簡而言之，如果對可靠性電流值大小的分配未滿足系統設備的具體運作需求，則會導致整個系統出現拒動或誤動的現象。

通過實地調研分析可以看出，在整個數據機房供配電系統可靠性的分配管理過程中，電氣技術人員需要整合各項設備設施的綜合可靠性數值，完成綜合評價管控，比如在該環節需要分析系統防雷器的運作可靠性，電纜設施的運作可靠性，開關柜、發電機、UPS、電池組、PDU及其各項設備的運行可靠性，之后再將每個結構單元、結構部位的運行可靠性進行乘積運算，再通過特定的函數值的賦值分析，便能夠得到整個系統最終的可靠性。

3供配電系統中UPS選擇的原則分析

3.1選取高效率的設備

UPS作為供配電系統中的關鍵要素，在選取相關設備時，電氣工程技術人員需要重點考量系統所具備的運行可靠性問題，同時考量相關設備的外部運行環境，盡可能控制設備高溫問題，據統計顯示，如果UPS設備溫度升高，那么設備內部的電子零部件的活躍度將會翻倍，從而使得設備內部的元器件的使用壽命進一步衰減，因此管控UPS供配電系統內部的溫度數值將能夠提高設備運行的可靠性和穩定性，但是要想管控設備內部的溫度，則需要對設備本身的功耗進行多方面的論證分析，簡而言之，設備運行的功率并不是越低越好，同時也不是越高，要想發揮出設備更加優異的性能，技術人員需要考量整個系統的綜合運行需求，完成對設備負載功率的合理設置。

具體來說，在常見的工頻機和高頻機兩種UPS電路結構中，不同設備在輸出端、輸入端均具備不同的線性輸入指標，同時兩者也具備不同的功率因素，據統計顯示，工頻機的UPS比高頻機UPS往往具備更大的功率損耗，同時兩者也具備不同的造價。

此外，工頻機UPS輸入逆變器通常是采用的全橋電路，在實踐應用層面，此類電路要想發揮工頻UPS的實際性能，則需要適當的增加隔離變壓器，而對于高頻機UPS逆變器而言，此類設備通常采用半橋電路，因此針對此類設施的空間布局及其結構布局不需要借用變壓器隔離便能夠發揮出應有的作用。

3.2選擇噪音低的設備

一般情況下，要想確保電源系統更加科學、高效、穩定地運作，電氣技術人員需要嚴格管控設備的噪音，同時噪音過高也會導致設備操作環境變得過于復雜，使得操作者的情緒受到嚴重影響，從而導致工作人員的工作效率降低，甚至出現操作失誤的情況。

但是由于工頻機UPS輸入電路破壞了原有的電壓波形，會給其他設備造成相應的電磁干擾，同時電感和變壓器在運行過程中也會產生出大量可聞噪音，從而使操作環境變得更加惡劣。

一般情況下，工頻機往往結合10kHz左右的調制頻率的使用，此類頻率恰好在人耳可感知的頻率范圍內，從而使人員的工作環境受到嚴重干擾。

而高頻機的工作調制頻率通常設置在20kHz以上，而此類赫磁頻率往往在人耳感應范圍之外，從而可以保障相關工作人員的工作環境相對較為安靜。

因此從供電可靠性的層面進行分析可以看出，選取適當調制頻率的設備至關重要，當前20kHz以上的高頻機UPS供電設備在數據中心機房中的使用相對較為常見。

總體來說，在對供配電系統UPS進行選取選用的過程中，工程師及技術人員需要考慮整個系統的綜合功率消耗，同時還需要考慮整個系統的噪音等級，以此才能夠提高整個系統的綜合運行效率。

4安科瑞動環監控系統介紹設備選型

4.1電力監控解決方案

       電力監控系統實現對數據中心中低壓配電系統、UPS、蓄電池組、ATS/STS、精密配電柜、電源支路電流、PDU機柜電源以及其它重要設備進行監視、測量、記錄、報警等功能，實時掌握供電系統運行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高數據中心供電可靠性。

4.2電力監控系統設備選型

5總結

       總體來說，在對廣電數據中心機房UPS供電系統的可靠性問題進行探究探討的過程中，電力工程技術人員需要根據當前、10kv供電系統的實際運行情況、運行特征，完善各項基礎設施，并且革新現有的供電系統，提高整個體系的供電效率。

【參考文獻】 

【1】數據中心動力和環境監控系統,黃河水利委員會信息中心趙凱.景云.賈楠[1] 曾顯達, 徐華鋒.數據中心UPS供電系統中并機臺數與可靠性的關系分析[J].數據中心建設+,2021(7):25-28. 

【2】高巖叢.數據中心不間斷電源系統分析對比[J].長江信息通信,2021,34(10):163-165. 

【3】李季.廣電數據中心機房UPS供電系統可靠性分析.

【4】安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.5版