数据中心供配电系统是确保IT设备正常运行的基础,只有根据数据中心IT设备的用电特性,选择最优方案,才能在未来的供电系统运行中,确保供电的高可靠性、高可用性以及高效率,从而在最基础的动力方面保证数据中心高效稳定运行。
　　
　　目前大多数新建的数据中心(IDC)都采用了UPS双总线供电系统。由于当前的IT负载设备绝大部分实现了双电源供电,所以可用双路电源直接输入。对于双总线供电系统,实际运行时,UPS负载率一般低于40%,在此负载率下,UPS实际运行效率较低。
　　
　　1 三总线供电系统架构及效率
　　
　　为提高UPS的运行效率,在确保供电系统可靠性、可用性的前提下,可采用三总线供电方案,如图1所示。
　　
　　在此三总线供电架构下,UPS理论最大负载率相较于2N系统,由50%提升至67%。例如:对于2N系统,若是200kVA的负载,每个“N”设计为200kVA的UPS,则正常运行情况下,每条总线负载100kVA,负载率为50%,若一条总线故障,则由剩余的另一条总线承担全部负载200kVA。
　　
　　对于三总线系统,同样是200kVA的负载,每个“N”可设计为100kVA的UPS,正常运行情况下,每条总线负载67kVA,负载率为67%,若一条总线故障,则由剩余两条总线承担全部负载200kVA。由此可见,采用三总线供电系统,一方面UPS的负载率提高,效率可提高1～1.5个百分点,可在一定程度上实现系统的节能减排。
　　
　　另一方面,三总线供电系统UPS容量减小,每条总线的UPS设计容量可降低为2N系统的一半。
　　
　　2 三总线供电系统的可靠性估算
　　
　　设UPS的MTBF=200,000h,按一年24h×365=8760h计算,则每台UPS的年可靠度计算如下:
　　　　 　　
　　UPS的年故障概率为:
　　
　　F=1-R=0.043
　　
　　UPS三总线供电系统的年可靠度:
　　　　
　　由此可见,三总线供电系统保持了双总线供电系统的高可靠性。
　　
　　3 三总线供电系统的可用性估算
　　
　　UPS系统的可用性计算公式:
　　
　　对于单台UPS,其可用性计算如下:
　　
　　设MTBF=10000h,则λ=0.0001;
　　
　　设MTTR=10h,则μ=0.1;
　　
　　代入可用性计算公式,A=0.999000999;
　　
　　对于UPS三总线供电系统,可用性:A=1-(1-A1)(1-A2)(1-A3）
　　
　　当A1=A2=A3时,A=1-(1-A1)3³
　　
　　代入数据,计算得A=0.999999999002994
　　
　　由此可见,UPS三总线供电系统可用性高达99.9999999%,可消除“单点瓶颈”故障隐患,进一步提高系统的容错功能。
　　
　　4 三总线供电系统在线扩容及维修(见图2)
　　
　　对于三总线供电系统,每条总线或单台UPS系统故障时,可实现不间断切换,保障负载永不停电。负载无需关机即可灵活实现在线扩容,总线或UPS系统故障时可实现不停电维护。
　　
　　此外，对于目前市场上的三电源IT设备，如三电源服务器等，三总线供电系统也可匹配其供电需求。
　　
　　参考文献
　　
　　张广明、韩林《数据中心UPS供电系统的设计与应用》人民邮电出版社.2008年第1版
　　
　　作者简介
　　
　　李焕一,维谛技术有限公司(原艾默生网络能源)高级产品经理。从事UPS技术工作多年,对UPS产品及数据中心供配电系统有较深入的研究。
　　
　　编辑：Harris