分布式UPS在数据中心的应用-乔迎超

TelecomPowerTechnology )摘要：从设备配置、机房利用率以及设备投资等角度，对比分布式UPS与集中式UPS，分析分布式UPS在数据中心的适用性。对比后发现，分布式UPS与集中式UPS各有优缺点，两者不是互相取代的关系，两种类型的UPS有着各自更加适用的场景，在工程设计选型中应根据项目实际情况进行选择。关键词：分布式UPS；数据中心；集中式UPSTheApplicationofDistributedUPSinIDC inaAbstract：ThispapercomparesthedistributedUPSwiththecentralizedUPSfromtheangleofequipmentdistributedUPSandthecentralizedUPShavetheiresign0引言随着社会发展和通信网络的演进，数据中心在、银行、大型互联网企业等建设、政府部门建设的数据中心无论规模大小都离不障，而不间断电源在数据中心中应用最广泛的是UPS设备。过去较长的一段时期内，UPS均采用了集中式UPS，从早期的工频机(6脉冲、部分数据中心也采用了分布式UPS。这种类型的UPS设备与传统集中式UPS设备电气原理相似，但在设备外形、安装等[1]方面上存在很大区别，为项目建1分布式UPS一般DPS按照输出电源类型可分为输出220V交流电源在电气特性以及应用上与传统UPS有着本质区此这里主要讨论与收稿日期：2019-12-08作者简介：乔迎超(1986-)，男，湖北荆门人，本科，工程师，主要研究方向为通信电源工程设计。传统UPS在电气原理和结构上较为相似的220V交分布式UPS的最主要特点就是区别与传统UPS在电力室的“集中”安装。分布式UPS将UPS设备为了满足安装到机柜的，受限于安装空间和电池大小，单台分布式UPS设备支持的机柜功率有限，市面上主流厂家设备一般容量范围为3~8kW，电池后备15~30min。单台UPS支持双路市电输入，两路输出，其中分布式UPS常见的组网方式有单机架单机组网、(1)单机架单机组网。每个设备机柜安装1台分布式UPS，单台UPS设备功率满足单个机柜总功率需求。在有双路市电输入的情况下，机柜可实现(2)单机架2N组网。每个设备机柜安装2台分布式UPS，单台UPS设备功率满足单个机柜总功·79·TelecomPowerTechnology(3)双机架2N组网。每个设备机柜安装1台分布式UPS，单台UPS设备功率满足2个机柜总功率需求。比如，第1台机柜的UPS设备保障输出接PS一个机柜的UPS设备保障输出接入本机柜的电源输上述分布式UPS常见组网方式中，单机架单机组网方式可靠性最低，但设备投资少。单机架2N组网方式可靠性高，但设备投资多。双机架2N组网虽稍显复杂，结构不够根据GB50174—2017《数据中心设计规范》附录1，数据中心的UPS结构根据不同的级别采用或M(N+1)(M=2、3、4…)配置，B级数据中心式UPS可简单实现上述组网，但是通过第1章节中无法实现传统意义上的N+1(2≤N≤4)组网。因此，当数据中心的目标等级定义为B级或客户明确要求UPS为N+1配置就可以满足其需求时，需根据项目规模具体评估集中式UPS做N+1冗余配置和分在进行UPS设备容量计算时，集中式UPS因其接入设备多，在计算容量时可根据经验或具体设备使用情况考虑一定的同时系数。但是，分布式UPS因其接入设备单一，一般是按照单个机柜的设计功率来计算容量需求，无法考虑多个机柜同时工作的同时系数[3]。比如，某设备机房计划安装100个机架，单机架平均设计功率5kW，考虑同时系数0.8(暂不考虑需要系数)，功率因素593kVA。如果数据中心等级为C级时，集中式UPS数据中心等级为A级时，集中式UPS可选用4台300kVAUPS采用2N(N=2)方式运行，其设备总容量为1200kVA。而分布式UPS采用单机架单机组网时，如果同样考虑一定的容量裕度系数，需至少选用单台8kVA定规模，可以考虑负荷的同时系数时，分布式UPS的设备总容量将大于集式UPS。同样，由于设备规模的增加和电池模块化反之，当机架数量较少时，或者机房面积足够需求不明确使得机架不能一次投资效益比较敏感的建设单位收益的问题，这是项目投资决策的重要环节。集中式UPS设备在选型时，根据整个机房可装机设备功率情况选择尽可能大的UPS设备，可，但是会面临投产初期设备利用率低和投资回收期长的问题。而分布式UPS设一阶段甚至可以灵活改为·80·TelecomPowerTechnologyTelecomPowerTechnology的客户要求，在比对于机房利用率的对比，不能简单一概而论，是指同样面积的机房(含电力室)可实际安装服务器设备的大的数据中心，根据不同的机房一般来讲，下面两种情况下分布式UPS设备具有明显优势[4]：一是楼板承重条件不满足电池安装房或者其他民用建筑内的改造此，需挑选同样可安设数据中心单机架设计功率4kW，采用集中式UPS方案时，UPS采用400kVA2N(N=2)配置，配虑，预计UPS总输出功率为648kW，可满足162个室所需要的面积后，行平面布局设计，具除去配电列单从机柜数量上看，分布式UPS方案明显可安但是，由于分布式UPS设备安装在机柜内占据了机6U，则两种方案的实际剩余空间为：集中式UPS方=8820U。从机柜空间上看，分布式UPS方案的机柜可用空间比集中式UPS方案多27%，但相比机柜增加比目中，判断机房利用率提升的程度要看实际项目需求。例如，4kW功率实际能够满足单机柜多少U的设备安装，如果本身单机柜受供会空出一部分空间，那么以机PS·81·TelecomPowerTechnology359UPS444---83-----------5要结合其他因素综3的方案为例分别进行投资费用对比，具体结果如表通过表1可看出，与集中式UPS相比，分布式UPS较高，主要是由于锂电可安装机柜数量多，所需与铅酸电池相比，锂电池具有充放电次数多、但是，由于通信良好的市电保障和机房专用空调对机房环境温度优势在数据中心的应用中显得性价比不高[5]。这是目前为止在通信行业内锂电池机房等接入层站点而尚未大规但是，也可以通过表1看出，虽然分布式UPS障其单机柜收益，则在完机柜无疑将带来更多的业务收另外一个相其他对比对于分布式UPS，有些人认为其分散的供电模避免了单台设备故障导致设备大面积故障的情形，是集中式UPS的N+1、2N的配置在多年实践中早可靠性。反之，也有人认为分使得故障节点增多，但是分布式UPS电池在内都可以快速实现更于集中式UPS。此外，对于不加锁，也会使得维护6结论以取代的关系，而是有。因此，设备选型时，应结合况以及投资[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB51194—2016通信电源设备安装工程设计规范[S].北京：中