CN108448564A - 一种微模块数据中心分布式高压直流供电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了微模块数据中心分布式高压直流供电系统，包括配电列头柜、多台服务器机柜、电源模块，在服务器机柜之间设有列间空调，电源模块包括HVDC电源、蓄电池，HVDC电源、蓄电池设于服务器机柜的下部，配电列头柜的输入与两路市电连接，配电列头柜的输出与自动切换开关连接，每个HVDC电源的输出与相应服务器机柜里的电源分配单元I连接；市电与每个服务器机柜内部的电源分配单元II连接，空调从市电获取电能。本发明对机房承重要求低，可实现电源共享，提高系统供电等级，后期扩容方便，可实现不断电维护，不断电扩容，用较低的成本实现较高的供电设计标准，实现了数据中心的安全可靠有效运行，经济效益和社会效益高。

Description

一种微模块数据中心分布式高压直流供电系统
技术领域
本发明涉及服务器电源供电技术领域，尤其涉及一种微模块数据中心分布式高压直流供电系统。
背景技术
随着数据中心技术的大规模建设，新技术越来越多，机房不仅需要不定时的维护、维修，同时机房需要根据业务的增长进行扩容，承载数据中心业务需要的配电系统也越来越复杂。
现行微模块数据中心的高压直流供电方式是集中式供电方式，顾名思义，是将高压直流电源HVDC及其蓄电池组件集中放置，集中供电。微模块数据中心高压直流电源HVDC及其蓄电池组件与IT机柜或者服务器机柜及空调设备等的放置方式可以分为两种：一种是建设独立的配电间，将高压直流电源HVDC及其蓄电池组件集中放置在这个配电间内，而微模块放置在另外一个房间，将配电间和服务器机柜等IT设备间相互隔离，高压直流电源HVDC的输出通过线缆接至微模块内部配电柜中，由配电柜进行电能分配；一种是将高压直流电源HVDC及其蓄电池组件放置在跟IT机柜规格一样的机柜内，与IT机柜能够并柜安装，嵌入到微模块内部，高压直流电源HVDC柜和蓄电池柜分布独立，将两者集中放置，由高压直流电源HVDC输出为IT机柜供电。
现行微模块数据中心高压直流供电方式的主要问题是高压直流电源HVDC及其蓄电池组件重量大，对机房承重要求高，建设成本高，运维成本高，效率低，扩容困难。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺点，本发明目的是提出一种微模块数据中心分布式高压直流供电系统；本发明采用分布式高压直流供电系统为微模块数据中心供电，对机房承重要求低，可实现电源共享，提高系统供电等级，初期投入低，无需考虑未来扩容问题，后期扩容方便，可实现不断电维护，不断电扩容，提高了可靠性，用较低的成本实现较高的供电设计标准，实现了数据中心的安全可靠有效运行，经济效益和社会效益高。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
一种微模块数据中心分布式高压直流供电系统，包括配电列头柜、多台服务器机柜、电源模块，在相邻的服务器机柜之间设有列间空调，所述电源模块包括HVDC电源、蓄电池，所述HVDC电源、蓄电池设于服务器机柜的下部，所述配电列头柜的输入与两路市电连接，配电列头柜的输出与自动切换开关连接、经自动切换开关切换后市分别与每个服务器机柜中的HVDC电源连接、给HVDC电源提供电能，每个HVDC电源的输出与相应服务器机柜里的电源分配单元I连接、为电源分配单元I提供电能；同时市电直接与每个服务器机柜内部的电源分配单元II连接，空调从市电获取电能。
所述服务器机柜为标准机柜，其中HVDC电源置于蓄电池的上部，占用4-6U的空间。
每个服务器机柜及电源柜底部都设置有HVDC电源和蓄电池。
服务器上部设有交换机，交换机从电源分配单元I和电源分配单元II获取电能，空调从经自动切换开关切换后的市电获取电能。
所述服务器、交换机分别从电源分配单元I、电源分配单元II各获得一半的电能，当市电一断电后ATS自动切换到市电二。
所述配电列头柜内设有HVDC主电源模块，所述HVDC主电源模块与其他HVDC电源通过直流共享母线组成高压直流微网，直流微网上设有高压继电器，HVDC主电源模块控制其他HVDC电源并网或离网，HVDC主电源模块与数据中心外部的检测控制机构电连接。
本发明的有益效果是：
1.采用本发明的微模块数据中心分布式高压直流供电系统后，实现了数据中心设计更简单，无需提前规划容量和配套，无需过多考虑后期扩容或改造等因素，降低了前期设计难度和设计、制造、施工成本；在空间上减少了独立的UPS柜和电池柜，减少了空间占用；在使用上更为安全，对机房楼面承重要求低，降低了楼面制造成本；通过动环监控系统能够监控到每台设备用电情况及数据中心整体运行情况，提高了供电可靠性高，实现了供电形式多样化、灵活多变，可实现不断电维护、不断电扩容、不断电更换电源模块，可组成直流微网，共享电源，提高可靠性，用较低的成本实现较高的供电设计标准，实现了数据中心的安全可靠有效运行，经济效益和社会效益高。
2.用于服务器机柜为标准机柜，HVDC电源置于蓄电池的上部，改善了HVDC电源和蓄电池集中放置对机房承重的要求，同时提高了系统的安全和可靠性，一台设备损坏不会影响其他设备的正常运行。
3.每个服务器机柜及电源柜底部都设置有HVDC电源和蓄电池，为每个机柜提供独立的供电和备电，改善了HVDC电源和蓄电池集中放置对机房承重的要求，同时提高了系统的安全和可靠性，一台设备损坏不会影响其他设备的正常运行。
4.用于配电列头柜内设有HVDC主电源模块，HVDC主电源模块与其他HVDC电源通过直流共享母线组成高压直流微网，直流微网上设有高压继电器，HVDC主电源模块控制其他HVDC电源并网或离网，HVDC主电源模块与数据中心外部的检测控制机构电连接。设有配电柜内的HVDC主电源模块起冗余作用和控制作用，当HVDC主电源模块检测到其他HVDC电源出现故障或容量不足时，与其相对应的“问题机柜”内HVDC输出端与直流共享母线连接的高压继电器闭合，有配电柜内的电源为“问题机柜”供电或两个HVDC电源同时为“问题机柜”供电，通过闭合相应的高压继电器、也可调用其他机柜内负荷较小的HVDC电源加入直流微网，供电可靠性高，用较低的成本实现较高的供电设计标准，实现了数据中心的安全可靠有效运行。
附图说明
图1为本发明带分布式HVDC电源的标准机柜示意图；
图2一种微模块数据中心分布式高压直流供电系统。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1-2所示，一种微模块数据中心分布式高压直流供电系统，包括一个配电列头柜、多台服务器机柜、电源模块、微模块相关组件，在相邻的服务器机柜之间设有列间空调，图2中示出了1-13共13个服务器机柜安装的数据中心分布结构示意图，共设有4部列间空调。所述电源模块包括HVDC电源、蓄电池，每台服务器机柜的下部分别设有HVDC电源、蓄电池，所述配电列头柜的输入与两路市电连接，配电列头柜的输出与自动切换开关(ATS)连接、经自动切换开关切换后市分别与每个服务器机柜中的HVDC电源连接、给HVDC电源提供电能，每个HVDC电源的输出与相应服务器机柜里的电源分配单元I(PDU1),连接、为电源分配单元I提供电能；同时市电直接与每个服务器机柜内部的电源分配单元II(PDU2)连接，空调从市电获取电能。
在标准机柜中，将高压直流电源HVDC及其蓄电池分布于每个服务器机柜底部，占用4-6U的空间，其中高压直流电源HVDC置于蓄电池的上部。改善了HVDC电源和蓄电池集中放置对机房承重的要求，同时提高了系统的安全和可靠性，一台设备损坏不会影响其他设备的正常运行。
每个服务器机柜及电源柜底部都设置有HVDC电源和蓄电池，为每个机柜提供独立的供电和备电。
服务器上部设有交换机，交换机从电源分配单元I和电源分配单元II获取电能，空调分别从经ATS切换后的市电获取电能。
所述服务器、交换机分别从电源分配单元I、电源分配单元II各获得一半的电能，当市电1断电后ATS自动切换到市电2。
所述配电列头柜内设有HVDC主电源模块，所述HVDC主电源模块与其他HVDC电源通过直流共享母线组成高压直流微网，直流微网上设有高压继电器，HVDC主电源模块控制其他HVDC电源并网或离网，HVDC主电源模块与数据中心外部的检测控制机构电连接，在微模块数据中心内设有用于监控各种电源出现故障的检测机构及报警装置。设有配电柜内的HVDC主电源模块起冗余作用和控制作用，当HVDC主电源模块检测到其他HVDC电源出现故障或容量不足时，与其相对应的“问题机柜”内HVDC输出端与直流共享母线连接的高压继电器闭合，有配电柜内的电源为“问题机柜”供电或两个HVDC电源同时为“问题机柜”供电，通过闭合相应的高压继电器、也可调用其他机柜内负荷较小的HVDC电源加入直流微网。
所述蓄电池的电能只能作为应急、后备，只能为机柜提供15min/30min/1h左右的电能。
通过在微模块数据中心内设有用于监控各种电源出现故障的检测机构及报警装置，检测机构及报警装置与外部的监视和控制装置连接，通过监视和控制装置发现当一路市电、两路市电、HVDC电源等出现故障时，监控系统会发出警报，并短信通知运维人员进行维护，防止出现蓄电池内部电能消耗完毕时市电尚未恢复的情况，同时蓄电池开始释放电能时会给系统发送信号，服务器会保存相关数据防止数据丢失。动环监控系统
本发明的有益效果：
利用本发明的微模块数据中心分布式高压直流供电系统后，数据中心设计更简单，无需提前规划容量和配套，降低了前期设计难度，无需过多考虑后期扩容或改造等因素；在空间上减少了独立的UPS柜和电池柜；在使用上更为安全，对机房楼面承重要求低；动环监控系统能够监控到每台设备用电情况，同时供电可靠性高，灵活多变，可实现不断电维护，不断电扩容，不断电更换电源模块，可组成直流微网，共享电源，提高可靠性，用较低的成本实现较高的供电设计标准。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种微模块数据中心分布式高压直流供电系统，包括配电列头柜、多台服务器机柜、电源模块，服务器机柜之间设有列间空调，其特征是，所述电源模块包括HVDC电源、蓄电池，所述HVDC电源、蓄电池设于服务器机柜的下部，所述配电列头柜的输入与两路市电连接，配电列头柜的输出与自动切换开关连接、经自动切换开关切换后市分别与每个服务器机柜中的HVDC电源连接、给HVDC电源提供电能，每个HVDC电源的输出与相应服务器机柜里的电源分配单元I连接、为电源分配单元I提供电能；同时市电直接与每个服务器机柜内部的电源分配单元II连接，空调从市电获取电能。
2.如权利要求1所述的一种微模块数据中心分布式高压直流供电系统，其特征是，所述服务器机柜为标准机柜，其中HVDC电源置于蓄电池的上部，占用4-6U的空间。
3.如权利要求1所述的一种微模块数据中心分布式高压直流供电系统，其特征是，每个服务器机柜及电源柜底部都设置有HVDC电源和蓄电池。
4.如权利要求1所述的一种微模块数据中心分布式高压直流供电系统，其特征是，服务器上部设有交换机，交换机从电源分配单元I和电源分配单元II获取电能，空调从经自动切换开关切换后的市电获取电能。
5.如权利要求1所述的一种微模块数据中心分布式高压直流供电系统，其特征是，所述服务器、交换机分别从电源分配单元I、电源分配单元II各获得一半的电能，当市电一断电后ATS自动切换到市电二。
6.如权利要求1所述的一种微模块数据中心分布式高压直流供电系统，其特征是，所述配电列头柜内设有HVDC主电源模块，所述HVDC主电源模块与其他HVDC电源通过直流共享母线组成高压直流微网，直流微网上设有高压继电器，HVDC主电源模块控制其他HVDC电源并网或离网，HVDC主电源模块与数据中心外部的检测控制机构电连接。
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