数据中心构建节能的UPS供电系统（二）

  【天极网办公频道】【天极网办公频道8月6日消息】由于IT技术的飞速发展，信息化建设已是一个巨大工程，比如金融和电信的数据大集中不仅仅是效率的提高，也将是管理模式和业务流量的全新变革，所以当前数据中心的建设可以用雨后春笋来比喻，据有关资料介绍，截至2012年已有数据中心机房53.2万多个。其间的规模已不仅仅是几十平米、几百平米，而是几千平几万平米，甚至是几十万平米的工业园。因此其用电量也远远超出了原来的想象，已成为用电大户。

  上文中提到，打造节能的数据中心供电系统，第一步就是要选择节能的产品，在当今选择UPS产品时只有高频机型UPS能够满足这一要求。除此之外，如果再规划简洁的配电系统，加之设计节能的运行模式，就能够达到更好的节能效果。

  规划简洁的配电系统

  有了节能的供电设备，如果没有很好地规划设备的连接和配置也得不到好的节能效果。

  图9 高频机型UPS供电的“臃肿”系统

  尤其是有的用户认为可靠性是用钱堆起来的，认为设备越多可靠性越高。实际上设备越多增加的串联环节就越多，相应地可靠性也越低!如图9所示就是高频机型UPS供电臃肿系统的一个例子，说它臃肿是因为这本来是一个很节能的供电系统，两台高频机型UPS冗余并联后给负载供电，简单明了。可单单设计者又给UPS后面串联了大功率变压器，又串入了两台大容量STS，致使效率至少损失了4%~5%，不但投资增加很多，占地面积也大为增加。为什么会这样规划呢？原因是设计者机械地理解了美国的G4标准，认为只有做成所谓的双

  图10 用1+2结构模式提高可靠性的方法

  总线，系统才可靠，这就陷入了用过多设备堆积可靠性的误区。实际上图9的每一路供电路径上多了两个故障点：变压器和STS。可靠性下降了数倍。世界上十全十美的东西太少了，就是说，增加了这方面的功能却牺牲了另一方面的功能，这就是有得有失的道理。

  如果改用图10的方案，采用1+2结构模式，这里虽多了一台UPS，但却少了两台变压器和两台STS，要知道一台STS要比同容量的UPS贵得多。而且第三台UPS的引入，不但使系统可靠性大为增加，而且也是系统的过载能力又增加了一倍。

  当然，多台UPS冗余并联虽是提高了可靠性，但也带来了负面影响，那就是使系统效率降低了，因为原来两台工作时各为50%负载，当3台工作时，每台的带载量才仅有三分之一。为此可采用图1 1的改良式1+2节能供电方式。在这里高频机3UPS在正常时处在转

  图11 1+2节能工作方式

  换开关ZS的中间空档位置，其他两台UPS按50%方式供电，处于效率最高点。任一台UPS故障，3UPS就接通到故障设备的一方。提高了可靠性也提高了运行效率。

  另外，双总线采用STS还有另一层意思，那就是当一台UPS故障时就可以利用STS将另一台UPS转接过来，如图12双机双总线1所示。但为了这一点功能就采用两台STS未免小题

  图12 双总线结构方式两台UPS互相转换方案

  大做。可以采用图12双机双总线2的方法，用一只母联开关即可。在两路UPS正常工作时，母联开关是断开状态。当其中一台UPS故障时，母联开关闭合，也达到了上述目的。这一改变也并非无足轻重。如果母联开关采用电子式，即静态开关，其设备量大为减少，如图13所示。

  图13 母联开关与两台STS设备量的比较

  从图中可以看出，同样的大功率可控硅，两台STS就用了24支，而一个母联开关只用了6只，节约了18支的设备量和功耗，也极大地减小了占地面积。

  设计节能的运行模式

  有了节能的产品，设计了简洁的供配电系统，如果再规划出节能的运行模式，这样步步为营、步步节能的供配电方式就可得出很好的节能效果。图14所示为一个500kVA的负载用双总线供电的例子。这里采用了2台550kVA的模块化UPS，每台550kVA的模块化UPS

  图14 模块化UPS节能运行模式

  机壳中有两台275 kVA的模块化UPS，为了提高效率，在正常供电时就可以令其中一台275 kVA的模块化UPS休眠，形成2+1工作模式。而且随着负载的减小还可以工作在1+1模式。

  图15的节能运行方式是在电网电压稳定在指定范围时接通旁路开关，和ECO工作方式不同的是，此时逆变器并不关机，而是出于一种类似休眠地等待状态，它的功能类似于无功功率补偿，能把电网中突变之类的干扰抑制掉。这时的效率可达97%以上，又进一步节约了能量。

  好多IT设备都是双电源供电，所以往往双总线供电方式有不少是采用两套塔式单机供电，如图15所示。在此情况下大都采用两台UPS各供50%的配电方式，这样做的结果不能使效率达到最高点。一般效率最高点往往不是在100%功率，而是在70%~100%之间。如果

  图15 塔式UPS节能运行模式

  两台UPS均分负载，那么各自的负载量均小于50%，这样一来，效率就更低了。这就可以改变一下供电分配方式。比如令图15中的UPS1全额供电，一般都小于额定负载量。而令UPS2休眠，但处于热备份状态。这样一来，UPS1此时几乎处于效率最高点。当然会有的提出这样的问题，将原来的一般负载改成全额负载岂不是UPS的寿命降低了？非也。任何一台UPS的寿命都是设计在全额负载情况下的选定的，全额负载运行是UPS的本分，如果UPS没有这个能力，那就是这台UPS不合格。

  又有的人可能提出第二个问题，如果UPS1过载时UPS2接续不上怎么办？首先在选择UPS容量时，一般都选择UPS的容量要大于额定负载一定量，所以一般不会过载;另一方面，可设定UPS2在UPS1带载量超过90%时苏醒，这只是一个设置问题。况且UPS2是休眠而不是关机，是在热备份，所以投入工作很快。第三，任何一台UPS都有过载到125%额定负载可坚持10min和过载到150%坚持30s的能力，这对于UPS2的投入运行速度打开方便之门。

  当然，节能运行方式很多。总之，实现节能供电的要点就是：

  ª 要具有正确的节能意识，那种用种种借口拒绝使用节能设备的做法应该慎重。

  ª 选择节能的供电设备，不要听外界的一些贬低节能设备的说法，自己要有主意或请专家咨询，当然这里指的是真正的专家。

  ª 规划简洁(而不是臃肿)的供配电方式。慎重听取各方面的意见，一般厂家作的方案要慎重考虑，结合自己的应用特点，以简洁为佳。

  ª 设计节能的运行方式。并不是所有设备都有这种节能运行方式，节能运行方式一般是设计在UPS上的，是标配的功能。