大型數(shù)據(jù)存儲中心高智能容錯雙總線系統(tǒng)設(shè)計方案

1 概述

大型數(shù)據(jù)中心存儲中心機(jī)房專門為核心數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲保存，確保數(shù)據(jù)萬無一失，地理位置相對偏僻安全，不容易發(fā)現(xiàn)，預(yù)計機(jī)柜500架，每個機(jī)架規(guī)劃容量按4kVA計算，實際使用容量2.5kW。為保證數(shù)據(jù)存儲中心機(jī)房內(nèi)所有設(shè)備24h不間斷優(yōu)質(zhì)供電，數(shù)據(jù)存儲中心機(jī)房供電系統(tǒng)宜采用兩路在線式高智能容錯UPS供電(每路均為N+1并聯(lián)冗余配置，提高供電系統(tǒng)的冗錯性和可靠性)，UPS采用中文操作界面，單臺UPS設(shè)備容量設(shè)計不能高于400kVA，實現(xiàn)獨立的雙總線供電方案，提高供電的可靠性、容錯性，滿足GB50174-2008《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計規(guī)范》A級機(jī)房電源設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，滿足TIA-942《數(shù)據(jù)中心電信基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)》中供電方案T4標(biāo)準(zhǔn)。

另外，現(xiàn)場注意事項：空間布局和負(fù)載均分要合理，此次寬度限制在5m的范圍，長度最長為100m，電池按15min計算。

對工程的需求如下：

① 據(jù)現(xiàn)場的機(jī)柜數(shù)量和規(guī)劃容量，UPS最大容量設(shè)計為

500架*4kVA=2000kVA，采用400K UPS 系統(tǒng);

② 采用最高可靠性的2(N+1)系統(tǒng)方案，實現(xiàn)高可靠、高容錯性;

③ 根據(jù)空間較狹長的現(xiàn)狀，為了布局更加合理，優(yōu)選共用電池組方案，減少對空間的需求和維護(hù)成本。

2 臺達(dá)UPS電源方案

(1)系統(tǒng)配置

配置臺達(dá)GES-NT400K雙變換純在線式工頻級UPS 4臺，組成兩套“N+1”并聯(lián)冗余的雙總線供電方案。其中以一套為2(1+1)系統(tǒng)，另一套為2(2+1)系統(tǒng)，實現(xiàn)5+5雙總線系統(tǒng)的功效，為數(shù)據(jù)存儲中心機(jī)房負(fù)載設(shè)備提供24 h不間斷完全獨立的雙回路優(yōu)質(zhì)、純凈電源供電。

臺達(dá)GES-NT 400K UPS 2路“N+1”并聯(lián)冗余的雙總線供電方案，具有高可靠性、高可用性及安全性。并機(jī)系統(tǒng)采用先進(jìn)的獨特分布式邏輯控制方式，直接并機(jī)，并機(jī)無須外加并聯(lián)卡或并機(jī)控制柜，且并機(jī)通信信號線采用環(huán)形回路設(shè)計，大大地提高了并機(jī)系統(tǒng)的可靠性。NT400K UPS支持在線并機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)，即無須關(guān)閉原UPS供電系統(tǒng)，在線將預(yù)設(shè)機(jī)組并入正常工作的UPS系統(tǒng)中，整個并機(jī)擴(kuò)容平滑、安全。

并機(jī)采用共用電池組方案，可以節(jié)省大量的安裝空間，提高電池的利用效率，減少地面安裝地板承重需求。當(dāng)其中一臺UPS故障退出并聯(lián)系統(tǒng)后，仍能保證滿載后備時間，滿足原配置(傳統(tǒng)UPS并機(jī)無共用電池組功能時，當(dāng)其中一臺UPS故障時，所配置的電池組也相應(yīng)地退出并機(jī)系統(tǒng)，導(dǎo)致后備時間縮短一半)。通過共用電池功能，還可以減少電池污染的排放和節(jié)省安裝空間等資源。

(2)共用電池功能主要優(yōu)勢

① 節(jié)省購買電池的資金

系統(tǒng)冗余量占系統(tǒng)總?cè)萘康陌俜种畮?，就能?jié)省電池總投資的百分之幾。在電池價格飛漲的今天，能夠節(jié)省的這筆費用是相當(dāng)可觀的。同時，電池數(shù)量減少了，相應(yīng)的搬運、安裝等投資也會跟著減少。

② 節(jié)省安裝空間投資

大批量的電池占用的安裝空間也很大，減少了電池數(shù)量,也就成比例地減少了安裝空間方面的投資。同時，也就減少了房租、裝修費、空調(diào)配置等方面的投資。

③ 節(jié)省承重方面的投資

電池組重量很大，為了解決樓層承重問題，一般會擴(kuò)大電池的放置面積或者制做承重支架。如果減少了電池數(shù)量，這方面的投資就相應(yīng)地省去。

④ 節(jié)省運營成本投資

電池數(shù)量少了，系統(tǒng)本身以及房間空調(diào)所消耗的電能也減少，需要投入的維護(hù)成本也少了，同時還會更加環(huán)保。

⑤ 系統(tǒng)擴(kuò)容比較方便

對于共享電池組的UPS系統(tǒng)，日后擴(kuò)容時可以不增加電池，如果現(xiàn)有電池組的后備時間還夠用，直接增加UPS主機(jī)就行了。擴(kuò)容會變得非常簡單、方便、節(jié)省資金。

3 供電系統(tǒng)設(shè)計方案

臺達(dá)GES-NT400K UPS 2路“1+1”并聯(lián)冗余的雙總線供電方案系統(tǒng)配置如圖1所示。負(fù)載分成四個區(qū)：其中2個區(qū)按400kVA 規(guī)劃，2個區(qū)按800kVA規(guī)劃。

并機(jī)共用電池組電池開關(guān)柜原理圖示于圖2。

圖1 NT400K完全獨立的雙總線供電系統(tǒng)框架示意圖

圖2 并機(jī)共用電池組電池開關(guān)柜原理圖

注：QF2設(shè)計為電池聯(lián)絡(luò)開關(guān)，實現(xiàn)并機(jī)系統(tǒng)共用電池供電方案與獨立電池供電方案靈活選擇。

該方案具有以下的優(yōu)勢。

① 輸出全隔離

整個系統(tǒng)輸出沒有互相影響的母線線路,可實現(xiàn)各母線隔離維修,具有更高的可靠性。

② 母線具有冗余功能

采用高智能容錯UPS 實現(xiàn)雙母線,各母線的線上還有冗余功能，具有更短的MTTR。系統(tǒng)正常運行時,兩路UPS直接向雙輸出負(fù)載設(shè)備供電。單電源負(fù)載則通過機(jī)架ATS切換，提供一路正常UPS的電源供電。

③ 更經(jīng)濟(jì)的總擁有成本

更低的運行成本,更低的擴(kuò)容成本。

4 系統(tǒng)配置方案

NT400K完全獨立的雙總線供電系統(tǒng)配置方案列于表1。