林玮玮

（临沂市中心医院基建科，山东 临沂 276400）

0 引 言

数据中心作为信息化建设的重要内容，是信息化系统应用的基础[1]。数据中心机房电源必须要满足不间断运行的基本要求，从而使机房设备能够稳定、安全工作。在数据中心建设中，不间断电源（Uninterruptible Power Supply，UPS）系统对保障数据安全意义重大。由于数据中心工作的特殊性，数据中心机房各种IT通信设备中断供电时间不能过长，否则就会对数据中心设备终端造成直接影响，带来严重的后果[2]。此外，数据中心机房通信负载具有非线性的特征，同时存在较大的谐波和较小的功率因数[3]。在数据中心的机房建设过程中，机房电源配置非常重要，规划数据中心机房时要从实际情况出发合理制定科学的数据中心机房电源配置方案。

1 数据中心机房对UPS电源配置的要求

数据中心机房能够满足对各种信息、数据等进行处理的要求，同时能够实时传输或存储已经处理的数据。通过在线式UPS电源作为逆变器电源，促使UPS电源可以将无干扰、连续并且稳定的高质量电源提供给机房，从而使数据中心机房各种IT通信设备的稳定、安全运行得到保障。与此同时，UPS电源需要满足点位低和无突变的要求，避免进入普通市电的电源状态[4]。如果数据中心机房UPS电源进入市电电源状态，那么将会降低用户关键性负载电源的供电质量，不能确保用电安全，导致网络运行面临的安全风险增加。通过采用N+1冗余并机技术，可以使数据中心机房中UPS电源的容错能力得到极大程度的提高，有助于UPS电源供电质量的提升[5]。此外，数据中心机房的供电系统采用双总线输出、输入的方式。当数据中心用户负载有短路问题发生时，需要及时切换UPS逆变器，由此提升数据中心机房内各种IT设备电源的可用率。

2 数据中心机房电源配置方案

2.1 典型电源配置方案

随着科学技术的不断发展，数据中心机房电源的配置方案也在不断发展。要从众多的数据中心电源配置方案中选择合适的方案，一方面需要对不同的数据中心机房电源配置方案的特征进行充分了解，另一方面从数据中心的实际情况出发来确定科学、合理、最优的数据中心机房电源配置方案。

2.1.1 机架式电源配置方案

在该方案下，每一个UPS都可以向机柜供电。由于没有冗余部件引入到该方案中，导致了机架式电源配置方案只可以独立提供较短的持续供电时间，因此通常在数据中心接入层机柜或者是楼层弱电间应用机架式电源配置方案，如图1所示[6]。

图1 数据中心机房机架式电源配置方案

2.1.2 集中式电源配置方案

一般而言，具有代表性的集中式电源配置方案通过大型的三相机柜式UPS作为机房设备，从而保证数据中心机房的供电安全[7]。数据中心机房集中式电源配置方案中各个机柜的电源和UPS机柜直接连接，尽管借助UPS电池组的增加使数据中心机房的供电保障时间得到延长，然而大型UPS占用机房的空间较多并且缺乏冗余部件，因此集中式电源配置方案通常在数据中心的单路设备小型网络中应用，如图2所示。

图2 数据中心机房集中式电源配置方案

2.1.3 基于静态转换开关的冗余电源配置方案

该冗余电源配置方案中，新增配置了静态转换开关、降压变压器。静态转换开关中含有电源分配装置，可实现对UPS机组的分配和切换，较好地保障了数据中心机房的安全供电[8]。该配置方案能较好地避免机柜电源及布线等单点故障，有效降低了数据中心机房发生故障时的断电概率，具有较好的可靠性，如图3所示。

图3 数据中心机房基于静态转换开关的冗余电源配置方案

2.1.4 基于机架式自动转换开关的负载冗余电源配置方案

基于机架式自动转换开关的负载冗余电源配置方案去除了静态转换开关，整个电源系统的完全冗余得到实现。与此同时，借助机架式自动转换开关的安装，将冗余链路与机柜相连，将主干链路中的单点故障点向机柜内的链路进行分散，当设备通过单路电源进行供电时，每一个机柜都只存在一个单点故障点，由此提高整体方案的可靠性。相对于静态转换开关方案，数据中心机房基于机架式自动转换开关的负载冗余电源配置方案单路设备完全冗余得到实现，提高了系统的可靠性，一般在使用单路设备的大型网络中心应用，如图4所示。

图4 基于机架式转化开关的负载冗余电源配置方案

2.2 数据中心机房电源配置方案比较分析

结合实际情况，合理选择电源配置方案。如果数据中心的机房规模不大，设备的数量不多，同时大部分的设备为单路设备，那么可以采用适合单路设备的数据中心机房电源配置方案。基于转换开关负载的冗余电源配置方案具有较高的稳定性，然而该方案要求配置两套大型的机柜式UPS机组，不仅增大了数据中心机房的面积，而且还增加了成本费用。数据中心机房电源配置过程中，从多个方面进行考虑，可以采用集中式电源配置方案，同时将双路市电冗余和UPS供电端相连接，以此提高电源输入端的可靠性[9]。

随着数据中心的设备规模不断扩大和数据中心网络架构的不断调整，双路设备逐步取代了大多数的单路设备。为了满足数据中心不断发展的要求，数据中心的大型设备不断增加，例如刀片式服务器和大容量交换机等。如果数据中心机房电源选择只适宜单路设备的电源方案，会影响到数据中心的可靠性。尽管单路和双路混合负载的冗余电源配置方案能够提高可靠性，但为了满足单双路设备同时存在下电源的冗余配置要求，需要对数据中心进行重新改造，这增加了单双路设备重新部署的难度。在数据网络系统安全性与稳定性得到保障的基础上，需要对机房的场地、设备冗余要求、费用等进行综合考虑，由此合理选择电源配置方案。将电源分配装置向UPS前移动，通过分别独立的两路市电和供电端相连，由此解决供电端的冗余问题，提高系统的可靠性。随着数据中心的要求日益提高，如果可以使单双路设备完全实现物理分离，同时在场地、环境、经济等符合要求的基础上，可以选择单双路混合的负载冗余电源配置方案，充分满足设备的冗余需求，有效提升网络中心电源系统可靠性。

需要注意的是，通常数据中心机房确定电源冗余保障时间的依据是数据中心的总电源链路保障时间。数据中心的机房电源冗余保障时间要比总电源的链路保障时间长，这样才可以使电源的冗余作用得到充分发挥。

3 结 论

随着社会的不断发展，信息化与数字化建设进程加快，数据中心建设受到人们的重视。为了确保数据信息的安全，科学选择数据中心机房电源配置方案，为数据安全传输与存储提供保障。数据中心机房电源配置时，一方面要从数据中心的实际情况出发选择合理的方案，另一方面要深入研究网络设备和强电设备的位置关系。为了使数据中心网络设备不受电磁辐射的影响，在条件允许的情况下将强电设备统一放置在独立房间。基于对数据中心不同机房电源配置方案的分析，与数据中心实际情况相结合，合理选择冗余配置方案，从而为数据中心的安全运行提供保障。