随着通信事业的迅速发展,各种业务也呈现越来越快的发展趋势。通信行业数据中心机房的设备种类越来越多,各种设备的耗电情况复杂多样,而且设备频繁扩容,在这种复杂变化的情况下,如何更好地为机房内各种设备提供优质而可靠的供电保障,是大家一直关注和探讨的问题。

　　1 通信行业数据中心机房现有供电情况及

　　存在的问题

　　目前通信行业数据中心机房现有用电设备基本上分为两种:交流供电设备和直流供电设备。核心网元以直流供电为主,数据业务和IT网元以交流供电为主。而且大部分网元多集中在省会和少量重点城市的枢纽楼,种类和数量繁多(包括TMGW、HLR、MSC、LSTP,以及业务网元等),耗电量大,交、直流设备均有。交流供电目前多以UPS设备为主,另有少量逆变器为核心网元的终端设备供电;直流供电为开关电源系统。现有机房内交流UPS设备的负载利用率都很低,直流设备呈现两种情况,有的直流系统已达到最大负荷,主要设备内部的插板扩容都不能满足。

　　基于以上这些情况,下面从交流设备和直流设备的供电情况分别进行分析,以期找出更为合理的设计方案。

　　2 直流供电分析

　　数据中心机房直流用电设备基本上是交换设备和传输设备。在电源设备配置时可考虑以下几个方面。

　　2.1 电源共用原则

　　在电源设备配置方面,应遵循分等级共用电源设备的原则,交换和传输两类设备之间的电源系统不宜共用。有备份关系的网元严禁共用电源系统,即具有备份冗灾的设备不能与原设备共用电源系统。具体传输设备和交换设备多网元共电源系统可参考以下原则:

　　传输设备按网络结构可分为一级干线传输、二级干线传输、本地网传输共三层。在电源配置时一级干线传输必须使用独立的开关电源系统;二级干线传输一般应使用独立开关电源系统;当系统容量较低时,新建本地网传输可与二级干线传输共用电源系统。

　　交换设备网元数量很多,有些部分网元耗电较小,可大致分为以下几类情况:

　　(1)TMSC1、HSTP等长途一级汇接设备,必须使用独立的开关电源系统。

　　(2)TMSC2、LSTP等长途二级汇接设备可使用独立的电源系统,如果与其它网元共用仅可与HLR、GGSN共用电源系统。

　　(3)HLR、GGSN一般功耗较小,除可与二级汇接设备共用网元外,还可与MSC、BSC等网元共用电源系统。但是HLR设备严禁与冗灾HLR共用电源系统。

　　(4)MSC端局功耗相对较大,可以与所辖BSC、SGSN、MGW网元共用电源系统,同时建议两个以上的MSC端局不再共用一套电源系统。

　　2.2 蓄电池配置原则及计算

　　蓄电池的容量一般按近期负荷(适当考虑远期发展)考虑,电池根据市电类别按相应小时放电率计算,中心机房一般按2～3h考虑,蓄电池工作于全浮充在线式充电方式运行。铅酸蓄电池的总容量按下式计算:

　　式中:C—蓄电池容量(Ah);

　　K—安全系数,取1.25;

　　I—负荷电流(A);

　　T—放电小时数(h);

　　η—放电容量系数,见表1;

　　t—实际电池所在地最低环境温度数值。所在地有采暖设备时,按15℃考虑,无采暖设备时,按5℃考虑;

　　α—电池温度系数(1/℃),当放电小时率≥10时,取α=0.006;当10>放电小时率≥1时,取α=0.008;当放电小时率<1时,取α=0.01。

　　根据最新的YD/T 1970-2009《通信局(站)电源系统维护技术要求》,直流供电系统全浮充供电方式的阀控式密封蓄电池中对于2V系列的电池,使用年限为8年,当容量不低于额定容量80%时,在配置蓄电池时对于不能共用电源系统的网元可按所供网元的扩容情况进行电池配置,对于可共用电源系统的网元,配置电池容量时可考虑配置足够的容量以满足其它网元的需求。

　　2.3 开关电源整流模块配置

　　开关电源按近期负荷电流考虑,蓄电池充电模块按电池10小时放电率计算考虑,配置模块数按“N+1”冗余方式。开关电源的容量=近期负荷+充电电流+冗余。

　　由于在前期电源配置时,依据设备的耗电负荷为设备满配时的设计负荷,而实际运行负荷往往与设计负荷存在一定差异,所以在配置开关电源模块时,可选择具有模块休眠功能的电源系统。当实际负荷较小时,可用关闭电源模块的方式以减少设备的损耗,提高设备的利用率。

　　2.4 直流配电部分的配置

　　直流配电部分应按设备的远期负荷考虑,一般的直流供电系统包括交流配电屏、开关电源整流、直流配电屏、蓄电池组组成。正常情况一套直流电源系统配置一台直流配电屏。主业的直流电源柜(PDF)分别从直流屏输出端子引接(一般主业电源柜的电源引入要求为两路),每个电源柜需要两路保险。标准2000A直流屏输出保险为630A×8路、400A×4路。由于近来主业新建PDF越来越多,往往一期就配置3～4台,而且每台配电柜的电源引入都需要两路保险引接。所以在实际中经常会遇到电源系统容量能满足,可是直流屏却无空余的输出保险。虽然有的电源系统有空余位置扩容直流屏,但是在正常运行的电源系统中操作,将存在极大的安全隐患,况且所供网元均为重要负载,随时将造成整个系统瘫痪的可能。况且有的电源系统根本无直流屏扩容的位置,这样就造成电源系统有容量却不能利用。

　　鉴于上述情况,在设计时如果是新建直流电源系统,且所供网元可与其它网元共用电源系统时,可考虑一套直流配电系统配置两台直流屏,这样虽然前期多投入了一台直流屏的成本(一台直流屏价格约为1.3万元左右),可是却大大方便了后期设备的扩容,以及整套系统的安全运行。

　　2.5 主业电源柜(PDF)电缆选择

　　目前主业新建PDF越来越多,往往一期就配置3～4台,而且每台电源柜的电源引入都需要两路。直流屏至PDF电缆选择计算方法如下。

　　直流导线截面积计算公式

　　式中:St—铜导线截面积;

　　I—导线通过的电流;

　　L—导线长度(双回路线长);

　　U—导线上允许的电压降。

　　在前期设计时,往往主业提供的每个电源柜的容量都为远期满负荷容量,如果按照这个容量来计算,计算结果将需要很多电缆,而且在实际中发现,每个电源柜在运行几年之后的容量都达不到当初提供容量的一半。这样势必造成极大的浪费,下面举例说明。

　　某架新建的主业PDF柜,机架满负荷容量为400A,直流屏距离PDF柜为40m,由两路引入,依据上面的公式计算可得出:需要配备240mm2电缆8条共320m,此时导线上允许的电压降约为1.17V。

　　如果在设计时不按远期机架满负荷的容量,而是根据近期的需要适当扩容发展的容量150A考虑,同样情况下,可得出:需要配备240mm2电缆4条共160m,此时导线上允许的电压降约为0.88V。

　　按照集采价格:240mm2电缆每m约为188元,这样在设计前期每台PDF柜电缆可节约投资=(320-160)×188元=30080元。

　　在后期的设备扩容时,再根据电源柜的容量去核算电缆的配置,根据需要配置相应的电缆数量,这样将避免工程前期投资的浪费。（游米儿）