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浅谈有线网络数据中心供配电系统架构的设计与实现

发布日期:2022-05-14 04:20   来源:未知   阅读:

  江苏有线数据中心的供配电系统为前端机房、模块化数据机房、监控大厅和制冷、消防设施提供可靠电能,是保障数据中心运行的核心设施。本文从安全供电的角度,重点阐述了江苏有线数据中心供配电系统架构的设计与实现。

  江苏有线数据中心是国家干线网在华东的节点站,为全省2700万有线电视用户提供播出信源,为省内数百万宽带用户提供互联网接入,同时为数千家金融、医疗、公安、教育和企事业单位提供网络服务,对业务的安全性、可靠性有着极高的要求。

  供配电系统作为数据中心核心设施,必须为各类业务运行提供优质可靠的能源保障,同时还要满足各类辅助设施用电需求,对供配电系统提出了较高的建设标准。因此,江苏有线数据中心供配电系统依据安全、实用、经济、灵活的原则进行设计,在保证满足各类负荷安全用电的基础上,还要考虑系统的可扩展性,可维护性。下文主要从安全角度,浅述江苏有线数据中心供配电系统架构的设计与实现。

  数据中心供配电系统根据不同种类负荷对电源可靠性要求的不同,对用电负荷进行安全等级划分和分类供电保障设计。

  2)连续制冷系统用于保证数据中心在市电故障、柴油机未启动时仍有足够的制冷能力,在数据中心的整体可用性中发挥着至关重要的作用,使用UPS为冷冻水系统的水泵、机房内精密空调风机供电,并设置冷冻水蓄冷池。机房空调正常情况下由市电供电、油机保障,在市电和油机失效时,有UPS保障,以提供机房机柜的制冷。

  3)机房重要动力供电主要指为冷冻站冷水机组、水泵、IT机房、UPS机房空调设备提供供电,包括机房精密空调、机房消防排烟系统及其他与机房环境相关的动力设备的供配电系统,该类系统可以接受因为市电故障所引起的关机重启,不需要使用UPS进行不间断供电,但必须使用柴油发电机后备,以保证供电链路故障或市电缺失阶段仍然可用。

  一期供电需求为18000kVA,设计两路来自不同变电站市电,两路市电分别来自光华变和西岗变,共4个回路,数据中心设立4个KB所。一期建设2个KB所,引入4路10kV市电,每路8000kVA,总容量为32000kVA,实现外市电单路满载的全冗余安全备份。确保数据中心外部市电接入的可靠性和安全等级,两个变电站至三网融合枢纽数据中心的距离分别为600m和3km,市电接入布局如图1和2所示。

  国家有线网络的骨干线路、全省有线电视安全播出和信息传送是江苏有线三网融合数据中心的核心业务,在建设中对IT的设备和部分关键设备配置了UPS的保障。同时根据运行系统的重要性对UPS的配置采用了2N(N=1)、2N(N=2)、2N(N=3)、2(N+1)的组合方式,在提升可靠性的同时,兼顾投资平衡。

  数据中心每个模块化机房设计了6台末端精密空调,将每个模块化机房的6台末端精密空调分为两组,1、3、5的末端精密空调配电来自配电房1、2、4、6的末端精密空调的配电来自配电房2,两个配电房在距离和防护上做了严格的物理隔离。其目的是为了防止配电房的突发事件(如火灾)引发电力中断,确保在这种突发的情况下,有一半的末端精密空调工作,继续维持该机房的制冷,延长机房温升的时间,见图9。

  江苏有线N配电的架构设计上,在建筑平面布局上充分考虑到配电系统物理安全,一期不仅设置了2个独立的KB所,同样在每层楼设置了两个配电房,将2N的配电系统分别安装在各自独立的配电房中,在一个配电房发生突发的配电中断事件时,另一个配电房继续给模块化机房的IT设备和空调设备供电,确保业务连续性。如图11所示。

  接地系统是数据中心机房供配电系统的重要组成部分,它直接关系到供电系统的可靠性、安全性。《广播电视工程工艺接地技术规范》(GY/T5084—2011)对广电工程类的数据机房接地系统提出了具体规定:有线前端及传输网络机房应采用综合工程工艺接地系统的联合接地方式,工艺接地引出点以上的工艺接地部分应与建筑物其它接地系统相对独立相互绝缘。工艺接地点至少引出2根,接地引出点接地电阻应小于0.5Ω。

  根据规范要求,数据中心接地系统分为大楼联合接地和专用的工艺地,其中工艺地网和大楼地网在地下是相通的,工艺地网框架为30×30m,工艺水平接地体采用直径为25mm的实心铜质材料组成网格状铺设,网格采用6×6m;工艺垂直接地体采用2.5m长,直径为35mm的铜棒打入地下。先经过实测,接地电阻小于0.5Ω,符合规范要求。

  江苏有线三网融合枢纽中心建成后已有5个模块化数据机房投入运行使用,从2019年元旦至3月底,光华线.99%,发电机累计运行1小时50分钟,机房楼层配电可靠率为100%,完全满足数据中心各类负荷用电需求。

  随着数据中心的迅猛发展,数据中心能耗问题也越来越突出,高效可靠的数据中心配电系统方案,是提高数据中心电能使用效率,降低设备能耗的有效方式。

  遥信:过电流2段阀值越限、过/欠压、过功率告警、缺相、过频率、欠频率越限、零地电压、零线电流、温/湿度告警,开关状态、开关跳闸;2)直流系统功能:

  遥测:电压、电流、功率、电能、电缆温度、漏电流、机柜温度、机柜湿度、开关状态、电流/功率;

  遥信:过电流2段阀值越限、过/欠压、过功率告警、缺相、温/湿度告警,开关状态、开关跳闸;

  【2】邹芳明,俞小玲,杨晓平. 线网络数据中心供配电系统架构的设计与实现

  【3】安科瑞数据中心IDC配电监控解决方案.2020.03版.【4】安科瑞企业微电网设计应用手册.2020.06版.

  :张星,女,现任职于安科瑞电气股份有限公司,主要从事数据中心智能小母线监控的研发及应用。