摘要：現代的數據中心中都包括大量的計算機，對于這種場所的電力供應，都要求供電系統需要在所有的時間都有效，這就不同于一般建筑的供配電系統，它是一個交叉的系統，涉及到市電供電、防雷接地、防靜電、UPS不間斷供電、柴油發電機等，每個系統互相交叉，互有影響，這就使我們在設計時需要考慮多方面的因素。本文從數據中心的高壓供電系統到末端精密配電系統介紹數據中心供配電及能效管理系統的設計。

系統概述

現代的數據中心機房中都包括大量的計算機，對于這種場所的電力供應，都要求供電系統需要在所有的時間都有效，擴容容易，維護簡便，容錯力強，主要的是性價比高。數據中心機房是現代信息化建設的基礎工程，為各個業務提供穩定、安全的工作環境，而機房的供配電系統就是這基礎工程的心臟和大動脈，供配電系統的穩定，能夠保障其它系統發揮作用和核心業務正常運行。系統不同于一般建筑的供配電系統，它是一個交叉的系統，涉及到市電供電、防雷接地、防靜電、UPS不間斷供電、柴油發電機等，各個系統互相交叉，互有影響，這就使我們在設計時需要考慮多方面的因素。

數據中心機房供配電系統設計

供配電系統的布置 

數據中心機房供配電系統主要設備有：UPS、電池、配電柜和柴油發電機等。這些設備單位占地面積、重量大，對于這些設備的擺放位置既要考慮功能上的需求，又要考慮空間和承重的需要，還要考慮對外界的危害。

數據中心機房供電系統應有獨立的配電間、變配電所，UPS 電源機房應靠近設備機房(負荷中心)布置，這樣能保證從UPS輸出到用電設備之間的壓降和損耗盡可能的小。UPS 電源主機、配電柜與蓄電池組是否需要分隔，按照數據中心等級的要求決定，另外還需要考慮到UPS屬于大型設備，重量比較大，噪聲大，需要擺放在一個承重比較好，并且不影響辦公和休息環境的地方。配電柜位置的選擇，主要考慮功能上的需求，配電柜應在滿足功能分區的基礎上，盡可能靠近供電負載。發電機房宜設置在地面一層，當發電機房設置于地下層時，應特別注意進、出風通道能否滿足要求，應注意發電機組儲油裝置（日用油箱、儲油罐）的消防要求。

變配電所、發電機房、UPS電源機房均應留有足夠的面積，可與設備機房同步發展，應對設備機房面積擴展或設備機房功率密度上升引起的供電需求。于非專門設計用于數據中心的建筑，應注意其是否滿足設備安裝和線路敷設的要求，包括樓面荷載、凈高、抗震等級、耐火等級等方面。

下圖為典型數據中心的供配電系統示意圖，采用雙路110kV進線，配置10kV柴油發電機作為自備應急電源，UPS采用冗余供電方式，末端精密配電柜和精密空調均采用UPS供電，提高數據中心運行穩定性，見圖1。

供配電系統設計 
市電動力配電系統設計

為了提高數據中心供電可靠性，減少電網故障的干擾，大型數據中心一般采用110kV甚至更高電壓等級市電電源，根據當地供電條件確定。市電動力配電主要用于供給機房精密空調設備、普通照明和給排風、維修插座、一般動力、UPS設備等。市電動力配電一般由大樓總配電柜饋出的動力供配電系統，采用50Hz交電，380/220V三相五線電源，TN-S接地方式，零線和地線分開設置且零地線之間電壓小于1V。

一般可靠性要求數據中心宜引入兩路市電電源，條件受限制時也可引入一路市電電源。引入兩路市電電源時，宜為冗余關系，也可作為供電容量擴展關系。

每一路市電電源的供電容量應能滿足全部一、二級負荷的需求，包括UPS電源系統、機房精密空調、機房照明、蓄電池充電及建筑設備中的一、二級負荷。兩路市電電源的供電容量應為全冗余，正常時應同時供電運行，兩路電源在負荷設備輸入端自動切換。

末端配電系統

機房UPS、精密空調電源系統輸入應設置專用的輸入配電柜。電源系統輸入配電柜應引接兩路電源、自動切換。UPS 電源主機的主電源和旁路電源應分別引入，并宜由不同的輸入配電柜引接。UPS電源系統輸出應采用放射式、雙回路配電方式。UPS 電源系統輸出應采用三相配電，末端分相，以利三相平衡。

機房配電柜、UPS電源柜落地安裝，動力配電箱、照明配電箱底邊距地1.4m墻上暗裝，配電柜及其他電氣裝置的底座應與建筑樓地面牢靠固定，并接地，機房內應分別設置維修和測試用插座，且有明顯區別標志，測試用電源插座應由UPS供電，維修插座由市電供電。所有線路的敷設是要以設備布局和設計圖紙為基礎進行，設計時考慮供電距離盡量短，機房內的電源線、信號線和通信線應分別鋪設，不能共走同一線槽，UPS電源配電箱(柜)引出的配電線路，穿鍍鋅鋼管，沿機房活動地板下敷設至各排網絡或服務器機柜，使用插座或工業連接器為機柜供電。

精密配電柜

精密配電柜是為數據中心的設備機柜提供電源的末端配電設備，一般采用雙回路供電，電源分別來自兩臺冗余的UPS，分為交流和直流供電，一般放置在機柜陣列的兩端，也稱列頭柜，如圖6所示。

安科瑞精密配電監控解決方案針對精密配電柜監控數字化要求，方案包括交流（AC220V）、直流（DC-48V/240V/336V）系統。由觸摸式液晶顯示屏、綜合信息處理主機模塊、開關狀態采集模塊、電流互感器(交流)或霍爾傳感器(直流)采集單元模塊等組成。監測兩路主進線和A+B雙面饋線回路電量參數、開關狀態、諧波含量、柜內溫濕度等數據，可以在本地觸摸屏顯示，同時可以上傳AcrelEMS-IDC數據中心能效管理系統顯示和報警。

數據中心能效管理系統設計

AcrelEMS-IDC數據中心能效管理系統搭建基于高、中、低壓配電系統、柴油發電機、UPS的實時監控和末端配電系統數據采集的電力監控、PUE分析以及動環監測，幫助數據中心管理者了解數據中心能源運行情況，并關注消防和電氣安全，及時預警異常情況，保障數據中心穩定可靠運行。除了變電站、柴油發電機和UPS運行監控以外，特別是針對數據中心的末端配電環節，系統數據跟蹤到每一個回路的電氣參數和開關狀態、溫濕度數據等。

電力監控

監控110kV變電站、10kV開閉所、10/0.4kV低壓變配電室配電系統運行情況，實現遙測、遙信、越限報警、故障分析、電能質量分析、運行報表等功能。

結束語

不同用途或等級的數據中心對可靠性的要求不同，直接關系到數據中心的建設投資和運營成本。數據中心供配電系統是數據中心主要的基礎設施，應在數據中心建設初期予以統籌考慮和規劃，并根據數據中心對供電可靠性的要求，在供電電源選擇、供配電系統布置、供配電系統結構和形式等方面采取相應的技術措施。同時，還應充分運用成熟有效的節能措施和能效管理系統，降低供配電系統的損耗，減少運營成本。