CN220964331U - 新型数据中心高压直流供配电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型数据中心高压直流供配电系统，包括：交流配电柜、整流柜、总输出柜、列头柜、服务器机架和储能电池柜；其中，交流配电柜用于提供交流电；整流柜与交流配电柜连接，用于对交流配电柜输出的交流电进行整流，输出直流电；总输出柜分别与整流柜和列头柜连接，列头柜与服务器机架连接，服务器机架包括电子信息设备，总输出柜通过列头柜将整流柜输出的直流电提供给服务器机架，以对电子信息设备供电；储能电池柜与服务器机架连接，用于为电子信息设备提供应急电源。本实用新型能够优化供配电系统架构，减小占地面积，降低运行维护成本，具有效率高、可用性高、安全可靠等优势，加快数据中心能效提升和绿色低碳发展。

Description

新型数据中心高压直流供配电系统

技术领域

本实用新型涉及新能源供配电技术领域，尤其是涉及一种新型数据中心高压直流供配电系统。

背景技术

在当前碳达峰、碳中和背景下，对数据中心行业也提出了新的要求，我国超大型数据中心即大型通信机房的建设速度逐渐加快，部署机架数量大幅增长，因此，把碳达峰碳中和纳入生态文明建设整体布局成为目前亟待解决的问题。

相关技术中，数据中心安全可靠、不间断运行离不开高可靠的供电系统，当前国内数据中心常见的不间断供电技术包括AC UPS（AC uninterrupted power supply，交流不间断电源）等。并且，根据其建设等级要求，采用不同的冗余供电模式，比如2N模式，DR模式，RR模式等。该供电技术在前期设计、项目建设和后期维护中，仍存在很多挑战，AC UPS供电技术结构复杂、效率低且配置化学电池存在一定的安全隐患。

然而，传统数据中心及通信机房配电及电源系统建设模式存在效率低、损耗大、占地面积大、建设运维复杂和成本高等缺点，其供电技术亟待革新，须向更可靠、更便宜、更高效、更易部署的方向发展。同时，大型、超大型数据中心和大型通信机房的投资建设面临着机房利用率和投资回报率的制约，急需一种高效、占地面积小、维护难度低的供电系统。因此，以上的技术并不适合新型数据中心的发展趋势。

实用新型内容

本实用新型旨在解决现有技术中数据中心供配电系统能源效率低、可用性低、占地面积大、运行维护成本高、安全风险大等目标的技术问题。

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种新型数据中心高压直流供配电系统，能够优化供配电系统架构，减小占地面积，降低运行维护成本，提高安全可靠性，具有效率高、可用性高、安全可靠、维护方便、运行维护成本低等优势，加快数据中心能效提升和绿色低碳发展。

为了解决上述问题，本实用新型第一方面实施例提出一种新型数据中心高压直流供配电系统，包括：交流配电柜、整流柜、总输出柜、列头柜、服务器机架和储能电池柜；其中，所述交流配电柜用于提供交流电；所述整流柜与所述交流配电柜连接，用于对所述交流配电柜输出的交流电进行整流，输出直流电；所述总输出柜分别与所述整流柜和所述列头柜连接，所述列头柜与所述服务器机架连接，所述服务器机架包括电子信息设备，所述总输出柜通过所述列头柜将所述整流柜输出的直流电提供给所述服务器机架，以对所述电子信息设备供电；所述储能电池柜与所述服务器机架连接，用于为所述电子信息设备提供应急电源。

根据本实用新型实施例的新型数据中心高压直流供配电系统，采用高压直流供电技术，基于交流配电柜、整流柜、总输出柜、列头柜、服务器机架和储能电池柜构建一种高压供配电系统，利用交流配电柜提供交流电，利用整流柜对交流电进行整流，将交流电转换为直流电，利用总输出柜为服务器机架提供直流电，对电子信息设备供电，利用储能电池柜为电子信息设备提供应急电源，能够优化供配电系统架构，减小占地面积，降低运行维护成本，提高安全可靠性，具有效率高、可用性高、安全可靠、维护方便、运行维护成本低等优势，加快数据中心能效提升和绿色低碳发展。

另外，根据本实用新型上述实施例的新型数据中心高压直流供配电系统还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述交流配电柜包括：第一市电电源、第二市电电源、应急供电电源、第一自动切换开关、第二自动切换开关、第一低压断路器开关和第二低压断路器开关；所述第一市电电源和所述第二市电电源相互独立设置，所述第一市电电源和所述第二市电电源用于共同为所述电子信息设备提供工作电源；所述第一市电电源和所述第二市电电源接入所述第一自动切换开关，所述第一自动切换开关通过所述第一低压断路器开关接入所述第二自动切换开关；所述应急供电电源通过所述第二低压断路器开关接入所述第二自动切换开关；所述第二自动切换开关连接所述交流配电柜的低压交流母线。

进一步地，所述交流配电柜还包括：第三低压断路器开关，所述交流配电柜的低压交流母线通过所述第三低压断路器开关接入所述整流柜的低压交流母线；所述整流柜包括：一个或多个第四低压断路器开关、一个或多个并联连接的整流模块；所述整流柜的低压交流母线通过一个或多个所述第四低压断路器开关一一对应接入一个或多个并联连接的所述整流模块，一个或多个并联连接的所述整流模块输出第一路直流电至所述整流柜的直流正极母线，一个或多个并联连接的所述整流模块输出第二路直流电至所述整流柜的直流负极母线。

进一步地，所述总输出柜包括第一直流开关、第二直流开关、第三直流开关和第四直流开关；所述列头柜包括第一直流正极母线、第二直流正极母线、第一直流负极母线和第二直流负极母线；所述整流柜的直流正极母线连接所述总输出柜的直流正极母线，所述整流柜的直流负极母线连接所述总输出柜的直流负极母线；所述总输出柜的直流正极母线分别通过所述第一直流开关和所述第二直流开关对应连接至所述列头柜的第一直流正极母线和第二直流正极母线，所述总输出柜的直流负极母线分别通过所述第三直流开关和所述第四直流开关对应连接至所述列头柜的第一直流负极母线和第二直流负极母线。

进一步地，所述列头柜还包括：第五直流开关、第六直流开关、第七直流开关和第八直流开关；所述服务器机架还包括：第三直流正极母线、第三直流负极母线、第四直流正极母线、第四直流负极母线、至少一个第九直流开关、至少一个第十直流开关、至少一个第十一直流开关、至少一个第十二直流开关、至少一个第十三直流开关及至少一个第十四直流开关，所述电子信息设备包括双路电子信息设备和单路电子信息设备；所述列头柜的第一直流正极母线通过所述第五直流开关连接至所述服务器机架的第三直流正极母线，所述列头柜的第一直流负极母线通过所述第六直流开关连接至所述服务器机架的第三直流负极母线，所述列头柜的第二直流正极母线通过所述第七直流开关连接至所述服务器机架的第四直流正极母线，所述列头柜的第二直流负极母线通过所述第八直流开关连接至所述服务器机架的第四直流负极母线；所述服务器机架的第四直流正极母线通过至少一个所述第九直流开关一一对应连接至少一个所述双路电子信息设备，所述服务器机架的第四直流负极母线通过至少一个所述第十直流开关一一对应连接至少一个所述双路电子信息设备，所述服务器机架的第三直流正极母线通过至少一个所述第十一直流开关一一对应连接至少一个所述双路电子信息设备，所述服务器机架的第三直流负极母线通过至少一个所述第十二直流开关一一对应连接至少一个所述双路电子信息设备，所述服务器机架的第三直流正极母线通过至少一个所述第十三直流开关一一对应连接至少一个所述单路电子信息设备，所述服务器机架的第三直流负极母线通过至少一个所述第十四直流开关一一对应连接至少一个所述单路电子信息设备。

进一步地，所述储能电池柜的直流正极母线连接所述总输出柜的直流正极母线，所述储能电池柜的直流负极母线连接所述总输出柜的直流负极母线；所述储能电池柜包括至少一个飞轮储能设备，至少一个所述飞轮储能设备的直流开关正极接入所述储能电池柜的直流正极母线，至少一个所述飞轮储能设备的直流开关负极接入所述储能电池柜的直流负极母线，至少一个所述飞轮储能设备用于在所述第一市电电源和所述第二市电电源切换期间或者在所述第一市电电源与所述应急供电电源切换期间或者在所述第二市电电源与所述应急供电电源切换期间，为所述电子信息设备提供应急电源。

进一步地，新型数据中心高压直流供配电系统还包括：监控模块，分别与所述交流配电柜、所述整流柜、所述总输出柜、所述列头柜和所述储能电池柜连接，用于对所述交流配电柜、所述整流柜、所述总输出柜、所述列头柜和所述储能电池柜的运行状态进行监控。

进一步地，所述监控模块包括：配电监控单元，与所述交流配电柜连接，用于监控所述交流配电柜的运行状态；主电源监控单元，与所述整流柜连接，用于监控所述整流柜的运行状态；第一绝缘监测单元，与所述总输出柜连接，用于监测所述总输出柜的运行状态；第二绝缘监测单元，与所述列头柜连接，用于监测所述列头柜的运行状态；第一电能计量单元，与所述第一绝缘监测单元连接，用于进行所述总输出柜中的输入及输出支路电流检测和电量统计；第二电能计量单元，与所述第二绝缘监测单元连接，用于进行所述列头柜中的输入及输出支路电流检测和电量统计；电池监控单元，与所述储能电池柜连接，用于监测所述储能电池柜的运行状态，以及根据接收到的调控指令来调整所述储能电池柜的运行状态。

进一步地，所述应急供电电源包括至少一个发电机组。

进一步地，至少一个所述发电机组为采用燃气或燃油发电的发电机组。

本实用新型的附加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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/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是根据本实用新型一个实施例的新型数据中心高压供配电系统的整体结构示意图。

附图标记说明：

10-交流配电柜；101-第一市电电源；102-第二市电电源；103-应急供电电源；104-第一自动切换开关；105-第二自动切换开关；106-第一低压断路器开关；107-第二低压断路器开关；108-交流配电柜的低压交流母线；109-第三低压断路器开关；

20-整流柜；201-整流柜的低压交流母线；202-第四低压断路器开关；203-整流模块；204-整流柜的直流正极母线；205-整流柜的直流负极母线；

30-总输出柜；301-第一直流开关；302-第二直流开关；303-第三直流开关；304-第四直流开关；305-总输出柜的直流正极母线；306-总输出柜的直流负极母线；

40-列头柜；401-第一直流正极母线；402-第二直流正极母线；403-第一直流负极母线；404-第二直流负极母线；405-第五直流开关；406-第六直流开关；407-第七直流开关；408-第八直流开关；

50-服务器机架；501-第三直流正极母线；502-第三直流负极母线；503-第四直流正极母线；504-第四直流负极母线；505-第九直流开关；506-第十直流开关；507-第十一直流开关；508-第十二直流开关；509-第十三直流开关；510-第十四直流开关；

60-储能电池柜；601-储能电池柜的直流正极母线；602-储能电池柜的直流负极母线；603-飞轮储能设备；

70-监控模块；701-配电监控单元；702-主电源监控单元；703-第一绝缘监测单元；704-第二绝缘监测单元；705-第一电能计量单元；706-第二电能计量单元；707-电池监控单元；

80-双路电子信息设备；90-单路电子信息设备。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本实用新型的实施例。

下面参考图1描述根据本实用新型实施例的新型数据中心高压直流供配电系统。

图1是根据本实用新型一个实施例的新型数据中心高压直流供配电系统的整体结构示意图。如图1所示，该新型数据中心高压直流供配电系统包括：交流配电柜10、整流柜20、总输出柜30、列头柜40、服务器机架50和储能电池柜60。

其中，交流配电柜10用于提供交流电；整流柜20与交流配电柜10连接，用于对交流配电柜10输出的交流电进行整流，输出直流电；总输出柜30分别与整流柜20和列头柜40连接，列头柜40与服务器机架50连接，服务器机架50包括电子信息设备，总输出柜30通过列头柜40将整流柜20输出的直流电提供给服务器机架50，以对电子信息设备供电；储能电池柜60与服务器机架50连接，用于为电子信息设备提供应急电源。

其中，电子设备信息指对电子信息进行采集、加工、运算、存储、运输、检索等处理的设备，例如包括服务器、交换机、存储设备等，电子信息设备属于一级负荷中重要的设备，不允许断电，采用不间断电源系统和两路独立电源相结合的供电方式，以保证电子信息设备正常运行。

具体而言，交流配电柜10是整个供配电系统的入口点，用于提供交流电源，交流配电柜10接收交流电并将其分配给系统内的其他组件，交流配电柜10通常具备过载保护、短路保护等安全功能，确保电源的稳定性和安全性。整流柜20与交流配电柜10连接，其主要作用是对交流配电柜10输出的交流电进行整流，其中，整流是将交流电转换为直流电的过程，即，将交流电转换为适用于数据中心负载的直流电，这样，数据中心就能以更高效、更稳定的方式运行电子信息设备。总输出柜30分别与整流柜20和列头柜40连接，总输出柜30可接收整流柜20输出的直流电，并将其分配给各个列头柜40，列头柜40是连接总输出柜30和服务器机架50的中间环节，列头柜40接收来自总输出柜30的直流电，并将其分配给与之相连的服务器机架50，服务器机架50通过列头柜40接收直流电，为其中的电子信息设备提供稳定的电源供应。储能电池柜60与服务器机架50连接，储能电池柜60是数据中心应急供电的重要组成部分，在市电电源中断或其他紧急情况下，储能电池柜60能够迅速为电子信息设备提供应急电源，确保设备的持续运行和数据的安全。

从而，上述的新型数据中心高压直流供配电系统，采用高压直流供电技术，基于交流配电柜、整流柜、总输出柜、列头柜、服务器机架和储能电池柜构建一种高压供配电系统，利用交流配电柜提供交流电，利用整流柜对交流电进行整流，将交流电转换为直流电，利用总输出柜为服务器机架提供直流电，对电子信息设备供电，利用储能电池柜为电子信息设备提供应急电源，能够优化供配电系统架构，减小占地面积，降低运行维护成本，提高安全可靠性，具有效率高、可用性高、安全可靠、维护方便、运行维护成本低等优势，加快数据中心能效提升和绿色低碳发展。

在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，交流配电柜10包括：第一市电电源101、第二市电电源102、应急供电电源103、第一自动切换开关104、第二自动切换开关105、第一低压断路器开关106和第二低压断路器开关107。

其中，第一市电电源101和第二市电电源102相互独立设置，第一市电电源101和第二市电电源102用于共同为电子信息设备提供工作电源；第一市电电源101和第二市电电源102接入第一自动切换开关104，第一自动切换开关104通过第一低压断路器开关106接入第二自动切换开关105；应急供电电源103通过第二低压断路器开关107接入第二自动切换开关105；第二自动切换开关105连接交流配电柜的低压交流母线108。

具体而言，如图1所示，交流配电柜10包含双路供电电源和一路应急供电电源103，一路供电电源为第一市电电源101，另一路为第二市电电源102，第一市电电源101和第二市电电源102是相互独立设置的，用于共同为电子信息设备提供工作电源，确保在正常情况下，电子信息设备能够稳定运行。

如图1所示，第一市电电源101和第二市电电源102接入第一自动切换开关104，该连接方式，使得第一自动切换开关104能够在第一市电电源101和第二市电电源102之间进行自动切换，当其中一个市电电源出现故障或中断（例如停电）时，第一自动切换开关104能够自动切换到另一个市电电源，即，当第一市电电源101出现故障或中断时，第一自动切换开关104能够自动切换到第二市电电源102，或者，当第二市电电源102出现故障或中断（例如停电）时，第一自动切换开关104能够自动切换到第一市电电源101，确保供电不中断。同时，第一自动切换开关104通过第一低压断路器开关106接入第二自动切换开关105，应急供电电源103通过第二低压断路器开关107接入第二自动切换开关105，第二自动切换开关105能够将来自第一自动切换开关104的电源和应急供电电源103之间的电源进行切换，在正常情况下，第二自动切换开关105会选择来自第一自动切换开关104的电源供电；但在紧急情况下，若第一市电电源101和第二市电电源102均出现故障，第二自动切换开关105会切换到应急供电电源103，为电子信息设备提供应急电源。

此外，第一低压断路器开关106和第二低压断路器开关107用于保护电路和设备，防止过载或短路造成的损坏。第一低压断路器开关106连接在第一自动切换开关104和第二自动切换开关105之间，用于在检测到异常电流时断开电路；第二低压断路器开关107连接在应急供电电源103和第二自动切换开关105之间，同样用于保护电路和设备。

第二自动切换开关105连接交流配电柜的低压交流母线108，交流配电柜的低压交流母线108是一个集中的配电点，允许电流从交流配电柜10分布到系统中的其他部分，例如分配到整流柜20。

在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，交流配电柜10还包括：第三低压断路器开关109，交流配电柜的低压交流母线108通过第三低压断路器开关109接入整流柜的低压交流母线201；整流柜20包括：一个或多个第四低压断路器开关202、一个或多个整流模块203，其中，多个整流模块203并联连接；整流柜的低压交流母线201通过一个或多个第四低压断路器开关202一一对应接入一个或多个整流模块203，一个或多个整流模块203输出第一路直流电至整流柜的直流正极母线204，一个或多个整流模块203输出第二路直流电至整流柜的直流负极母线205。

具体的，如图1所示，交流配电柜10还包括第三低压断路器开关109，该开关位于交流配电柜的低压交流母线108和整流柜的低压交流母线201之间，使得交流配电柜的低压交流母线108通过第三低压断路器开关109接入整流柜的低压交流母线201，第三低压断路器开关109用于在交流配电柜10和整流柜20之间提供额外的电路保护，当检测到异常电流或故障时，第三低压断路器开关109会断开电路，以防止设备损坏等危险情况的发生。

如图1所示，市电电源或应急供电电源103提供的电源经过第一低压断路器开关106、第二低压断路器开关107和第三低压断路器开关109的保护后，传输到整流柜的低压交流母线201上，整流柜的低压交流母线201经过一个或多个第四低压断路器开关202一一对应接入一个或多个整流模块203，其中，一个或多个第四低压断路器开关202用于保护与之对应连接的一个或多个整流模块203，使一个或多个整流模块203免受异常电流或故障的影响，每个第四低压断路器开关202都安装在整流柜的低压交流母线201和对应的整流模块203之间，确保在需要时能够迅速断开故障模块，而不影响其他正常运行的模块。

此外，整流柜20包含一个或多个整流模块203，可以负责将交流电转换为直流电，多个整流模块203并联连接，可理解为多个整流模块203可以同时工作，其并联数量可以至上百个，为系统提供更大的电流输出能力。此外，如果其中一个整流模块203出现故障，其余无故障的整流模块203仍然可以继续工作，提高了系统的可靠性和容错性，具有简单可靠的优点，多个整流模块203之间有冗余，支持热插拔。并且，整流模块203的输出分为两路，第一路直流电输出到整流柜的直流正极母线204，第二路直流电输出到整流柜的直流负极母线205，这种设计允许系统更加灵活地分配和管理直流电源。

在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，总输出柜30包括第一直流开关301、第二直流开关302、第三直流开关303和第四直流开关304；列头柜40包括第一直流正极母线401、第二直流正极母线402、第一直流负极母线403和第二直流负极母线404。

其中，整流柜的直流正极母线204连接总输出柜的直流正极母线305，整流柜的直流负极母线205连接总输出柜的直流负极母线306；总输出柜的直流正极母线305分别通过第一直流开关301和第二直流开关302对应连接至列头柜40的第一直流正极母线401和第二直流正极母线402，总输出柜的直流负极母线306分别通过第三直流开关303和第四直流开关304对应连接至列头柜40的第一直流负极母线403和第二直流负极母线404。

具体的，整流柜的直流正极母线204直接连接到总输出柜的直流正极母线305，而整流柜的直流负极母线205连接到总输出柜的直流负极母线306，这样，整流柜20产生的直流电可以传输到总输出柜30，总输出柜的直流正极母线305通过第一直流开关301连接到列头柜40的第一直流正极母线401，并通过第二直流开关302连接到列头柜40的第二直流正极母线402，总输出柜的直流负极母线306通过第三直流开关303连接到列头柜40的第一直流负极母线403，并通过第四直流开关304连接到列头柜40的第二直流负极母线404，这样的连接方式，允许电流从整流柜20经过总输出柜30安全地传输到列头柜40，第一直流开关301、第二直流开关302、第三直流开关303和第四直流开关304都提供了额外的电路保护，可以在检测到异常电流或故障时断开电路，从而防止设备损坏或更严重的后果。

在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，列头柜40还包括：第五直流开关405、第六直流开关406、第七直流开关407和第八直流开关408；服务器机架50还包括：第三直流正极母线501、第三直流负极母线502、第四直流正极母线503、第四直流负极母线504、至少一个第九直流开关505、至少一个第十直流开关506、至少一个第十一直流开关507、至少一个第十二直流开关508、至少一个第十三直流开关509及至少一个第十四直流开关510，电子信息设备包括双路电子信息设备80和单路电子信息设备90。

其中，列头柜40的第一直流正极母线401通过第五直流开关405连接至服务器机架50的第三直流正极母线501，列头柜40的第一直流负极母线403通过第六直流开关406连接至服务器机架50的第三直流负极母线502，列头柜40的第二直流正极母线402通过第七直流开关407连接至服务器机架50的第四直流正极母线503，列头柜40的第二直流负极母线404通过第八直流开关408连接至服务器机架50的第四直流负极母线504；服务器机架50的第四直流正极母线503通过至少一个第九直流开关505一一对应连接至少一个双路电子信息设备80，服务器机架50的第四直流负极母线504通过至少一个第十直流开关506一一对应连接至少一个双路电子信息设备80，服务器机架50的第三直流正极母线501通过至少一个第十一直流开关507一一对应连接至少一个双路电子信息设备80，服务器机架50的第三直流负极母线502通过至少一个第十二直流开关508一一对应连接至少一个双路电子信息设备80，服务器机架50的第三直流正极母线501通过至少一个第十三直流开关509一一对应连接至少一个单路电子信息设备90，服务器机架50的第三直流负极母线502通过至少一个第十四直流开关510一一对应连接至少一个单路电子信息设备90。

可理解为，列头柜40配备了两套独立的直流电源输入系统，即，列头柜40设计采用A/B双路隔离输入，分别记为A路（例如主路电源）和B路（例如备路电源），这两套系统完全隔离，互不干扰，A路电源输入连接到一组独立的直流正极母线和直流负极母线，B路电源输入连接到另一组独立的直流正极母线和直流负极母线。

具体的，如图1所示，列头柜40的第一直流正极母线401通过第五直流开关405连接至服务机架50的第三直流正极母线501，即列头柜40的第一路直流正极电源通过第五直流开关405供应给服务机架50的第三直流正极母线501，为服务器机架50提供一路直流电源。列头柜40的第一直流负极母线403通过第六直流开关406连接至服务器机架50的第三直流负极母线502，完成了第一路直流负极电源的连接，与正极电源一同形成完整的直流供电回路。

列头柜40的第二直流正极母线402通过第七直流开关407连接至服务器机架50的第四直流正极母线503，即列头柜40的第二路直流正极电源供应给服务器机架50的第四直流正极母线503，为双路电子信息设备80提供另一路独立的直流电源；列头柜40的第二直流负极母线404通过第八直流开关408连接至服务器机架50的第四直流负极母线504，完成了第二路直流负极电源的连接，与正极电源一同为双路电子信息设备80提供独立的直流供电回路。

第九直流开关505、第十直流开关506、第十一直流开关507和第十二直流开关508均包括至少一个，分别与其一一对应连接的双路电子信息设备80的数量相同。具体的，如图1所示，服务器机架50的第四直流正极母线503通过至少一个第九直流开关505一一对应连接至少一个双路电子信息设备80，同时，服务器机架50的第四直流负极母线504通过至少一个第十直流开关506一一对应连接至少一个双路电子信息设备80，这提供了双路电子信息设备80的第一路电源；服务器机架50的第三直流正极母线501通过至少一个第十一直流开关507一一对应连接至少一个双路电子信息设备80，服务器机架50的第三直流负极母线502通过至少一个第十二直流开关508一一对应连接至少一个双路电子信息设备80，这构成了双路电子信息设备80的第二路电源，实现双路供电，提高了设备的供电可靠性。

服务器机架50的第三直流正极母线501通过至少一个第十三直流开关509一一对应连接至少一个单路电子信息设备90，服务器机架50的第三直流负极母线502通过至少一个第十四直流开关510一一对应连接至少一个单路电子信息设备90，这为单路电子信息设备90提供了一路直流电源。

总之，当列头柜40的A路或B路电源正常工作时，通过相应的直流开关（如第五直流开关405至第八直流开关408）为服务器机架50的第三直流母线和第四直流母线提供电源。服务器机架50内的双路电子信息设备80同时连接到第三直流母线和第四直流母线，从而接收到两路独立的直流电源，实现冗余供电，而单路电子信息设备90则仅连接到第三直流母线，接收一路电源。如果其中一路电源出现故障，例如A路电源失效，列头柜40的自动切换功能将切换到B路电源，确保服务器机架50内的电子信息设备继续接收到稳定的直流电源供应。这种设计保证了电源的高可用性，降低了因电源故障导致的设备停机风险。

在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，储能电池柜的直流正极母线601连接总输出柜的直流正极母线305，储能电池柜的直流负极母线602连接总输出柜的直流负极母线306；储能电池柜60包括至少一个飞轮储能设备603，至少一个飞轮储能设备603的直流开关正极接入储能电池柜的直流正极母线601，至少一个飞轮储能设备603的直流开关负极接入储能电池柜的直流负极母线602，至少一个飞轮储能设备603用于在第一市电电源101和第二市电电源102切换期间或者在第一市电电源101与应急供电电源103切换期间或者在第二市电电源102与应急供电电源103切换期间，为电子信息设备提供应急电源。

具体而言，储能电池柜的直流正极母线601直接连接到总输出柜的直流正极母线305，可理解为储能电池柜60的直流电源正极与总输出柜30的直流电源正极相连，形成了电源输出的正极路径。同样地，储能电池柜的直流负极母线602直接连接到总输出柜的直流负极母线306，这构成了电源输出的负极路径，与正极路径共同形成完整的直流电源输出回路。

至少一个飞轮储能设备603的直流开关正极都接入储能电池柜的直流正极母线601，这样，至少一个飞轮储能设备603可以通过正极母线与储能电池柜60的直流电源正极相连；至少一个飞轮储能设备603的直流开关负极都接入储能电池柜的直流负极母线602，这确保了飞轮储能设备603的负极与储能电池柜60的直流电源负极相连，形成完整的直流电源回路。

在正常情况下，电子信息设备主要由市电电源（如第一市电电源101或第二市电电源102）供电，此时，至少一个飞轮储能设备603可能处于充电状态，为即将到来的可能的电源切换或应急情况做好准备，无论是从第一市电电源101切换到第二市电电源102，还是从第二市电电源102切换到第一市电电源101，都可能存在短暂的电源中断，在这种情况下，至少一个飞轮储能设备603会立即启动，并通过其直流开关接入储能电池柜60的直流母线，由于至少一个飞轮储能设备603已经预先充电，至少一个飞轮储能设备603可以迅速为电子信息设备提供应急电源，确保设备在市电电源切换期间不会因断电而受到影响。在第一市电电源101与应急供电电源103切换期间或者在第二市电电源102与应急供电电源103切换期间，在这种切换过程中，至少一个飞轮储能设备603同样会启动，并通过其直流开关为电子信息设备提供应急电源，这保证了电子信息设备在市电电源与应急供电电源103之间的切换过程中也能持续稳定地运行。通过这种设计，至少一个飞轮储能设备603能够在市电电源切换或应急情况下为电子信息设备提供及时的应急电源，大大提高了电子信息设备的供电可靠性和连续性。

在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，新型数据中心高压直流供配电系统还包括：监控模块70，分别与交流配电柜10、整流柜20、总输出柜30、列头柜40和储能电池柜60连接，用于对交流配电柜10、整流柜20、总输出柜30、列头柜40和储能电池柜60的运行状态进行监控。

具体而言，如图1所示，监控模块70分别与交流配电柜10、整流柜20、总输出柜30、列头柜40和储能电池柜60连接，可以实时采集这些柜体的运行状态数据，根据采集对的数据进行分析，进行故障预警与诊断，同时对这些柜体的运行状态进行监控，以实时查看数据中心的运行状态，并进行必要的操作和管理。

在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，监控模块70包括：配电监控单元701，与交流配电柜10连接，用于监控交流配电柜10的运行状态；主电源监控单元702，与整流柜20连接，用于监控整流柜20的运行状态；第一绝缘监测单元703，与总输出柜30连接，用于监测总输出柜30的运行状态；第二绝缘监测单元704，与列头柜40连接，用于监测列头柜40的运行状态；第一电能计量单元705，与第一绝缘监测单元703连接，用于进行总输出柜30中的输入及输出支路电流检测和电量统计；第二电能计量单元706，与第二绝缘监测单元704连接，用于进行列头柜40中的输入及输出支路电流检测和电量统计；电池监控单元707，与储能电池柜60连接，用于监测储能电池柜60的运行状态，以及根据接收到的调控指令来调整储能电池柜60的运行状态。

具体而言，配电监控单元701与交流配电柜10连接，其中，配电监控单元701具备RS485通信端口，支持远程监测和声光告警功能，可显示交流配电柜10的运行信息并监测交流配电柜10的运行状态，例如检测交流低压、电流、频率、防雷器状态等参数，确保交流配电柜10的正常工作，防止因交流电源问题导致的整个供配电系统故障。

主电源监控单元702与整流柜20连接，可监控整流柜20的运行状态，实时显示运行参数，具有自动进行保护和故障告警功能，能够确保整流柜20将交流电转换为直流电，为数据中心提供稳定、可靠的直流电源。

第一绝缘检测单元703与总输出柜30连接，能够监测总输出柜30的运行状态，第二绝缘检测单元704与列头柜40连接，能够监测列头柜40的运行状态，同时，第一绝缘检测单元703和第二绝缘检测单元704可显示直流信息，检测直流电压、电流、支路状态等参数，支持远程监测和声光告警功能，易于实现分散供电。

第一电能计量单元705与第一绝缘检测单元703连接，能够实时检测总输出柜30的电流和电量，进行总输出柜30中的输入及输出支路电流检测和电量统计；第二电能计量单元706与第二绝缘检测单元704连接，能够进行实时监测列头柜40的电流和电量，进行列头柜40中的输入及输出支路电流检测和电量统计。

电池监控单元707与储能电池柜60连接，能够监测储能电池柜60的运行状态，例如飞轮储能设备603的充放电电压、电流、飞轮转速、可用能量、温度等运行参数，也可根据接收到的调控指令来调整储能电池柜60的运行状态，例如根据直流母线电压变化情况控制飞轮储能设备603充电或放电，以保证导致信息设备不间断供电。

在本实用新型的一个实施例中，应急供电电源103包括至少一个发电机组。

具体而言，至少一个发电机组组成应急供电电源103，可理解为，可以根据需求配置多个发电机组，以确保在极端情况下仍有足够的电源供应。

在本实用新型的一个实施例中，至少一个发电机组为采用燃气或燃油发电的发电机组。

具体而言，应急供电电源103中的发电机组采用燃气或燃油发电的发电机组，燃气或燃油发电的发电机组通常具有更快的启动时间，因为任何发电机组的停机时间都可能导致数据丢失或服务中断，采用燃气或燃油发电的发电机组，可以确保在紧急情况下能够快速响且可靠地启动和运行。

综上，本实用新型实施例的工作原理可概述为：

正常情况下，第一市电电源101和第二市电电源102独立向电子信息设备供电，两路供电电源互为备用；当第一市电电源101或第二市电电源102停电时，第一自动切换开关104切换至可正常供电的一侧，在第一自动切换开关104切换期间，若出现短时间断电情况，由至少一个飞轮储能设备603经储能电池柜的直流正极母线601和储能电池柜的直流负极母线602向总输出柜30供电，以保证电子信息设备不间断供电。当第一市电电源101和第二市电电源102全部停电时，由至少一个飞轮储能设备603经储能电池柜的直流正极母线601和储能电池柜的直流负极母线602向总输出柜30供电，同时启动应急供电电源103，当应急供电电源103输出稳定的电压至第二低压断路器开关107上时，第二自动切换开关105切换至应急供电电源103侧供电，此时，至少一个飞轮储能设备603停止放电，进入充电状态，等待再次出现第一市电电源101和第二市电电源102全部停电的情况时，为电子信息设备提供应急电源供电。当第一市电电源101或第二市电电源102供电恢复后，切换到第一市电电源101或第二市电电源102供电。

由此，根据本实用新型实施例的新型数据中心高压直流供配电系统，采用高压直流供电技术，基于交流配电柜、整流柜、总输出柜、列头柜、服务器机架和储能电池柜构建一种高压供配电系统，利用交流配电柜提供交流电，利用整流柜对交流电进行整流，将交流电转换为直流电，利用总输出柜为服务器机架提供直流电，对电子信息设备供电，利用储能电池柜为电子信息设备提供应急电源，同时，采用先进的磁悬浮飞轮储能技术替代传统电化学电池技术，增加监控模块对交流配电柜、整流柜、总输出柜、列头柜和储能电池柜的运行状态进行统一监控，并进行输入及输出支路电流检测和电量统计，能够优化供配电系统架构，减小占地面积，降低运行维护成本，提高安全可靠性，具有效率高、可用性高、安全可靠、维护方便、运行维护成本低等优势，加快数据中心能效提升和绿色低碳发展。

在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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实用新型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。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种新型数据中心高压直流供配电系统，其特征在于，包括：交流配电柜、整流柜、总输出柜、列头柜、服务器机架和储能电池柜；

其中，所述交流配电柜用于提供交流电；

所述整流柜与所述交流配电柜连接，用于对所述交流配电柜输出的交流电进行整流，输出直流电；

所述总输出柜分别与所述整流柜和所述列头柜连接，所述列头柜与所述服务器机架连接，所述服务器机架包括电子信息设备，所述总输出柜通过所述列头柜将所述整流柜输出的直流电提供给所述服务器机架，以对所述电子信息设备供电；

所述储能电池柜与所述服务器机架连接，用于为所述电子信息设备提供应急电源。

2.根据权利要求1所述的新型数据中心高压直流供配电系统，其特征在于，所述交流配电柜包括：第一市电电源、第二市电电源、应急供电电源、第一自动切换开关、第二自动切换开关、第一低压断路器开关和第二低压断路器开关；

所述第一市电电源和所述第二市电电源相互独立设置，所述第一市电电源和所述第二市电电源用于共同为所述电子信息设备提供工作电源；

所述第一市电电源和所述第二市电电源接入所述第一自动切换开关，所述第一自动切换开关通过所述第一低压断路器开关接入所述第二自动切换开关；

所述应急供电电源通过所述第二低压断路器开关接入所述第二自动切换开关；

所述第二自动切换开关连接所述交流配电柜的低压交流母线。

3.根据权利要求2所述的新型数据中心高压直流供配电系统，其特征在于，所述交流配电柜还包括：第三低压断路器开关，所述交流配电柜的低压交流母线通过所述第三低压断路器开关接入所述整流柜的低压交流母线；

所述整流柜包括：一个或多个第四低压断路器开关、一个或多个并联连接的整流模块；

所述整流柜的低压交流母线通过一个或多个所述第四低压断路器开关一一对应接入一个或多个并联连接的所述整流模块，一个或多个并联连接的所述整流模块输出第一路直流电至所述整流柜的直流正极母线，一个或多个并联连接的所述整流模块输出第二路直流电至所述整流柜的直流负极母线。

4.根据权利要求3所述的新型数据中心高压直流供配电系统，其特征在于，所述总输出柜包括第一直流开关、第二直流开关、第三直流开关和第四直流开关；

所述列头柜包括第一直流正极母线、第二直流正极母线、第一直流负极母线和第二直流负极母线；

所述整流柜的直流正极母线连接所述总输出柜的直流正极母线，所述整流柜的直流负极母线连接所述总输出柜的直流负极母线；

所述总输出柜的直流正极母线分别通过所述第一直流开关和所述第二直流开关对应连接至所述列头柜的第一直流正极母线和第二直流正极母线，所述总输出柜的直流负极母线分别通过所述第三直流开关和所述第四直流开关对应连接至所述列头柜的第一直流负极母线和第二直流负极母线。

5.根据权利要求4所述的新型数据中心高压直流供配电系统，其特征在于，所述列头柜还包括：第五直流开关、第六直流开关、第七直流开关和第八直流开关；

所述服务器机架还包括：第三直流正极母线、第三直流负极母线、第四直流正极母线、第四直流负极母线、至少一个第九直流开关、至少一个第十直流开关、至少一个第十一直流开关、至少一个第十二直流开关、至少一个第十三直流开关及至少一个第十四直流开关，所述电子信息设备包括双路电子信息设备和单路电子信息设备；

所述列头柜的第一直流正极母线通过所述第五直流开关连接至所述服务器机架的第三直流正极母线，所述列头柜的第一直流负极母线通过所述第六直流开关连接至所述服务器机架的第三直流负极母线，所述列头柜的第二直流正极母线通过所述第七直流开关连接至所述服务器机架的第四直流正极母线，所述列头柜的第二直流负极母线通过所述第八直流开关连接至所述服务器机架的第四直流负极母线；

所述服务器机架的第四直流正极母线通过至少一个所述第九直流开关一一对应连接至少一个所述双路电子信息设备，所述服务器机架的第四直流负极母线通过至少一个所述第十直流开关一一对应连接至少一个所述双路电子信息设备，所述服务器机架的第三直流正极母线通过至少一个所述第十一直流开关一一对应连接至少一个所述双路电子信息设备，所述服务器机架的第三直流负极母线通过至少一个所述第十二直流开关一一对应连接至少一个所述双路电子信息设备，所述服务器机架的第三直流正极母线通过至少一个所述第十三直流开关一一对应连接至少一个所述单路电子信息设备，所述服务器机架的第三直流负极母线通过至少一个所述第十四直流开关一一对应连接至少一个所述单路电子信息设备。

6.根据权利要求5所述的新型数据中心高压直流供配电系统，其特征在于，所述储能电池柜的直流正极母线连接所述总输出柜的直流正极母线，所述储能电池柜的直流负极母线连接所述总输出柜的直流负极母线；

所述储能电池柜包括至少一个飞轮储能设备，至少一个所述飞轮储能设备的直流开关正极接入所述储能电池柜的直流正极母线，至少一个所述飞轮储能设备的直流开关负极接入所述储能电池柜的直流负极母线，至少一个所述飞轮储能设备用于在所述第一市电电源和所述第二市电电源切换期间或者在所述第一市电电源与所述应急供电电源切换期间或者在所述第二市电电源与所述应急供电电源切换期间，为所述电子信息设备提供应急电源。

7.根据权利要求1所述的新型数据中心高压直流供配电系统，其特征在于，还包括：

监控模块，分别与所述交流配电柜、所述整流柜、所述总输出柜、所述列头柜和所述储能电池柜连接，用于对所述交流配电柜、所述整流柜、所述总输出柜、所述列头柜和所述储能电池柜的运行状态进行监控。

8.根据权利要求7所述的新型数据中心高压直流供配电系统，其特征在于，所述监控模块包括：

配电监控单元，与所述交流配电柜连接，用于监控所述交流配电柜的运行状态；

主电源监控单元，与所述整流柜连接，用于监控所述整流柜的运行状态；

第一绝缘监测单元，与所述总输出柜连接，用于监测所述总输出柜的运行状态；

第二绝缘监测单元，与所述列头柜连接，用于监测所述列头柜的运行状态；

第一电能计量单元，与所述第一绝缘监测单元连接，用于进行所述总输出柜中的输入及输出支路电流检测和电量统计；

第二电能计量单元，与所述第二绝缘监测单元连接，用于进行所述列头柜中的输入及输出支路电流检测和电量统计；

电池监控单元，与所述储能电池柜连接，用于监测所述储能电池柜的运行状态，以及根据接收到的调控指令来调整所述储能电池柜的运行状态。

9.根据权利要求2所述的新型数据中心高压直流供配电系统，其特征在于，所述应急供电电源包括至少一个发电机组。

10.根据权利要求9所述的新型数据中心高压直流供配电系统，其特征在于，至少一个所述发电机组为采用燃气或燃油发电的发电机组。