开放数据中心委员会-电力设备行业：“彩虹桥”后备电源系统技术白皮书

11版权声明ODCC（开放数据中心委员会）发布的各项成果，受《著作权法》保护，转载、摘编或利用其它方式使用ODCC成果中的文字或者观点的，应注明对于未经著作权人书面同意而实施的剽窃、复制、修改、销售、改编、汇编和翻译出版等侵权行为，ODCC及有关单位将追究其法律责任，感谢各单位I编写组随着数据中心规模化发展，作为数量最多的电气设备，蓄电池故障明显增多，甚至导致业务宕机。而互联网行业普遍使用HVDC+市电末端供电架构，蓄电池不稳定性凸显，为了保障蓄电池故障时业务能继续平稳运行，从设备级catcher（捕捉）角度出发，设计通过设计开发“彩虹桥”后备电源系统，实现冗余电池系统对后备电源、切换换隔离装置和快接端口的一整套彩虹桥后备电源系统，实现HVDC开路情况下无缝接入输出供电；打造HVDC架构由于时间仓促，水平所限，错误和不足之处在所难免，欢迎各“彩虹桥”后备电源系统技术白皮书 “彩虹桥”后备电源系统技术白皮书“彩虹桥”后备电源系统技术白皮书谐波、闪断等电能质量问题将直接传导给负载，可能引起负载运行不间断供电电源（UninterruptiblePowerSupply，UPS）：是一种含有储能装置（常见的是蓄电池），以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源，它可以解决现有电力的断电、低电压、高压直流（HighVoltageDirectCurrent，HV）：高压直流供电是指使用高压直流技术来为数据中心提供电力的一种二极管：是一种半导体器件，具有单向导电的特性。它的主要数据中心：是指一种拥有设备（包括但不限于高速互联网接入带宽、高性能局域网络、安全可靠的机房环境、服务器、路由设备11234567892“彩虹桥”后备电源系统技术白皮书随着数据中心规模及技术持续发展，末端负载供电设备及架构也不断进行演进优化。从最初的UPS供电，不断向供电效率更高、可靠性更高、结构及控制更简单、维护更简单、供电可调节性更强、阿里、腾讯、百度等新建的中大型数据中心中大量采用更节能的HVDC方案替代传统UPS电源，金融、运营商、政企等领域HVDC方源、中恒电气等企业均为行业主要设备供应商。考虑到成本因素，市电直供和高压直流联合供电的架构占比逐渐提升，因此对于蓄电随着数据中心规模化发展，作为数量最多的电气设备，蓄电池故障明显增多，甚至导致业务宕机。而互联网行业普遍使用HVDC+市电末端供电架构，蓄电池不稳定性凸显，为了保障蓄电池故障时3“彩虹桥”后备电源系统技术白皮书彩虹桥系统硬件构成上共有四个单元，分别为电源控制柜、后（1）电源控制柜：起到供电变换及控制管理功能，主要部件包括整流、稳压和控制等部分。其中，整流部分对后备电源进行充放（2）后备电源：为原有“HVDC+电池“系统提供短时断电情况设计情况适当放宽，不得低于5min首先是转换，电源控制柜输出电压通过该装置分配至对应的多套HVDC；其次是隔离，电源控制柜与每台HVDC用隔离桥臂连接，HVDC4“彩虹桥”后备电源系统技术白皮书输出正常情况下隔离桥臂不导通，当HVDC输出故障（输出电压低于门槛电压判定为输出故障）隔离桥臂瞬间导通，并且隔离功能可以实现不同桥臂之间隔离，避免出现局部短路或过流。转换隔离装置（4）快接端口，实现彩虹桥与HVDC的快速安装对接，对快接（1）安装环境：室内（三）技术参数5定2定彩虹桥后备电源系统由充电单元、稳压单元、电池单元、隔离出（内部整流模块可无损热插拔）。直流电汇流至母排后对彩虹桥电池进行浮充，同时也可以抬高充电电压使彩虹桥电池由浮充改为），电压时（电池开路故障或备电容量不足），彩虹桥桥臂导通，彩虹6“彩虹桥”后备电源系统技术白皮书系统主监控可采集、处理交流输入、直流配电等信息，实现电池的充放电的管理，控制面板可显示交流、直流母线电源状态、系（1）充电模块彩虹桥充电设备应配置足够的整流模块，保证满足均浮充条件当输入额定电压、输出满载时，模块的输入功率因数应不小于当输入额定电压、输出满载时，模块的输入电流谐波应≤5%，7“彩虹桥”后备电源系统技术白皮书由于启动引起的输入冲击电流应不大于额定输入电压条件下最（2）电池要求在浮充状态下25℃运行环境中设计寿命不少于12年。电池厂商应提供过充寿命（20℃~30℃)~、高温加速浮充寿命、循环耐久性等蓄电池寿命试验的测试报告（包括试验方法、试验地点、环境条电池（截止电压需大于DC/DC模块输入电压下限200V），按初始设电池组数配置，应采用多组并联的方式，但并联组数不应大于电压为2.30V到2.4V，此外，均充出发电流8“彩虹桥”后备电源系统技术白皮书延时限制、定期均充时间、放电转均充容量条件、浮充触发电流，蓄电池其余要求应能满足附件《E-6-技术规格书-阀控密封铅酸DC/DC模块可根据需求设定输入电压与输出电压，输出功率最大值需达到240kW，输出电压与设定值偏差不超过0.5%。DC/DC稳压器输出电压即为彩虹桥门槛电压，当HVDC输出电压低于门槛电压时彩虹桥接管供电，当HVDC输出电压高于门槛电压时HVDC接管供（4）隔离功能二极管、断路器按照机房实际情况配置，符合参数要求。隔离（5）保护功能①过流保护：彩虹桥可设置电池过流保护阀值，当彩虹桥输出②短路保护：彩虹桥具备短路保护功能，彩虹桥系统短路后，），9“彩虹桥”后备电源系统技术白皮书③桥臂导通限制保护：彩虹桥可实现某个桥臂导通后，通过脱①过温保护：彩虹桥可开启过温保护，可设定阈值A与B，当②短路保护：当二极管短路时，彩虹桥可检测到反向漏电流，③过流保护：彩虹桥可设置支路过流保护阀值，当二极管支路（6）监控与告警功能彩虹桥主柜应能对整流器输入输出电压、电流、总输入功率、电量、每组蓄电池电流(充放电状态)、每个输出分路电流以及系统彩虹桥各输出支路及蓄电池回路应设置过流保护告警装置。当出现熔断器熔断或断路器跳闸时，能发出声光告警，声音告警功能系统应能根据用户的需要设置相关的运行参数，应具备掉电存储功能：所设置的运行参数在系统掉电时不应丢失，来电后应自动“彩虹桥”后备电源系统技术白皮书（7）快接插头彩虹桥系统应具备快接线缆，并在电池开关柜断路器上口预置快接端口（隔离扩展柜处的线缆采用铜鼻子连接）用于连接。按照系统负载满载240KW设计，正负极各需4根120方的线缆，对应8“彩虹桥”后备电源系统技术白皮书测试目的主要是为了验证产品性能是否满足使用需求，为投运（1）外观检查：对“彩虹桥”后备电池系统各部件工艺质量进（2）硬件功能测试：对主要部件（二极管、DC/DC稳压器、充（3）软件功能测试：对“彩虹桥”后备电池系统的基本保护功能（过压、过流、过温、短路保护）和桥臂数量导通限制保护进行（4）整体性能测试：验证一组/两组蓄电池开路、备电不足等（1）示波器（2）万用表（3）钳形电流表（4）绝缘手套（5）热成像扫描仪“彩虹桥”后备电源系统技术白皮书（6）测试用假负载（三）硬件功能测试（1）测试目的：（2）测试方法：设置不同输出电压200V、210V、220V，通过改变输入电压，记录实际输出电压，要求在不同输入电压下输出电压偏离不应超过（1）测试目的：（2）测试方法：“彩虹桥”后备电源系统技术白皮书（1）测试目的：（2）测试方法：电池检查：电池内阻、浮充电压、均充电压、电池温度、电池（1