江苏龙网

  1. 首页 > 资讯 > 科技 > >

每日安全资讯TB：数据中心UPS不间断电源系统架构介绍( 二 )


“市电+U电”供电架构由百度提出并在其自建M1数据中心规模应用 ， 它在N+1系统基础上做了改进 ， UPS设备配置不变 ， 将服务器等双电源设备的其中1路改由市电直接供电 ， 消除了单点故障 ， 可靠性较N+1系统大大提高 ， 同时 ， UPS系统的损耗降低为原先的50% 。 UPS系统整体效率提升至95%以上 。 UPS?ECO模式带来了效率的提升 ， 其代价是IT负载由市电供电 ， UPS必须不断监视市电状态 ， 并在发现问题且当该问题尚未影响负载时 ， 迅速切换到逆变器供电 。 这个听起来简单 ， 但实际操作起来非常复杂并且需要承担很多风险以及潜在的负面影响 。
2.?高压直流（HVDC）不间断电源系统
尽管所有国家的市电都是交流 ， 但是IT设备内部都采用直流供电 ， 这就为直流供电提供了可能 。 事实上 ， 通信行业采用直流48V供电已经有几十年的历史 ， 电力行业也长期采用直流220V作为断路器等设备的操作和控制电源（直流屏） 。
传统UPS设备存在效率低、可靠性差、灵活性和扩展性差、故障后不易修复等问题 ， 所以业内一直在寻找替换UPS的方案 。
现有主流的高压直流供电系统图 ， 与通信行业48V直流系统架构基本一致 。 与传统双转换在线式UPS系统的主要区别 ， 是取消了逆变环节 ， 蓄电池挂接在直流母线 ， 与整流器并联 ， 同时为IT设备供电 。 由于直流电源拓扑简单 ， 因此故障率较UPS有所降低 ， 因采用模块化设计 ， 可在线维护 。

每日安全资讯TB：数据中心UPS不间断电源系统架构介绍
本文插图

3.?分布式不间断电源系统
UPS或HVDC通常采用集中式供电方案 ， 集中式系统的优点是可以实现资源共享 ， 降低成本 ， 其缺点是系统故障范围大 ， 影响面广 。
UPS也有小型机分布式供电方案 ， 但是多套分布式小型机系统与1套集中式大型UPS系统相比 ， 小型机的数量多 ， 故障点多 ， 成本高 ， 因此大中型数据中心不会采用分布式UPS系统 。
尽管有如上问题 ， 但是对于分布式不间断电源系统的探索 ， 从来没有停止过 。 谷歌和Facebook都在探索分布式不间断电源系统在IDC数据机房中的应用 。
谷歌是最早进行服务器自研定制的互联网公司 ， 同时也最早放弃了集中式UPS电源方案 ， 转将蓄电池分布到每台服务器电源直流12V输出端 。 市电正常时 ， 进入服务器电源转换成DC12V为服务器主板供电 ， 同时为蓄电池提供浮充电源 ， 市电停电后 ， 由DC12V母线并联的蓄电池继续给主板供电 ， 直到柴油发电机启动后回复交流供电 。 谷歌早期采用铅酸电池供电 ， 因服务器内部高温导致铅酸电池故障率高 ， 后改为锂电池方案 。 蓄电池的后备时间为分钟级（通常为1-3分钟） 。 ?此方案的优点是大大简化了IT设备前端供电系统 ， 缺点是服务器电源需要深度定制 。
Facebook自建数据中心的供电系统采用DC48V离线备用系统 。 为每6个9kW的机柜配置1个铅酸蓄电池柜 ， 输出为DC48V ， 服务器电源采用AC277V和DC48V双输入 ， 市电正常时作为主用 ， 市电中断后由蓄电池输出DC48V为服务器供电 。 蓄电池后备时间为45秒 。 此方案的系统效率与240V?HVDC?Offline方案及DC12V分布式系统相当 。
随着业内对数据中心能耗关注日益增强 ， 国内近几年出现了一种新型的分布式DC240V电源设备 ， 同样采用离线方案 ， 市电正常时 ， 直接输出市电电源 ， 市电停电后 ， 由内部锂电池提供DC240V输出 。 ?这种方案的优势是IT设备无需定制 ， 只要兼容DC240V供电即可 。 其缺点是电源内部存在AC220V和DC240V的切换 ， 系统可靠性降低；锂电池串联数量多 ， 单只电池故障会影响系统的可靠性 。 ?从实际应用效果看 ， 某互联网公司租用的数据中心一年中发生十几起电源故障 ， 证明此架构还需完善 。
4. 未来发展趋势
过去 ， 计算机作为一种非常娇贵的设备 ， 双转换在线式UPS消除了市电电能质量问题 ， 但带来了6-10%的电能损失以及其自身可靠性低的问题 。


推荐阅读


上一篇：『利息』《微信》分付利率说明

下一篇：环球网：一场直播锁定1亿交易额 尚品宅配在快手收红利