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1、数据中心供配电体系结构 目录目录一、国家机房标准一、国家机房标准二、数据中心供配电系统结构二、数据中心供配电系统结构三、计算机、环境等设备的供电三、计算机、环境等设备的供电四、数据中心防雷和接地系统设计四、数据中心防雷和接地系统设计国家机房标准国家机房标准 在国家标准电子计算机机房设计规范（ GB50174-92 ）中主要从机房选址、建筑结构、机房环境、安全管理及对供电电源质量要求等方面对机房分级，可分为 A 级（ 容错型）、 B级 （ 冗余型 ）、 C 级（ 基本型 ）三个级别。 容错型 （fault tolerant） 容错系统是具有两套或两套以上相同配置的系统，在同一时刻，至少有两套系统
2、在工作。按容错系统配置的场地设备，至少能经受住一次严重的突发设备故障或人为操作失误事件而不影响系统的运行。国家机房标准国家机房标准 冗余型 （redundance）冗余系统是通过重复配置系统的一些部件，当系统发生故障时，冗余配置的部件介入并承担故障部件的工作，由此减少系统的故障时间。 基本型 （basic）设备正常运行情况下，保证服务器和网络等服务运行不中断，不影响用户的使用。性能要求性能要求性能要求 A级电子信息系统机房内的场地设施应按容错系统配置，在电子信息系统运行期间，场地设施不应因操作失误、设备故障、外电源中断、维护和检修而导致电子信息系统运行中断。 B级电子信息系统机房内的场地设施应
3、按冗余要求配置，在系统运行期间，场地设施在冗余能力范围内，不应因设备故障而导致电子信息系统运行中断。 C级电子信息系统机房内的场地设施应按基本需求配置，在场地设施正常运行情况下，应保证电子信息系统运行不中断。 唐山数据中心主机房的设计指标为国家B级机房标准。 数据中心供配电系统介绍数据中心供配电系统介绍 数据中心供配电系统概述 一个完善的供配电系统是保证计算机设备、环境设备和辅助用电设备可靠运行的先决条件。为保证计算机系统安全可靠地运行 ,必须有一个可靠的交流电源和具有高抗干扰能力的供电系统。 数据中心供配电系统包括主机房区的动力、照明、监控、服务器、网络、通讯设备等用电系统。按负荷性质包括了
4、计算机设备负荷和辅助设备负荷，计算机设备和动力设备分开供电 。数据中心供电系统保证了计算机系统运行的可靠性，保证计算机系统的设计寿命，保证信息安全的要求，保证计算机操作人员的工作环境。 数据中心供配电系统情况数据中心供配电系统情况 数据中心主机房用电负荷为一级负荷，设计为“大楼双路市电+UPS不间断电源+柴油发电机”的供电方式，配电采用380V/200V、 50Hz、三相五线电（零线和地线分开设置，且零地线之间电压小于1V）、TN-S接地方式的系统。配电柜的介绍配电柜的介绍各配电柜的介绍 配电柜内部采用模块化设计，装配灵活，便于扩充。根据显示、指示需要，在配电柜盘面上安装智能电量监测仪表和红（
5、C相）、绿（B相）、黄（A相）三色指示灯，可随时监测三相线电压、相电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率等，供值班人员参考和记录。考虑到扩展，配电柜预留一定的备用开关及扩展空间，使整个供配电系统安全、优质、稳定、经济且维护简便。 计算机设备的供电计算机设备的供电主机房计算机设备的供电 主机房计算机设备包括计算机主机、服务器、存储、网络设备、通讯设备等，由于这些设备进行数据的实时处理与实时传递，关系重大，所以对电源的质量与可靠性的要求最高，属于一级负荷。主机房计算机设备机柜电源由配电室内的两台160KVA UPS设备组成的双机并联方式供电。最大限度满足机房计算机设备对供电电源质量的要求。 环境
6、设备的供电环境设备的供电环境设备的供电 数据中心环境设备主要包括空调系统、新风机系统、机房照明配电系统及市电辅助系统（市电插座等），也可称为是辅助动力设备。辅助动力设备直接关系到计算机设备、网络设备，通讯设备以及机房其他用电设备和工作人员正常工作和人身安全，所以要求配电系统安全可靠。照明系统的供电照明系统的供电照明系统 照明分类：机房照明除正常工作照明外，还包括应急照明（备用照明、疏散照明和安全照明）和值班照明。主机房照度大于500LX，应急照度大于50LX。当市电断开时，应急照明与正常照明自动切换。 勒克司(lux,lx) 照度的单位。等于1流明(lumen)的光通量(Luminous fl
7、ux)均匀照在1平方米表面上所产生的照度。 照明系统平面图消防系统的供电消防系统的供电消防系统的供电 消防系统由配电室内2台UPS供电，本身带有蓄电池。机房配电与消防报警系统能够实现手动和自动控制，在火警发生时，可自动或手动即时停止数据中心市电设备的运行。配电柜内的空调动力、照明、维修插座等非UPS供电回路上设消防联动装置，以确保在发生火灾时能迅速切断电源。不影响主机房内计算机设备的供电。 数据中心的供电能耗数据中心的供电能耗数据中心供电能耗概述 随着电子信息系统机房IT设备高度的集成化，其能源效率偏差以及机房散热量日渐增高的现象开始受到了人们关注。 据美国电力转换公司的统计数据显示，数据中心
8、的冷却成本大约占总能源账单的50%。由于数据中心机房内气流不适当，用于冷却的冷空气有60%都浪费了；数据中心的过度冷却（overcooling）差不多达到实际需求的2倍，目前多数IDC机房存在过度冷却问题，相应的机房空调机组耗能也比设计工况增加耗电50%以上，最终造成机房居高不下的高额运行费用。 由于电子信息系统机房中的空调负荷主要来自于计算机主机设备、外部辅助设备的发热量，其大约占到机房空调总负荷的80-97%；而在服务器、存储、网络等主设备中服务器的份额又大约占到设备散热量的80%。所以随着服务器集成密度的持续增高，服务器机柜设备区就成为了机房内主要的热岛区域。 实际机房与标准机房的对比实
9、际机房与标准机房的对比现有机房多数能耗分配状况现有机房多数能耗分配状况标准机房能耗分配标准机房能耗分配IT设备及网络通信设备：30%IT设备及网络通信设备：50%空调的通风及加湿系统：14%空调的通风及加湿系统：12%空调的制冷系统：36%空调的制冷系统：25%变压器/UPS供电系统：18%变压器/UPS供电系统：10%照明设施：2%照明设施：3% 数据中心耗电情况数据中心耗电情况数据中心耗电情况： 耗电量以“千瓦小时（KWH）”为单位，俗称“度”。1千瓦的用电设备使用时间一小时，消耗的电功率为“1千瓦小时”即一度电。 三相电有功功率：P=1.732(根号3)UIcos（功率因数0.83） 功
10、率(瓦特)=电压（伏特）电流（安培）。这个公式对于直流（DC）电路是正确的，但是对于交流（AC）则并不是很精确，而我们几乎所有的数据中心都用交流电。但是其误差对于如今的计算机硬件来说都显得微不足道，所以我们可以粗劣的估算一下，以供参考。UPS负载功率还有一项显示的就是以KVA为单位的功率值，比上面UPS监测计算以KW为单位的要高。如，同一相负载为3KW对应4KVA。数据中心PUE值 目前，PUE(Power Usage Effectiveness，电源使用效率)值已经成为国际上比较通行的数据中心电力使用效率的衡量指标。PUE值是指数据中心消耗的所有能源与IT负载消耗的能源之比。 能耗的评比标准
11、能耗的评比标准PUEPUE PUE基准值是2，越接近于1表示一个数据中心的绿色化程度越高，能效水平越好 。当前，国外先进的数据中心机房PUE值通常小于2，而我国的大多数数据中心的PUE值在2-3之间。三相电视在功率S=3 UI三相电有功功率P=3 UIcos三相电无功功率Q=3 UIsin 能反馈到电表上的是 有功功率P和无功功率Q。可以通过读数能直接看出总的有功功率和无功功率。视在功率等于根号下P的平方加上Q的平方。 数据中心数据中心防雷系统防雷系统防雷系统 根据建筑物防雷设计规范要求，项目所在地防雷为二类。根据建筑物电子信息系统防雷技术规范机房雷电防护等级为A级。 配电系统防护 电源系统的
12、一级保护由大楼总配电室实现，主机房通过二、三级保护。二级防雷：在配电柜AA1电源总输入配电柜加装二级避雷器。三级防雷：配电柜AP1及UAP1/UAP2、UPS输出配电柜内加装三级防雷器，在机房重要设备前端（小型机、服务器、交换机柜等）加装设备商配套的专业防雷器。机房的安全保护地，防雷保护地延引大楼的接地，接地电阻小于1。 数据中心数据中心接地系统接地系统 安全保护地：安全保护地是通过市电PE引至机房内，并通过电缆、电线中的地线引至各用电设备，保证机房内所有带电设备的非带电外壳可靠接地，保证操作人员的人身安全。同时通过机房内的等电位接地网引至机房内的所有金属外壳，保证机房内的所有金属外壳处于等电
13、位状态。 抗静电接地：抗静电地板金属支架接自大楼安全保护地。利用抗静电地板及时通过金属支架泄放地板上的静电。同时机房内的各种非带电金属材料均就近可靠接地。以避免静电对计算机设备的损坏及由静电引起的随机故障并保障人身安全。 计算机系统直流逻辑地：采用大楼共用接地系统 配电设备和环控软件配电设备和环控软件环控软件对配电设备数据的监测 监控室内的环控软件能实时采集现场配电设备的数据，经过处理后显示，并可根据时间进行查询。实时监测非正常状态和超出阈值的状况的发生，一旦出现此类状态进行报警，并将报警信息记录到数据库中，以便事后分析。 机房用电负荷的分级机房用电负荷的分级 为了便于管理和满足计算机工作的要
14、求，一般将计算机机房供电的等级划分为3级。一、一级负荷计算机机房这类计算机机房在正常用电时，如果突然中断供电，计算机不能工作将影响到国计民生的大事，将会导致重大的人身伤亡和恶性事故的发生。如国防建设、生产、交通运输、邮电、财政、金融、航空管理等部门，计算机因供电突然中断将会造成难以弥补的重大损失。对于一级负荷的计算机机房采取一类供电，即建立不断电系统。二、二级负荷计算机机房这类计算机机房在用电时，如果突然中断供电，计算机不 能正常运行，将在一定的程度上影响生产、通信、运输等，给国计民生造成一定的损失。如:一些科研单位和计算机控制的生产单位等。对于二级负荷的计算机机房采取二类供电，即需要建立带备用的供电系统。三、三级负荷计算机机房 这类负荷计算机机房因突然中断供电不会引起过大的损失。如:一些单位使用计算机只做一般统计、计算、情报检索等工作。谢谢！谢谢！
