数据中心供电系统应用方案
大型数据中心电气设计方案
某大型数据中心电气设计某大型数据中心位于北京市东城区，主要为UPS及电池间、IT机房及辅助办公间、卫星通信机房等区域。
总体面积约4500平方米(1) UPS及电池间:位于大楼地下二层东北角，面积404平方米，UPS配电间层高4.3米,净高3.6米,无吊顶，活动地板高度0.7米；UPS电池间层高4.3米,净高4.3米,无吊顶无地板。
主要有UPS配电间、UPS电池间。
功能：主要放置UPS配电系统包括UPS不间断电源、配电柜、公共旁路柜、有源滤波器、隔离变压器柜及UPS电池等。
(2) IT机房：位于大楼四层东配楼及主楼东半部分，面积4163平方米，机房区域层高4.1米，净高2.7米,活动地板高度0.45米;辅助功能用房层高3.65米,净高2.70米。
主要有数据机房、屏蔽机房、网络机房、卫星机房、总控机房等。
功能：主要放置各应用系统的服务器、网络安全设备、数据备份系统、网管服务器和将来数据中心的专用计算机系统服务器，各部门专用服务器等，全部服务核心交换机、网管设备、小型机等。
(3)卫星通信机房:位于大楼顶层东楼机房层，面积22平方米，层高3.65米,净高2.7米,活动地板高度0.45米。
功能：主要是放置卫星通讯接收、输出设备等。
一：配电系统1.1负荷分类及容量1.1.1 本工程负荷等级为：一级特别重要负荷：四层IT机房、顶层卫星通信机房及布线间UPS电源；地下二层UPS主机房及电池间空调、照明及插座电源；四层IT机房机房区照明及插座电源；弱电系统电源；气体灭火系统电源。
一级负荷：四层IT机房及卫星通信机房空调电源；四层IT机房辅助区照明及插座电源。
1.1.2 各类负荷容量：一级特别重要负荷：四层IT机房UPS负荷（含顶层卫星通信机房、布线间网络机柜）：有功983.33kW；无功388.63kvar；地下二层UPS主机房及电池间空调、照明及插座负荷：有功86.72kW；无功65.04kvar；四层IT机房机房区照明及插座负荷：有功44.3kW；无功26.98kvar；一级负荷：四层IT机房及机房层卫星通信机房空调负荷：有功343.68kW、无功257.76kvar；四层IT机房辅助办公区照明、插座、空调负荷：有功104.96kW、无功93.96kvar；三级负荷：三级负荷：有功16.16kW、无功12.12kvar；1.2 供电电源及分界点：1.2.1 供电电源：本机房工程电源均为220/380V，除气体灭火系统电源就近引自大楼各层的应急照明电源，五层通信机房辅助区照明及插座电源引自大楼五层照明总箱、二十七层卫星通信机房照明就近引自大楼应急照明外，其余电源均直接引自大楼地下一层2#变配电室的低压配电柜，由大楼变配电室的两段不同母线引来两路独立电源供电。
高压直流电源系统-解决方案
按照丝印接线即可。柜体内有接地铜排，安装时需要良好接地。交流配电柜内若需要单 相开关时，请按三相四线制的接法引入中线。可参考高压直流系统操作手册等。
CPHV-400-200A-S 一体化系统标准配置：
名 称型
号
1 交流配电 S4-250A
2 直流开关模 DCB40A 块
3 配电监控模 CPHV-MC400A 块
4 系统监控模 CPHV-MS400A 块
5 整流模块 CPHV-400-25A
6 电池组接入 S3-250A 空开
说
明
四极交流空开+40KA 防
的冲击； IP21
木箱包装
单个整流柜 负载 50%以上
+20% -20%
回缩点,判断输出电 压
50％负责以上 10mA,1min 无闪落
对地 带软启动 LED 10 段，+3 LED
(YD/T 983-1998)A 级 储藏：-40℃～70℃ 储藏：95%（40±2℃）
以上时降额使用 模块（MM）
承受频率为 10～55H z、振幅为 0.35mm 的
285±5V
≤30A
≥95 %
0.2%
≤3 % 2000VAC/50Hz
10 无 LED 显示输出直流电 流
≤±10%
CAN2.0A EN55022 CLASS A
-20℃～45℃ ≤90%（40±2℃）
1500M
544X88X430
某数据中心UPS供电系统在线升级改造设计方案分析
某数据中心UPS供电系统在线升级改造设计方案分析摘要：数据中心作为现代信息技术的核心基础设施，承载着大量的数据存储和处理任务。
而UPS供电系统作为数据中心的重要组成部分，对数据中心的稳定运行起着至关重要的作用。
随着数据中心负载的增加和技术的不断发展，对UPS供电系统的性能和可靠性提出了更高的要求。
因此，对数据中心UPS供电系统进行在线升级改造，以满足不断增长的需求和提高系统的可靠性和能效。
本文将对某数据中心UPS供电系统的在线升级改造进行设计方案分析，以期为数据中心运维人员提供一定的参考和指导。
关键词：数据中心；UPS供电系统；在线升级改造引言随着信息技术的快速发展和数据中心的普及，UPS供电系统在保障数据中心稳定运行方面扮演着至关重要的角色。
然而，随着数据中心负载的不断增加和技术的不断更新，原有的UPS供电系统可能无法满足日益增长的需求。
为了提高数据中心的可靠性、容量和能效，数据中心运维人员需要对UPS供电系统进行在线升级改造。
通过合理的设计方案，可以提高数据中心的供电系统的可靠性和能效，保证数据中心的正常运行。
1数据中心UPS供电系统的基本原理和结构1.1 UPS供电系统的作用和功能UPS供电系统在数据中心中扮演着至关重要的作用，其主要功能包括：第一，提供稳定的电力。
UPS供电系统可以在电网供电中断时提供稳定的电力，确保数据中心的设备和系统持续运行。
它可以通过电池储能和逆变器转换，将直流电转换为交流电，并提供给数据中心的负载设备。
第二，保护设备免受电力问题的影响。
UPS供电系统可以过滤电力中的噪声、波动和干扰，保护数据中心的设备免受电力问题的影响。
它可以提供稳定的电压和频率，确保设备正常运行。
第三，提供短暂的备用电源。
当电网供电中断时，UPS供电系统可以提供短暂的备用电源，以便数据中心的设备有足够的时间进行安全关机或切换到备用电源。
第四，实现电力管理和监控。
UPS供电系统通常配备有电力管理和监控功能，可对电力的使用情况进行监控和管理。
模块化数据中心解决方案及应用
模块化数据中心解决方案及应用在当今数字化时代，数据中心作为企业和组织的核心基础设施，其重要性不言而喻。
随着业务的不断发展和技术的快速更新，传统的数据中心建设模式逐渐暴露出诸多问题，如建设周期长、扩展性差、能耗高、运维复杂等。
为了应对这些挑战，模块化数据中心解决方案应运而生，并在各个领域得到了广泛的应用。
一、模块化数据中心的概念模块化数据中心是一种将数据中心的基础设施（包括机柜、制冷、供电、布线等）进行模块化设计和集成的解决方案。
它将数据中心划分为多个独立的模块，每个模块都具备完整的功能，并且可以根据需求进行灵活的组合和扩展。
这种模块化的设计理念大大提高了数据中心的建设效率、可扩展性和可靠性。
二、模块化数据中心的特点1、快速部署传统数据中心的建设往往需要耗费大量的时间和精力，从规划设计到建设完成通常需要一年甚至更长时间。
而模块化数据中心采用工厂预制的方式，将各个模块在工厂内进行生产和调试，然后运输到现场进行快速组装，大大缩短了建设周期，通常可以在几个月内完成部署。
2、可扩展性强模块化数据中心的模块可以根据业务需求进行灵活的添加或删除，实现按需扩展。
这种可扩展性不仅体现在机柜数量的增加上，还包括制冷、供电等基础设施的同步扩展，能够有效避免传统数据中心因前期规划不足而导致的后期扩展困难的问题。
3、高能效模块化数据中心采用了先进的制冷和供电技术，能够实现更高效的能源利用。
例如，采用行间制冷、自然冷却等技术可以降低制冷能耗；采用高压直流供电、模块化 UPS 等技术可以提高供电效率。
同时，通过智能化的能源管理系统，可以对能源消耗进行实时监测和优化，进一步降低能耗。
4、高可靠性模块化数据中心的各个模块在设计和生产过程中都经过了严格的测试和验证，具有较高的可靠性。
而且，由于模块之间相对独立，当某个模块出现故障时，不会影响其他模块的正常运行，从而提高了整个数据中心的可用性。
5、智能化管理模块化数据中心配备了智能化的管理系统，可以对设备运行状态、环境参数、能耗等进行实时监测和管理。
智慧能源站数据中心高可靠性供电方案研究
智慧能源站数据中心高可靠性供电方案研究1. 引言1.1 背景介绍智慧能源站数据中心作为信息社会的基础设施之一，其稳定可靠的供电是保障数据中心正常运行的关键因素之一。
随着云计算、大数据、人工智能等新兴技术的快速发展，数据中心对供电可靠性的要求越来越高。
传统的供电方案往往存在单点故障、能源浪费等问题，难以满足数据中心高可靠性供电的需求。
为解决这一问题，智慧能源站的出现为数据中心的供电提供了全新思路。
智慧能源站利用先进的物联网、云计算技术，实现了对供电设备的智能监控和管理，提高了供电系统的可靠性和灵活性。
智慧能源站还能实现能源的高效利用，降低能源消耗，为数据中心的可持续发展提供了坚实的保障。
本文将对数据中心高可靠性供电方案进行研究，分析智慧能源站在数据中心供电中的应用，并探讨高可靠性供电方案的设计与实施策略。
通过对供电方案的效果评估，总结研究成果，展望未来研究方向，为数据中心的可靠供电提供新的思路与方法。
1.2 研究意义数据中心是现代社会中不可或缺的基础设施之一，其承载着大量的信息数据和网络通信任务。
而数据中心的稳定供电是保障其正常运行的关键因素之一。
随着智慧能源站技术的发展，利用智慧能源站为数据中心提供高可靠性供电方案成为一个备受关注的研究方向。
研究智慧能源站数据中心高可靠性供电方案的意义在于提高数据中心的稳定性和可靠性，降低其运行中断的风险，保障数据安全和服务质量。
通过研究，可以针对数据中心供电过程中可能出现的问题提出有效的解决方案，改善数据中心的运行效率和能源利用率，降低能源消耗和运营成本，实现节能减排的目标。
研究高可靠性供电方案还可以为智慧能源站的应用提供实践经验和技术支持，推动智慧能源站在数据中心领域的进一步发展和应用。
研究智慧能源站数据中心高可靠性供电方案具有重要的现实意义和应用价值，对提升数据中心的运行安全性和可靠性，推动智慧能源站技术在数据中心领域的应用和推广具有重要意义。
【研究意义内容结束】2. 正文2.1 数据中心高可靠性供电方案的现状随着互联网和大数据时代的到来，数据中心的重要性日益凸显。
数据中心电源系统
节能环保技术应用
高效节能
数据中心电源系统需要采用高效节能技术，如采用高效率的功率器件、优化电路设计、降低散热成本等，以提高 电源的能效和可靠性。
绿色环保
数据中心电源系统需要采用绿色环保技术，如采用清洁能源、减少废弃物排放等，降低对环境的影响，实现可持 续发展。
云端电源管理平台建设
集中管理
云端电源管理平台可以实现数据 中心的集中管理，对所有电源设 备进行统一监控和管理，提高管 理效率和管理水平。
保险丝熔断
当电源系统中的保险丝熔断时，应立即更换新的保险丝以确保系统的正 常运行。如果多次熔断，需要检查电路是否存在异常情况。
06
数据中心电源系统的未来发展 趋势
高频化、模块化、智能化发展
高频化
随着电力电子技术的发展，数据中心电源系统逐渐向高频化方向发展。高频化可以减小电 源体积、提高电源效率、降低噪声和电磁干扰，有利于提高数据中心的能效和可靠性。
效率和可靠性
效率
数据中心电源系统的效率要求较高，以降低能源消耗和运营成本。通常要求效 率达到90%或更高。
可靠性
数据中心电源系统的可靠性要求极高，以确保设备的稳定运行和数据的可靠性 。要求系统具备高可用性和冗余设计。
电池寿命及管理
电池寿命
数据中心电源系统配备的电池寿命需考虑使用环境和充放电次数。一般要求电池 寿命达到5年以上。
根据设计方案，铺设电源线路和相关电缆，确保线路的正确性
和安全性。
测试与验证
1 2 3
系统测试
在电源系统安装完成后，进行系统测试，包括电 源线路测试、设备运行测试等，以确保整个系统 的稳定性和可靠性。
功能验证
对电源系统的各项功能进行验证，包括电源的稳 定输出、保护功能等，以确保系统能够满足数据 中心的正常运行需求。
数据中心UPS系统应用方案
数据中心UPS系统应用方案UPS是一种利用电池化学能作为后备能量，在市电断电或发生异常等电网故障时，不间断地为用户设备提供（交流）电能的一种能量转换装置，正式名称为不间断供电系统（Uninterruptible Power System）。
UPS的设计和选型对于数据中心供电系统的建设具有核心的意义。
1.1 UPS分类及定义根据中华人民共和国国家标准《不间断电源设备第3部分：确定性能的方法和试验要求》GB 07260-2003的附录B定义，将UPS运行分为：双变换运行、互动运行、后备运行等三类运行方式，即UPS行业广为熟悉的双变换UPS、互动UPS、后备UPS等三种。
我国的国标GB 7260等同国际电联标准IEC 62040 Uninterruptible Power System（UPS），也等同欧洲标准EN 62040-2001.1.双变换UPS国标GB 07260-2003定义为"在正常运行方式下，由整流器/逆变器组合连续地向负载供电。
当交流输入供电超出了UPS预定允差，UPS单元转入储能供电运行方式，由蓄电池/逆变器组合在储能供电时间内，或者在交流输入电源恢复到UPS 设计的允差之前（按两者之较短时间），连续向负载供电".同时国标强调，避免使用"在线"一词，防止定义混淆，而只使用术语"双变换".下图为国标GB 07260-2003对在线UPS 的定义与说明：2.互动UPS国标GB 07260-2003定义为："在正常运行方式下，由合适的电源通过并联的交流输入和UPS逆变器向负载供电。
"国标GB 07260-2003特别强调："逆变器或者电源接口的操作是为了调节输出电压和/或给蓄电池充电；UPS输出频率取决于交流输入频率。
"3.后备UPS国标GB 07260-2003定义为：在正常运行方式下，负载由交流输入电源的主电源经由UPS开关供电。
IDC机房240V直流系统供电方案
d lt i iIDC机房240V直流供电方案—中达电通公司中达电通公司目录•机房供电现状及高直流供电的可行性•中达高压直流系统介绍•IDC机房高压直流供电的解决方案3IDC机房供电最关注的两个问题机房供电关注的个问可靠性节能4数据中心输入能源消耗分布制冷33%加湿3%空调9%IT 设备30%电能输入热量输出PDU5%UPS18%转换开关，线缆及其它1%照明1%系统条件N+1AC 5N+1 AC 双路供电30% 额定负载IDC机房供电模式UPS供电DC48V供电DC240V供电6在我国IT设备一直采用UPS电源系统供电或低压直流系统（48V）供电方式。
但近年来，随着计算机网络的迅速普及和数据业务的快速发展，特别是IDC业务的快速发展，传统的UPS供电模式的可靠性、安全性、经济性方面凸现的问题越来越多同时能源紧张的形式下寻求种低投资高可靠性低运营成题越来越多，同时能源紧张的形式下，寻求一种低投资、高可靠性、低运营成本的新供电模式成为当务之急，即高压直流供电模式。
目前两种主要供电模式目前两种主要供电模式：1).UPS 供电2).48V 直流供电UPS 旁路负负交流输入整流器逆变器静态载交流输入电整流器载7电池开关池UPS 与直流供电比较目前应用未来应用UPS 48V直流240V直流400V直流U S8V直流0V直流00V直流输出电压AC220V/380V DC48V DC240V DC400V 可靠性低高高高安全性较低高较低低系统容量大小较大大模块化否（部分模块化）是是是扩容简易性低高高高主设备通用性最高低高低功率因数低高高高效率低较高高高8维护方便性低高较高较低当前成本较高较低低较高高压直流供电可行性12VDC/DC5V3.3V12V5VDC/DC3.3V 9高压直流供电可行性1、数据设备电源具有高频开关电源特性——输入侧没有工频变压器，输入直流不产生短路阻抗，可输入直流2、数据设备电源模块输入直流——整流桥半桥导通，可用一定电压值的直流电提供能量3、数据设备电源是恒功率模块提高输入电压，降低整流二极管载流量，提高直流状——提高输入电压降低整流二极管载流量提高直流状态下稳定性只要输入合适电压的直流电, IT设备是可以正常工作10优势对比—可靠性可靠性高（1）蓄电池直接并联在负载端，当停电时确保供电的不间断.（2）不存在相位、相序、频率需同步的问题，系统（2）不存在相位相序频率需同步的问题系统结构简单很多，可靠性大大提高。
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(RT16)
复合开关
(TGFK)
万能式断路器
(TGW45)
万能式断路器
(TGW45)
塑壳 断路器
(TGM3)
。。。
塑壳 断路器
(TGM3)
通信动力用电
万能式断路器
(TGW45)
电抗器
(CKSG)
电容器
(BSMJ)
无功补偿
智能电容器
(TG-ZMG)
智能电容器
(TG-ZMG)
电抗器
(CKSG)
电容器
UPS供配电系统
通讯设备1 通讯设备2 通讯设备3
直流PDU
PSU
HVDC供配电系统
方案配置-低压配电
➢ 低压配电室
✓ 带有低压负荷的室内配电场所称为配电室， 主要为低压用户配送电能，设有中高压进线 、配电变压器和低压配电装置。10kV及以 下电压等级设备的设施，分为高压配电室和 低压配电室。
➢ 使用产品
✓ ATS双电源转换开关 ✓ 交流框架断路器 ✓ 交流塑壳断路器
方案配置-低压配电（低压柜）
市电B
市电A
发电机
万能式断路器
(TGW45)
双电源自动切换装置
万能式断路器
(TGW45)
发电机
G G
双电源
(TGLD)
塑壳 断路器
(TGM3)
。。。
塑壳 断路器
(TGM3)
一级负荷
隔离开关 熔断器组
(HH15)
无功补偿 控制器
(TG-8CKH)
熔断器
(RT16)
塑壳 断路器
(TGM3)
。。。
二三级负荷
万能式断路器
(TGW45)
塑壳
断路器
(TGM3)
塑壳 断路器
(TGM3)
。。。
塑壳 断路器
(TGM3)
二三级负荷
复合开关
(TGFK)
双电源自15)
无功补偿 控制器
(TG-8CKH)
AC 220/380V
AC 220V
机房空调 风机 照明
动力环境监控系统 接地系统
HVDC系统 蓄电池
UPS系统
A
DC 直流列 240/336V 头柜
A
AC 交流 220/380V 列头柜
蓄电池
精密空调
C C C
PDU
通信 设备
PDU
通信 设备
B
A 不间断 B 可短时中断 C 允许中断
OEM设备商
1. 柴油发电机组 2. HVDC高压 3. UPS电源 4. 列头柜 5. 机架设备 6. PDU设备 7. 防雷/综合箱 8. 精密空调 9. 其他设备
中间变换环节少
高频滤波体积小
LC高频 整理滤波
DC输出 电 池 组
方案配置-UPS供配电系统-UPS供电
➢ UPS
✓ UPS（Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply），即 不间断电源，是将蓄电池（多为铅酸免维护蓄电 池）与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路 将直流电转换成市电的系统设备。
方案配置
PART TWO
方案配置-数据中心系统
高低压配电
发电机 G
市电A 市电B
UPS供电（整流+逆变）
建筑常规供电
交流列头柜
精密空调系统 机房照明 机房空调 消防系统 机房照明 机房空调 消防系统
发电机 G
HVDC供电（交流+整流+直流） DC48V开关电源供电
直流列头柜
交流PDU
PSU
通讯设备1 通讯设备2 通讯设备3
行业分析-数据中心配电
低压配电系统
发电机
UPS系统 HVDC系统 列头柜
机架PDU
其他设备
高低压变配电室
10kv 市电1 市电210kv
高压变配电 系统 互为联 络备用
高压变配电 系统
固定油机
低 压
配
移动油机
电 系
油机室
统
机房 B
AC 220/380V
B
AC 220/380V
AC 220/380V
数据中心供电应用方案
行业分析-概述
基站
基站控制器
移动交换局
卫星通信 地面站
移动交换局
卫星通信 地面站
基站控制器
基站
基站
电话局
电话机 可视电话
传真机
长途电话局
程控交换机 工作站 电视会议
微波站
微波站
光缆
船舶电话 海底光缆
长途电话局
程控交换机 数据终端 互联网 数据中心
电话局
基站
电话机 可视电话 传真机
DC/DC 功率变换
性能指标
可靠性 可维护性 投资成本
能耗 占地面积
UPS
低 差 高 大 大
HVDC
高 好 低60% 低20% 小50%
UPS
AC/AC变换器， 输出的是交流电压
电池组在输入端
中间变换环节多 工频滤波体积大
HVDC
AC/DC变换器输 出的是直流电压
电池组在输出端与 模块并联一起给负 载供电
(BSMJ)
无功补偿
塑壳 断路器
(TGM3)
塑壳 断路器
(TGM3)
塑壳 断路器
(TGM3)
开关电源
UPS
HVDC
方案配置-UPS与HVDC的差异
UPS系统
AC输入
滤波
AC/DC 整流
DC/DC 功率变换
DC/AC 逆变
LC工频 滤波
静
态
开
关
AC输出
HVDC系统
AC输入
充电器 电 池 组
滤波
AC/DC 整流
行业分析-数据中心
配电
消防
网络区设备 监控中心
服务器设备
电池
参观通道
✓ 数据中心(DataCenter)通常是指在一个物理空间内实现信息的集中处理、存储、传输、交换、管理。而计算机设备 、服务器设备、网络设备、存储设备等通常认为是网络核心机房的关键设备。
✓ 关键设备运行所需要的环境因素，如供电系统、制冷系统、机柜系统、消防系统、监控系统等通常被认为是关键物 理基础设施。
➢ 使用产品
✓ 交流塑壳断路器（输入/输出/静态/维修） ✓ 直流塑壳断路器(电池保护） ✓ 直流熔断器（电池保护）
方案配置-UPS配置
方案配置-UPS（输入输出）
输入配电柜
控制柜
1.ATS控制器 2.A路浪涌+断路器 3.B路浪涌+断路器 1.ATS手操
4.A路输入断路器 5.A路旁路断路器
6.B路输入断路器 7.B路旁路断路器
浪涌B回路
输入A回路 静态（旁路）A回路 输入B回路 静态（旁路）B回路 智能电表 UPS1输出回路 UPS2输出回路 维修回路 负载输出回路
浪涌回路
天正产品型号
不满足 TGB3H-63 3P C32A TGU1G-40 20/40KA 385/3+1 TGB3H-63 3P C32A TGU1G-40 20/40KA 385/3+1 TGM3E-400H/ 400A TGM3E-400H/ 400A TGM3E-400H/ 400A TGM3E-400H/ 400A 不满足 TGM3E-400H/ 400A TGM3E-400H/ 400A GL400 TGM3E+TGB3 TGB3H-63 3P C32A TGU1G-40 20/40KA 385/3+1
输出配电柜
8.智能电表
9.UPS1输出断路器 10.UPS2输出断路器
11.维修断路器
12.负载断路器 13.输出浪涌+断路器
14.监控显示模块
方案配置-UPS配置
序号
1 2
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
14
15
16 17
200KVA典型基本配置（断路器）
产品用途
ATS
浪涌A回路