CN103023131A - 一种数据中心直流供电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种数据中心直流供电系统，包括：市电供电设备，用于输出两路市电；高压直流供电装置，与市电供电设备相连，用于将来自市电供电设备的一路市电转换为高压直流电，并输出至负载设备以对负载设备进行供电；交流供电装置，与市电供电设备相连，用于选择市电供电设备提供的两路市电中的一路输出至负载设备以对负载设备进行供电。采用本发明提出的数据中心直流供电系统，能够提高负载设备供电的可靠性，并且降低了成本。

Description

一种数据中心直流供电系统
技术领域
本发明涉及电力供电系统技术领域，特别涉及一种数据中心直流供电系统。
背景技术
随着YD/T 2378-2011《通信用240V直流供电系统》标准的颁布实施，越来越多的数据中心开始采用240V或其他电压等级的高压直流供电，其中，高压是相对于原有48V直流系统。目前，重要的IT设备通常都采用双电源输入，相应地前端供电系统有两种方案：
方案一，配置一套高压直流电源，高压直流电源的整流模块可分为三类，第一类是主用模块，为IT设备供电，第二类是充电模块，为蓄电池组充电，第三类是冗余模块，为第一、二类模块提供冗余备份。高压直流电源系统中，上述三类模块典型的配置比例为10:1:1。其中，高压直流电源的主用整流模块容量为N，N为IT设备的用电功率，输出双路电缆至IT设备。此方案的缺点是，供电可靠性不高，供电系统仅有线路备份，当电源系统故障时，将导致IT设备停电宕机。
方案二，配置两套高压直流电源，每套高压直流电源的主用整流模块容量为N（N为IT设备的用电功率），两套高压直流电源设备的主用容量合计为2N，每套电源各输出一路电缆至IT设备。此方案的缺点是，电源设备配置容量大，是方案一的两倍，成本高。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。
为此，本发明的目的在于提出一种数据中心直流供电系统，该系统能够可靠、高效地为数据中心供电，并且所用电源设备容量配置少，降低了成本。
为达到上述目的，本发明的实施例提出一种数据中心直流供电系统包括：市电供电设备，用于输出两路市电；高压直流供电装置，所述高压直流供电装置与所述市电供电设备相连，用于将来自所述市电供电设备的一路市电转换为高压直流电，并输出至负载设备以对所述负载设备进行供电；以及，交流供电装置，所述交流供电装置与所述市电供电设备相连，用于选择所述市电供电设备提供的两路市电中的一路输出至负载设备以对所述负载设备进行供电。
根据本发明实施例的数据中心直流供电系统，通过一路高压直流和一路交流市电对负载设备进行供电，市电回路不用经过电源设备的转换，不会产生供电回路的转换损耗，节省了成本。消除了高压直流电源设备端的单点故障，提高了供电可靠性。
在本发明的一个实施例中，所述高压直流供电装置包括：高压直流电源，所述高压直流电源与所述市电供电设备相连，用于将来自所述市电供电设备的一路市电转换为高压直流电；直流配电单元，所述直流配电单元与所述高压直流电源相连，用于将所述高压直流电输出至所述负载设备的直流输入端以对所述负载设备进行供电。
在本发明的一个实施例中，所述交流供电装置包括：交流配电单元，所述交流配电单元与所述市电供电设备相连，用于接收市电供电设备的两路市电，并通过自动切换开关选择其中的一路输出至所述负载设备的交流输入端。
在本发明的另一个实施例中，所述交流配电单元的自动切换开关在检测到当前输出的一路市电停电时，自动切换至另一路市电输出。
在本发明的一个实施例中，初始时，所述高压直流供电装置将来自所述市电供电设备的一路市电转换为高压直流电，所述交流供电装置将来自所述市电供电设备的另一路市电输出至所述负载设备。
在本发明的一个实施例中，还包括：蓄电池组，所述蓄电池组与所述直流配电单元之间，用于在所述负载设备的交流输入端短时停电时，输出直流电至所述直流配电单元，并在所述交流输入端恢复供电后，停止输出。其中，所述直流配电单元将来自所述高压直流电源和所述蓄电池组的直流电输出至所述负载设备的直流输入端。
通过与蓄电池及带自动转换功能的双输入交流配电单元的配合，将高压直流电源主用模块的配置容量减少为N/2，其中N为负载设备的用功功率，大大降低了设备费用，降低了成本。
在本发明的一个实施例中，当所述市电供电设备输出的两路市电均停电时，所述蓄电池组输出直流电至所述直流配电单元，并由所述直流配电单元输出直流电至所述负载设备的直流输入端。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明实施例的数据中心直流供电系统的结构示意图；以及
图2为根据本发明的一个实施例的数据中心供电系统示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的一种数据中心直流供电系统。
如图1所示，本发明实施例的数据中心直流供电系统包括：市供电设备101、高压直流供电装置102和交流供电装置103。其中，市电供电设备101用于输出两路市电。高压直流供电装置102与市电供电设备101相连，用于将来自市电供电设备101的一路市电转换为高压直流电，并输出至负载设备104以对负载设备104进行供电。交流供电装置103与市电供电设备101相连，用于选择市电供电设备101提供的两路市电中的一路输出至负载设备104以对负载设备104进行供电。
在本发明的一个实施例中，初始时，高压直流供电装置102将来自市电供电设备101的一路市电转换为高压直流电，交流供电装置103将来自市电供电设备101的另一路市电输出至负载设备104。
在本发明的一个实施例中，负载设备104可以为但不限于双电源IT设备。对于双电源IT设备，由于双电源IT设备的两个电源模块完全独立，输入端独立设置，输出端并接在一起。因此，输入端可以采用不同的电源类型。在本发明的实施例中，采用一路交流电和一路高压直流电双输入的方式，分别为双电源IT设备的交流输入端和直流输入端供电。通过市供电设备101提供两路市电，一路市电接入高压直流供电装置102,转化为高压直流电，然后输入到双电源IT设备的直流输入端。同时，市供电设备101提供的其中一路市电接入交流供电装置103，然后输入到双电源IT设备的交流输入端，为双电源IT设备进行供电。
进一步，如图2所示，高压直流供电装置102包括：高压直流电源201和直流配电单元202。其中，高压直流电源201与市电供电设备101相连，用于将来自市电供电设备101的一路市电转换为高压直流电。直流配电单元202与高压直流电源201相连，用于将高压直流电输出至负载设备104的直流输入端以对负载设备104进行供电。交流供电装置103包括交流配电单元203，交流配电单元203与市电供电设备101相连，用于接收市电供电设备101的两路市电，并通过自动切换开关208选择其中的一路输出至负载设备104的交流输入端。
如图2所示，本发明的一个实施例中，为了保证负载设备104供电的连续性，还包括：蓄电池组206，蓄电池组206位于高压直流电源201与直流配电单元202之间，用于在负载设备104的交流输入端短时停电时，输出直流电至直流配电单元202，并在交流输入端恢复供电后，停止输出。其中，直流配电单元202将来自高压直流电源201和蓄电池组206的直流电输出至负载设备104的直流输入端。
如图2所示，在本发明的一个实施例中，市电供电设备101提供I路和Ⅱ路双路市电，I路和Ⅱ路市电经过变压器T及低压配电设备204接入交流电母线路和直流电母线路，一般情况，交流配电单元203连接第I路市电为双电源IT设备的交流输入端供电，高压直流电源201由第Ⅱ路市电供电，经整流模块205转换成高压直流为双电源IT设备直流输入端供电。在本发明的一个实施例中，当市供电设备101提供的I路和Ⅱ路双路市电都正常供电时，第I路市电通过交流配电单元203为双电源IT设备提供交流输入端的供电。第Ⅱ路市电进入高压直流电源201经整流模块205转换成高压直流，通过直流配电单元202为双电源IT设备的直流输入端供电。双电源IT设备采用负载均分模式，因此，当双电源IT设备的用功功率总负荷为N时，高压直流电源201和市电分别承担N/2的负荷，高压直流电源201的主要整流模块205配置容量为N/2即可满足供电要求。
如图2所示，在本发明的一个实施例中，低压配电设备204可以为典型的单母线分段接线方式，当两路市电正常供电时，母联开关207断开，当一路市电停电后，母联开关207闭合，能够转换成由另一路市电供两段母线进行供电。另外，流配电单元203为双输入，由市供电设备101提供的两路市电，经变压器T及低压配电设备204后，均输入到交流配电单元203，交流配电单元203通过自动转换开关208切换选择接通线路。交流配电单元203的自动切换开关208在检测到当前输出的一路市电停电时，自动切换至另一路市电输出。低压配电设备204中母联开关207的切换时间应快于交流配电单元203自动转换开关208的切换时间，以保证供电的安全。如图2所示，在本发明的一个实施例中，当市供电设备101提供的第I路市电停电后，双电源IT设备的交流输入端短时停电，低压配电设备204的母联开关207闭合，即第Ⅱ路市电输入到交流配电单元203，转换成第Ⅱ路市电为双电源IT设备的交流输入端供电，双电源IT设备交流输入端恢复供电。如果母联开关207发生故障，则交流配电单元203内的自动转换开关208自动切换，切换至第Ⅱ路市电为双电源IT设备交流输入端进行供电，也能使双电源IT设备交流输入端恢复供电。在双电源IT设备的交流输入端短时停电期间，双电源IT设备的直流输入端由高压直流电源201的整流模块205和蓄电池组206共同供电，各分担N/2负荷,其中，N为双电源IT设备的用电功率，通过直流配电单元202输出到双电源IT设备的直流输入端。当双电源IT设备的交流输入端恢复供电后，直流输入端恢复由整流模块205供电，蓄电池组206停止输出。
在本发明的一个实施例中，当市供电设备101提供的第II路市电停电后，由第I路市电通过交流配电单元203为双电源IT设备的交流输入端供电，由蓄电池组206为双电源IT设备的直流输入端供电。如此，双电源IT设备的交流输入端和直流输入端的可以保持连续供电。
在本发明的一个实施例中，当市电供电设备101输出的两路市电均停电时，蓄电池组206输出直流电至直流配电单元202，并由直流配电单元202输出直流电至负载设备104的直流输入端。如图2所示，当市供电设备101提供的I路和II路两路市电均停电后，由蓄电池组206输出直流电，通过直流配电单元202为双电源IT设备的直流输入端供电。
综上所述，在市供电设备101发生任意故障情况下，本发明实施例提出的数据中心直流供电系统均能保障负载设备104的连续供电。
根据本发明实施例提出的数据中心直流供电系统，通过一路高压直流和一路交流市电对负载设备进行供电，市电回路不用经过电源设备的转换，不会产生供电回路的转换损耗，费用节省了50%。通过与蓄电池及带自动转换功能的双输入交流配电单元的配合，将高压直流电源主用模块的配置容量由N及2N减少为N/2，如此，设备费用比配置一套高压直流电源的方案降低了50%，比配置两套高压直流电源的方案降低了75%。此外，本发明实施例提出的数据中心直流供电系统，能够消除高压直流电源设备端的单点故障，提高了供电可靠性。
在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。

Claims (7)

1.一种数据中心直流供电系统，其特征在于，包括：
市电供电设备，用于输出两路市电；
高压直流供电装置，所述高压直流供电装置与所述市电供电设备相连，用于将来自所述市电供电设备的一路市电转换为高压直流电，并输出至负载设备以对所述负载设备进行供电；以及
交流供电装置，所述交流供电装置与所述市电供电设备相连，用于选择所述市电供电设备提供的两路市电中的一路输出至负载设备以对所述负载设备进行供电。
2.如权利要求1所述的数据中心直流供电系统，其特征在于，所述高压直流供电装置包括：
高压直流电源，所述高压直流电源与所述市电供电设备相连，用于将来自所述市电供电设备的一路市电转换为高压直流电；
直流配电单元，所述直流配电单元与所述高压直流电源相连，用于将所述高压直流电输出至所述负载设备的直流输入端以对所述负载设备进行供电。
3.如权利要求1所述的数据中心直流供电系统，其特征在于，所述交流供电装置包括：
交流配电单元，所述交流配电单元与所述市电供电设备相连，用于接收市电供电设备的两路市电，并通过自动切换开关选择其中的一路输出至所述负载设备的交流输入端。
4.如权利要求3所述的数据中心直流供电系统，其特征在于，所述交流配电单元的自动切换开关在检测到当前输出的一路市电停电时，自动切换至另一路市电输出。
5.如权利要求1所述的数据中心直流供电系统，其特征在于，初始时，所述高压直流供电装置将来自所述市电供电设备的一路市电转换为高压直流电，所述交流供电装置将来自所述市电供电设备的另一路市电输出至所述负载设备。
6.如权利要求2所述的数据中心直流供电系统，其特征在于，还包括：
蓄电池组，所述蓄电池组位于所述高压直流电源与所述直流配电单元之间，用于在所述负载设备的交流输入端短时停电时，输出直流电至所述直流配电单元，并在所述交流输入端恢复供电后，停止输出。
其中，所述直流配电单元将来自所述高压直流电源和所述蓄电池组的直流电输出至所述负载设备的直流输入端。
7.如权利要求7所述的数据中心直流供电系统，其特征在于，当所述市电供电设备输出的两路市电均停电时，所述蓄电池组输出直流电至所述直流配电单元，并由所述直流配电单元输出直流电至所述负载设备的直流输入端。
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