数据中心UPS输出列头柜和机架配电系统

1.概述

UPS输出配电系统不仅要完成传统的配电功能,而且还要满足IT用户对配电系统可管理性的更高要求。以下分为两个部分讲解。

(1)阐述UPS输出列头配电系统,从传统UPS输出配电方案的问题出发,介绍新一代列头配电柜应具备的功能和具体应用要点。

(2)阐述机架配电系统,重点介绍各种类型数据中心机柜电源系统的实现方式,PDU 的标准与法规,现状与未来。

2.UPS输出列头配电系统

(1)概述

UPS输出列头配电系统如图2-16所示。

(2)传统的UPS输出配电方案的问题

传统的UPS输出配电方案在对后级负载的用电安全管理的处理上有很大的改善空间,基本上缺乏对于运营管理的支持。

图2-16　UPS输出列头配电系统

①对于传统配电方式,每一个场地都需要不同的安装设计,配电系统的可靠性,安全性等依靠工作人员和安装人员。配电系统很难做到不断电扩容或检修。

②不能保持负载的有效分布,容易出现三相不平衡及容量设置不合理。

③不能提供计算机级的接地,计算机系统对机房的接地提出了过高的要求。

④出于机房走线方便的考虑,往往希望最后一级的配电柜放置在IT设备机房内,这使传统的UPS输出配电方案不注意外形设计的缺点暴露无遗。

⑤对于电源的监控极少,基本上只检测主路的相关电气参数,对于支路的电气参数不做检测,导致对支路配电的状况完全不了解。

⑥机柜电功率的预设定和报警机制,从数据中心机房的建设规划角度讲,所有子系统的设计都是围绕着机柜在运行。从实际应用角度讲,目前对于数据中心UPS系统容量的确定及空调系统容量的确定,最科学的方法就是对机柜的电功率进行预设定。

(3)新一代UPS输出列头配电柜应该具有的功能

新一代数据中心对供电系统的可靠性,可管理性的要求越来越高。IT用户需要对信息设备的供电系统进行更可靠、更灵活的配电,更精细化的管理,更准确地控制成本消耗等。

1)安全管理功能

全面的电源管理功能,将配电系统完全纳入机房监控系统,监控内容丰富。对配电母线可以监测三相输入电压、电流、频率、总功、有功功率、功率因数、谐波百分比、负载百分比。同时,还可以监测所有回路(包括每一个输出支路)断路器电流、开关状态、运行负载率等。

2)运营成本管理功能(www.xing528.com)

列头配电产品实时侦测每一服务器机架的运营成本,精确计算及测量每一服务器机柜、每一路开关的用电功率和用电量。通过后台监控系统可以分月度、季度、年度进行报表统计。

3)纳入机房监控系统

列头配电产品应提供RS-232/485或简单网络管理协议(SNMP)多种智能接口通信方式,可以纳入机房监控系统中,其所有信息通过一个接口上传,系统更加可靠,节省监控投资。

4)配电的灵活性

随着IT用户对配电可管理性的要求越来越高,列头配电产品应用的场合越来越多。列头配电产品应根据不同的场地需求,可选用单母线系统或者双母线系统;其支路断路器可以选择固定式断路器,也可以选择热插拔可调相断路器。

5)计算机级接地

为了解决机房的零地电压问题,列头配电产品还可以内置隔离变压器。降低零地电压有很多措施,这些措施都可以不同程度地降低零地电压。

3.机架配电系统

(1)概述

图2-17　PDU 实物

数据中心机架配电系统基本上是以PDU 为主要载体。PDU 是电源分配单元,也称电源分配管理器。顾名思义,PDU 应具备电源的分配或附加管理的功能。电源的分配是指电流及电压和接口的分配,电源插口匹配安装、线缆的整理、空间的管理及电涌防护和极性检测。由于数据中心的几乎所有的IT设备都已经或者将要放置在标准机柜内,所以PDU 作为机柜的必备附件也越来越受到相关各方的重视。PDU 的实物如图2-17所示。

(2)PDU 分类及相关标准

从根本上来讲,PDU 还是插头/插座的一种,我国和国际上关于插座的基本情况如表2-9所示。

表2-9　插座的基本情况

(3)PDU 与普通插座的区别(表2-10)

表2-10　PDU 与普通插座的区别

当前,PDU 迅速地朝着智能化、网络化的方向发展,着重实现数据中心用电安全管理和运营管理的功能。通过对各种电器参数的个性化、精确化的计算,不但可以实现对现有用电设备的实时管理,也可以清楚地知道现有机柜电源体系的安全边界在哪里,从而可以实现对机架用电的安全管理。此外,通过侦测每台IT设备的实时耗电,就可以得到数据中心的基于每一个细节的电能数据,从而可以实现对于机架乃至数据中心用电的运营管理。