CN205960774U - 数据中心的配电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种数据中心的配电系统，属于配电技术领域，解决了现有技术中存在的供电效率较低的技术问题。该数据中心的配电系统包括用于为数据中心的机柜配电的第一配电设备和第二配电设备；所述第一配电设备的输入端连接高压直流电源柜的输出端，所述高压直流电源柜的输入端连接第一母线段的市电电源；所述第二配电设备的输入端连接第二母线段的市电电源。本实用新型可用于向数据中心进行配电。

Description

数据中心的配电系统

技术领域

本实用新型涉及配电技术领域，具体而言，涉及一种数据中心的配电系统。

背景技术

随着信息化的重要性日益突显，各个IT领域的数据中心已经成为像交通、能源一样的经济基础设施，而数据中心的电力供应是信息技术网络存在的基础。

为了保证向IT系统的数据中心提供连续不间断的7×24小时电力供应，在设计和建设时要尽量减少单点故障的存在。根据数据中心行业的供电可靠性原则，对可能存在单点故障的环节，在设计上要尽可能减少其对整个系统的影响。

目前，本领域内一般采用不间断电源(Uninterruptible Power System，简称UPS)对不同等级的数据中心进行配电。目前，高可靠性的数据中心通常采用以下两种供电方式：

如图1所示，第一种供电方式是：采用两路电源为数据中心的机柜1供电。其中一路电源是UPS电源2，另一路电源是市电电源。其中，UPS电源2采用N+1冗余方式，也就是UPS电源2设备的台数比根据数据中心总机柜负载所计算出的UPS容量所需要的台数增加一台冗余。

如图2所示，第二种供电方式是：为数据中心的机柜1供电的两路电源均为UPS电源2，并且两路UPS电源2采用2N的冗余方式，也就是UPS电源2设备的台数是根据数据中心总机柜负载所计算出的UPS容量所需要的台数的两倍，UPS电源2每边均能够完全承担100％总机柜负载。

现有技术中利用UPS电源为数据中心供电，在UPS电源设备中，需要先将市电电源的交流电整流为直流电，再将该直流电逆变为交流电，输出至数据中心的机柜。但是，整流过程和逆变过程都会发生电能的损耗，因此电能损耗过大，导致供电效率较低的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种数据中心的配电系统，以解决现有技术中存在的供电效率较低的技术问题。

本实用新型实施例提供了一种数据中心的配电系统，包括用于为数据中心的机柜配电的第一配电设备和第二配电设备；

所述第一配电设备的输入端连接高压直流电源柜的输出端，所述高压直流电源柜的输入端连接第一母线段的市电电源；

所述第二配电设备的输入端连接第二母线段的市电电源。

本实用新型实施例提供了该配电系统的第一种可能的实施方式，其中，所述第二配电设备的输入端还连接所述第一母线段的市电电源。

本实用新型实施例提供了该配电系统的第二种可能的实施方式，其中，所述第二配电设备中设置有自动切换开关；

所述第一母线段的市电电源和所述第二母线段的市电电源通过所述自动切换开关连接至所述第二配电设备的输入端。

本实用新型实施例提供了该配电系统的第三种可能的实施方式，其中，所述高压直流电源柜包括交流进线柜、整流柜、直流电源配电柜和电池间。

本实用新型实施例提供了该配电系统的第四种可能的实施方式，其中，对应所述数据中心的每组机柜，分别设置相应的所述直流电源配电柜和所述电池间。

本实用新型实施例提供了该配电系统的第五种可能的实施方式，其中，所述每个电池间中包括两个电池组。

本实用新型实施例提供了该配电系统的第六种可能的实施方式，其中，所述高压直流电源柜输出的电压为DC240V或DC336V。

本实用新型实施例提供了该配电系统的第七种可能的实施方式，其中，所述第一母线段的市电电源包括变压器和低压配电屏。

本实用新型实施例提供了该配电系统的第八种可能的实施方式，其中，所述第二母线段的市电电源包括变压器和低压配电屏。

本实用新型实施例提供了该配电系统的第九种可能的实施方式，其中，所述第一配电设备为直流列头柜，所述第二配电设备为交流列头柜。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：本实用新型实施例提供的数据中心的配电系统中，利用第一配电设备和第二配电设备实现双电源配电。其中，第一路电源利用高压直流电源柜，将第一母线段的市电电源整流为高压直流电源向数据中心的机柜供电，第二路电源是直接由第二母线段的市电电源供电。因为本实用新型实施例中分别采用两段母线的市电电源进行供电，所以提高了供电的可靠性。

另外，本实用新型实施例提供的数据中心的配电系统中，第一路电源采用高压直流电源柜，在供电过程中，只需要将市电电源的交流电整流为直流电，而不需要再对该直流电进行逆变，因此有效减少了电能的损耗，从而提高了供电效率，解决了现有技术中存在的供电效率较低的技术问题。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了现有的数据中心的配电系统的示意图；

图2示出了另一种现有的数据中心的配电系统的示意图；

图3示出了本实用新型实施例一所提供的数据中心的配电系统的示意图一；

图4示出了本实用新型实施例一所提供的数据中心的配电系统的示意图二；

图5示出了本实用新型实施例二所提供的数据中心的配电系统的示意图一；

图6示出了本实用新型实施例二所提供的数据中心的配电系统的示意图二。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前，本领域内通常采用UPS电源对数据中心进行配电，在UPS电源设备中，需要先将市电电源的交流电整流为直流电，再将该直流电逆变为交流电，输出至数据中心的机柜。但是，整流过程和逆变过程都会发生电能的损耗，因此电能损耗过大，导致供电效率较低的技术问题。

基于此，本实用新型实施例提供的一种数据中心的配电系统，以解决现有技术中存在的供电效率较低的技术问题。

实施例一：

如图3所示，本实用新型实施例提供一种数据中心的配电系统，包括用于为数据中心的机柜15配电的第一配电设备14和第二配电设备18。

第一配电设备14的输入端连接高压直流电源柜13的输出端，高压直流电源柜13的输入端连接第一母线段的市电电源。也就是利用高压直流电源柜13，将第一母线段的市电电源的交流电整流为高压直流电，向数据中心的机柜15供电。高压直流电源柜13输出的电压优选为DC240V或DC336V。

第二配电设备18的输入端连接第二母线段的市电电源，也就是由第二母线段的市电电源直接向数据中心的机柜15供电。

本实施例中，第一母线段与第二母线段的市电电源分别来自不同的高压系统。第一母线段的市电电源的变电所包括变压器11和低压配电屏12，对高压电进行变压、配电之后，即可输出400V的交流市电电源。第二母线段的市电电源同样也包括变压器16和低压配电屏17，对高压电进行变压、配电之后，输出400V的交流市电电源。

如图4所示，高压直流电源柜13包括交流进线柜131、整流柜132、直流电源配电柜133和电池间134。市电电源进入交流进线柜131后，经整流柜132整流为直流电，然后由直流电源配电柜133进行配电。本实施例中，对应数据中心的每组机柜，分别设置相应的直流电源配电柜133和电池间134，向机柜模块供电。并且，每个电池间134中包括两个电池组，从而为相应的机柜模块提供备用直流电源，以达到冗余电源的效果。此外，直流电源配电柜133还可以通过电池监控系统135进行电池检测。

本实施例中，第一配电设备14为直流列头柜，用于将高压直流电源柜13输出的直流电输出至各个机柜15。第二配电设备18为交流列头柜，用于将第二母线段的市电电源的交流电输出至各个机柜15。

列头柜是一种为成行排列的机柜提供配电管理的设备，一般位于一列机柜的端头，具有精度高、强度高、密封屏蔽性能好等优点。列头柜只是根据其通常摆放的位置进行的命名，实际上列头柜可以位于一列机柜的任何位置上，甚至可以单独放置。

本实用新型实施例提供的数据中心的配电系统的工作过程如下：

正常工况：第二母线段的市电电源作为主用电源，为数据中心的机柜15供电；第一母线段的高压直流电源柜13为热备电源。平时数据中心运行时，主用第二母线段的市电电源，而第一母线段的高压直流电源柜13仅作为热备电源，这样可以确保供电的可靠性，大幅降低系统损耗，因此可以大幅减少数据中心的运行成本。

故障工况：当第二母线段的市电电源发生故障时，则第二母线段的市电电源停电，利用第一母线段的高压直流电源柜13为机柜15供电，确保数据中心负荷用电的连续性。

恢复工况：当第二母线段的市电电源的故障排除，恢复供电后，第一母线段的高压直流电源柜13退出供电。继续将第二母线段的市电电源作为主用电源，为数据中心的机柜15供电。

本实用新型实施例提供的数据中心的配电系统中，利用第一配电设备14和第二配电设备18实现双电源配电，而且两路电源来自不同的母线段，当其中一路市电电源出现故障时，不会影响另一路电源的供电。因为本实用新型实施例中分别采用两段母线的市电电源进行供电，所以提高了供电的可靠性，并且电源的选择也更加灵活。

另一方面，本实用新型实施例提供的数据中心的配电系统中，第一路电源采用高压直流电源柜13，在供电过程中，只需要将市电电源的交流电整流为直流电，而不需要再对该直流电进行逆变，因此有效减少了电能的损耗，从而提高了供电效率，解决了现有技术中存在的供电效率较低的技术问题。

此外，本实施例中对每组机柜设置相应的直流电源配电柜133和电池间134，且每个电池间134配备两个电池组，实现了冗余电源设置。相比于现有的UPS电源中的设备冗余方式，本实施例中采用了模块冗余的方式，因此相比于现有技术更节省占地空间，也更节约建造成本。并且，本实用新型实施例中的高压直流电源柜13采用模块化设计，有利于数据中心系统的分期分步实施。

相比于现有的DC48V直流系统，本实用新型实施例中的高压直流电源柜13输出DC240V或DC336V电压，因此具有更强的带载能力。当然，在其他实施方式中，高压直流电源柜13也可以设计为输出其他大小的电压。

实施例二：

如图5所示，本实用新型实施例提供一种数据中心的配电系统，包括用于为数据中心的机柜25配电的第一配电设备24和第二配电设备28。

第一配电设备24的输入端连接高压直流电源柜23的输出端，高压直流电源柜23的输入端连接第一母线段的市电电源。也就是利用高压直流电源柜23，将第一母线段的市电电源的交流电整流为高压直流电，向数据中心的机柜25供电。高压直流电源柜23输出的电压优选为DC240V或DC336V。

如图6所示，第二配电设备28的输入端连接第一母线段的市电电源和第二母线段的市电电源，并且第二配电设备28中设置有自动切换开关(Automatic Transfer Switch，简称ATS)281，第一母线段的市电电源和第二母线段的市电电源通过自动切换开关281连接至第二配电设备28的输入端。也就是通过自动切换开关281从两个母线段的市电电源中选择一路向数据中心的机柜25供电。

本实施例中，第一母线段与第二母线段的市电电源分别来自不同的高压系统。第一母线段的市电电源的变电所包括变压器21和低压配电屏22，对高压电进行变压、配电之后，即可输出400V的交流市电电源。第二母线段的市电电源同样也包括变压器26和低压配电屏27，对高压电进行变压、配电之后，输出400V的交流市电电源。

如图6所示，高压直流电源柜23包括交流进线柜231、整流柜232、直流电源配电柜233和电池间234。市电电源进入交流进线柜231后，经整流柜232整流为直流电，然后由直流电源配电柜233进行配电。本实施例中，对应数据中心的每组机柜，分别设置相应的直流电源配电柜233和电池间234，向机柜模块供电。并且，每个电池间234中包括两个电池组，从而为相应的机柜模块提供备用直流电源，以达到冗余电源的效果。此外，直流电源配电柜233还可以通过电池监控系统235进行电池检测。

本实施例中，第一配电设备24为直流列头柜，用于将高压直流电源柜23输出的直流电输出至各个机柜25。第二配电设备28为交流列头柜，用于将第二母线段的市电电源的交流电输出至各个机柜25。

列头柜是一种为成行排列的机柜提供配电管理的设备，一般位于一列机柜的端头，具有精度高、强度高、密封屏蔽性能好等优点。列头柜只是根据其通常摆放的位置进行的命名，实际上列头柜可以位于一列机柜的任何位置上，甚至可以单独放置。

本实用新型实施例提供的数据中心的配电系统的工作过程如下：

正常工况：第二母线段的市电电源作为主用电源，为数据中心的机柜25供电，第一母线段的市电电源作为备用电源，两路市电电源通过自动切换开关281进行切换；第一母线段的高压直流电源柜23为热备电源。平时数据中心运行时，两路市电电源分别作为主用电源和备用电源，而高压直流电源柜23仅作为热备电源，这样可以确保供电的可靠性，大幅降低系统损耗，因此可以大幅减少数据中心的运行成本。

故障工况：当第二母线段的市电电源发生故障时，则第二母线段的市电电源停电，由第一母线段的高压直流电源柜23进行供电，确保数据中心负荷用电的连续性。而在高压直流电源柜23供电的这段时间内，自动切换开关281从第二母线段的市电电源切换至第一母线段的市电电源。

在自动切换开关281切换至第一母线段的市电电源之后，则高压直流电源柜23退出供电，主用第一母线段的市电电源为数据中心的机柜25供电。

恢复工况：当第二母线段的市电电源的故障排除，恢复供电后，由第一母线段的高压直流电源柜23进行供电。在高压直流电源柜23供电的这段时间内，自动切换开关281从第一母线段的市电电源切换至第二母线段的市电电源。

在自动切换开关281切换至第二母线段的市电电源之后，则高压直流电源柜23退出供电，主用第二母线段的市电电源为数据中心的机柜25供电。

从上述工作过程中可以看出，高压直流电源柜23作为热备电源，仅在自动切换开关281进行切换动作的短时间里为机柜25供电，而其余的大部分时间里都是由两路市电电源之一进行供电。因此，本实施例相比于实施例一，能够进一步提高供电的可靠性，更为有效的降低系统损耗，因此可以更大幅度的减少数据中心的运行成本。

本实用新型实施例提供的数据中心的配电系统中，利用第一配电设备24和第二配电设备28实现双电源配电，而且两路电源来自不同的母线段，当其中一路市电电源出现故障时，不会影响另一路电源的供电。因为本实用新型实施例中分别采用两段母线的市电电源进行供电，所以提高了供电的可靠性，并且电源的选择也更加灵活。

另一方面，本实用新型实施例提供的数据中心的配电系统中，第一路电源采用高压直流电源柜23，在供电过程中，只需要将市电电源的交流电整流为直流电，而不需要再对该直流电进行逆变，因此有效减少了电能的损耗，从而提高了供电效率，解决了现有技术中存在的供电效率较低的技术问题。

此外，本实施例中对每组机柜设置相应的直流电源配电柜233和电池间234，且每个电池间234配备两个电池组，实现了冗余电源设置。相比于现有的UPS电源中的设备冗余方式，本实施例中采用了模块冗余的方式，因此相比于现有技术更节省占地空间，也更节约建造成本。并且，本实用新型实施例中的高压直流电源柜23采用模块化设计，有利于数据中心系统的分期分步实施。

相比于现有的DC48V直流系统，本实用新型实施例中的高压直流电源柜23输出DC240V或DC336V电压，因此具有更强的带载能力。当然，在其他实施方式中，高压直流电源柜23也可以设计为输出其他大小的电压。

需要注意的是，在本实用新型实施例的描述中，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。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种数据中心的配电系统，其特征在于，包括用于为数据中心的机柜配电的第一配电设备和第二配电设备；

所述第一配电设备的输入端连接高压直流电源柜的输出端，所述高压直流电源柜的输入端连接第一母线段的市电电源；

所述第二配电设备的输入端连接第二母线段的市电电源。

2.根据权利要求1所述的配电系统，其特征在于，所述第二配电设备的输入端还连接所述第一母线段的市电电源。

3.根据权利要求2所述的配电系统，其特征在于，所述第二配电设备中设置有自动切换开关；

所述第一母线段的市电电源和所述第二母线段的市电电源通过所述自动切换开关连接至所述第二配电设备的输入端。

4.根据权利要求1至3任一项所述的配电系统，其特征在于，所述高压直流电源柜包括交流进线柜、整流柜、直流电源配电柜和电池间。

5.根据权利要求4所述的配电系统，其特征在于，对应所述数据中心的每组机柜，分别设置相应的所述直流电源配电柜和所述电池间。

6.根据权利要求5所述的配电系统，其特征在于，每个所述电池间中包括两个电池组。

7.根据权利要求1至3任一项所述的配电系统，其特征在于，所述高压直流电源柜输出的电压为DC240V或DC336V。

8.根据权利要求1至3任一项所述的配电系统，其特征在于，所述第一母线段的市电电源包括变压器和低压配电屏。

9.根据权利要求1至3任一项所述的配电系统，其特征在于，所述第二母线段的市电电源包括变压器和低压配电屏。

10.根据权利要求1至3任一项所述的配电系统，其特征在于，所述第一配电设备为直流列头柜，所述第二配电设备为交流列头柜。