数据中心电源基础结构说明

数据中心容纳着组织的IT运营、计算机系统和相关组件，通常被描述为互联网的引擎。为了使这台发动机平稳、高效、无任何停机时间，需要可靠的电源。在本文中，我们简要概述了现代数据中心电源基础设施，并描述了其主要组件。

每一个更大的数据中心的电源都是从连接到当地公用事业公司提供的主电网开始的。我们在数据中心。com使用2N电源设计，这意味着我们的数据中心通过两个独立的变压器连接到国家电网部门，以保护客户在一个部门发生故障时免受停机风险。

为了确保即使在大规模停电的情况下也能不间断运行，数据中心通常至少连接一台柴油或天然气备用发电机。当地公用事业公司和备用发电机的电力均采用中压供电（例如，我们的荷兰数据中心为10 kV或20 kV）。

然后，中压电力由一个或多个变压器转换为低压（在荷兰和许多其他国家为400V），供数据中心使用。

主配电盘（MDB）是装有保险丝、断路器和接地漏电保护装置的面板或外壳，它接收低压电力并将其分配给多个端点，如不间断电源（UPS）系统或负载组。MDB还可以管理来自主电网的输入电力，并可以在检测到停电时启动备用发电机。大多数数据中心存储足够的燃料，以使发电机运行24–48小时。

MDB不将低压电力直接分配给敏感的计算机电子部件和系统，而是将其通过不间断电源（UPS）系统，该系统在输入电源发生故障时提供短期电力，并保护关键部件免受电压尖峰、谐波失真和其他常见电力问题的影响。

大多数UPS系统设计为在停电期间以最大负载供电至少5分钟。在这5分钟内，备用发电机有足够的时间多次尝试启动并从UPS系统接管负载。

通用数据中心电源基础设施的概述大致解释了现代数据中心如何能够提供足够的电源，以满足对互联信息技术解决方案日益增长的需求。

当然，只有最好的数据中心才能确保数据中心电源基础设施的所有主要组件都处于最佳运行状态，以确保实现最高的正常运行时间。我们在数据中心。com付出更多努力，成为客户应得的合作伙伴。通过投资最先进的设备和采用最新的节能做法，我们超越了竞争对手，并为其他人树立了榜样。您可以通过访问我们的网站了解更多有关我们服务的信息。

数据中心 机房 供电 备电并网

通信世界网消息（CWW）当前，数据中心机房通常由双路市电加柴油发电系统组成供电电源的基础架构。柴油发电机作为数据中心用电设备的备用电源，为数据中心不间断供电提供了可靠性保障。随着“新基建”的蓬勃发展，数据中心进入了快速发展期，而区域电力能源不足成为制约数据中心发展的重要因素。某些地区即使完成前期数据中心能耗审批并建设完工，进入运行阶段后也存在短时区域性电力负荷缺口。数据中心作为能耗大户，在供电紧张的情况下，存在被电力部门要求限电降容的可能。

本文通过对数据中心柴油发电机组与市电常用组网方式的分析，结合柴油发电机组运行、维护数据中心外部供电的现状，在目前运行维护的基础上，提出一种柴油发电系统与市电并网使用的技术方案，为提升数据中心柴油发电机组设备利用率与资源价值，提供一种可行性方案。

数据中心典型高压供电架构

《数据中心设计规范》（GB50174—2017）规定：A级数据中心应由双重电源供电，并应设置备用电源。备用电源宜采用独立于正常电源的柴油发电机组，也可采用供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路。当正常电源发生故障时，备用电源应能承担数据中心正常运行所需要的用电负荷。

当前，国内数据中心无论机房外部市电电压等级为多少，机房内部的高压配电系统基本以2N架构的10KV系统为主，且随着信息技术的发展，数据中心容量规模也越来越大，大型数据中心基本配置高压柴油发电机作为备用电源。

在上述供配电系统架构中，为避免日常状态下备用电源启用对电网的影响，通常对市电电源与备用柴油发电电源进行逻辑与机械互锁的设计，形成“2N+1”的两路市电主用电源与柴油发电机系统备用电源供电架构，此架构的稳定性、可用性较高，在当前数据中心建设中广泛使用。

典型10KV供电架构

某数据中心高压供电架构如图2所示，该数据中心机房侧10KV高压系统为单母线分段，之间不设母联断路器，低压系统配置母联断路器，柴油发电系统由10台高压机组组成，与两路市电形成“或”的关系，即在两路市电都停电的情况下，柴油发电机系统启动并给负载供电。柴油发电系统与两路10KV线路之间设置电气和机械互锁，防止柴油发电系统与市电系统同时供电造成的不良后果。

从设备运行稳定性、可靠性的角度考量，10KV高压“2N+1”供电架构无疑是当前数据中心建设的最优选择。但从基础配套运维，特别是柴油发电机日常及周期维保的要求来看，存在一些执行问题。

柴油发电带载测试出现的问题

数据中心柴油发电机带载测试时，存在重要业务机房的供电安全问题，这一直是运维人员头顶悬着的“一把剑”。笔者认为，这是供配电架构、市电与柴油发电机切换逻辑、不间断电源蓄电池后备保障时长等因素决定的。

《数据中心设计规范》（GB50174—2017）规定，2N系统的两路市电与柴油发电机为主备关系，一般市电与柴油发电机的逻辑关系为当两路市电都停电时，柴油发电机启动对后端负载进行供电保障。因控制逻辑判断、信号接收、断路器分合闸动作等时延因素，在市电切换柴油发电机的过程中，存在几十秒甚至数分钟的时间差。在某数据中心实测，10KV高压ATS切换系统市电停电切换至柴油发电机供电用时约19秒；市电来电恢复，柴油发电机切换至市电用时约16秒。在市电与柴油发电机相互切换的停电过程中，负载业务的供电由交流或直流不间断电源的后备蓄电池进行保障。《数据中心设计规范》（GB50174—2017）规定，当以柴油发电机为后备电源时，A级数据中心蓄电池最少备用时间为15分钟。理论上不间断电源蓄电池的后备保障时长，足以保障市电与柴油发电机的切换时间。

众所周知，蓄电池是通过内部化学反应的方式进行充放电，其为一个极不稳定的故障点。在笔者多年的电源维护工作经历中，曾遇到过上个月刚做完全蓄电池容量测试且数据显示电池组放电性能良好，次月在柴油发电机带载应急演练市电、柴油发电机切换过程中，部分电池组中因个别单体电池故障，影响后端业务供电正常的情况。个人认为此种情况并非个例，特别是在蓄电池组接近报废年限的不间断供电系统中，问题尤为突出。因此，数据中心机房柴油发电机带负载运行给运维人员带来的压力可想而知。

通常的解决方案

为避免上述情况的发生，目前国内通常的做法是在数据中心建设初期，配置一套假负载装置，以供后期运维油机带载测试。此方法对小型数据中心而言比较适用，但大中型数据中心容量较大，一般都配置10多台甚至数十台高功率柴油发电机进行并机，以满足后端负载供电；而假负载装置的容量一般仅能满足单台油机满负载带载测试，无法满足柴油发电机整个并机系统的满负载测试，因而达不到测试要求。此外，与真实负载存在变化与波动相比，假负载的电能性质及负载容量比较稳定，因此，假负载带载测试无法真实测试数据中心柴油发电系统是否满足供电要求。

优化解决方案

柴油发电机组对于电网而言，相当于一个分布式电源，分布式电源接入配电网会产生潮流、电压、继电保护动作等变化。柴油发电机组与电网电源并网运行，需要满足3个条件，即电源频率、电压幅值、相位相同。在并网运行时，需要一套系统控制有功、电压等参数。同期装置是一种在电力系统执行并网时使用的监视、指示、控制设备，它可以检测并网点两侧的电源频率、电压幅值、相位是否达到同期条件，其操作方式有手动并网和自动并网两种。