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维谛设计院论坛分享:COLO和金融数据中心的供配电设计实践

来源:中国网 作者:秩名 2018-03-06

  供配电系统为数据中心内所有设备提供电力支持,合理的供配电系统设计与实施,是数据中心安全可靠运行的基础。针对不同行业的需求,如何实现数据中心供配电系统可靠性、可用性与经济性的平衡,是供配电系统规划设计及建设应用中面临的重要课题。
 
  前不久,在维谛(Vertiv,原艾默生网络能源)技术有限公司主办的“思无界·设享V来——2018设计院专家高端论坛”上,世源科技工程有限公司数据中心事业部主任工程师晁怀颇深入、具体地阐释了金融数据中心与colo数据中心在供配电系统可用性需求上的差异,并详细解读了如何差异化满足金融数据中心高可用性与colo数据中心高经济性的不同需求。


 
 
  如何科学评价数据中心供配电系统
 
  晁怀颇表示,评价数据中心供配电系统首先应该是适当的可用性,具有适当的可用性才是一个合理的系统,满足数据中心安全性、可靠性的要求,但是这个要求不一定是最高的。根据业务功能的不同,其可用性级别需求也不相同,即使在一个数据中心里也可能有不同的可用性级别需求。其次是经济性,无论数据中心如何追求可用性或者可靠性,经济性一定是一个重要的考察点。最后是系统简单,维护要便捷。

 
世源科技工程有限公司数据中心事业部主任工程师 晁怀颇先生
 
  他进一步强调,可用性和经济性是评价数据中心供配电系统的两个主要指标,同时也分别对应了金融数据中心与colo数据中心。这两者之间很难做到调和,如果要达到高可用性,就必须在系统环节进行足够充分的冗余和容错,这势必带来成本增加,无论是系统、场地还是运维方面,成本都会有明显的增加。
 
  在此基础上,晁怀颇通过在概念、计算公式、要求数值等维度,对可用度和可靠度进行了详细介绍,并指出任意时刻能被正常使用的概率与某一个时间区间内不出故障的概率,是可用度与可靠度的差异。为此,晁怀颇特别举例对于二者之间的差异做了深入分析。计算举例显示,平均失效前工作时间MTTF(平均失效间隔工作时间MTBF)为10万小时,如果修复时间需要24小时,其可用度为0.999,一年的可靠度是0.9,而到5年的时候可靠度只有0.6。
 
  针对高可用性如何评价,晁怀颇认为,定性的评价就是容错,容错的系统一般具有较高的可用性,容错的概念是两套或以上的系统,同一时刻最少有一套能正常工作,能达到的目的是在一次意外故障或单系统设备维护时,能确保电子信息系统的正常运行。满足了这个要求,系统的可靠运行能够得到保障。
 
  构建金融数据中心高可用供配电系统
 
  在基于对可用性、可靠性及其量化指标和数据、计算方法进行全面介绍后,晁怀颇从高可用性和高经济性两个维度全面介绍了如何构建数据中心供配电系统。
 
  晁怀颇认为,构建金融数据中心高可用度的供配电系统,其中系统架构对系统的可用度提升非常明显,比如,同一个供电系统在采用2N架构时,其系统可用度就能从0.98提升到0.999,因此架构是提升供配电系统可用性的基础。同时,通过对比每一个环节的可用度,寻找薄弱环节,并通过选择高可用的设备对其针对性补强。此外,晁怀颇强调,通过在常规的几个点增加联络,对计算可用度来说帮助非常大。
 
  在总结系统架构对可用度的贡献时,晁怀颇表示,在可用度上,单系统为0.9,双系统达到0.999,而通过补强薄弱环节则可以到0.9999,当增加母线联络后可用度提升到了0.99999。同时,晁怀颇特别强调,增加设备的可用性是补强系统可用性的另一个方法,尤其是通过应用高品质的UPS产品是确保系统实现高可用度的重要保障。他表示,对于金融行业来说,工频UPS是最好的选择,基于广泛的实际应用证明,工频UPS的可靠性还是值得信赖的。
 
  在详尽阐述了架构、设备的重要作用后,晁怀颇还从物理位置冗余、线路敷设路径冗余、市电电源配置、备用电源- 发电机组配置、UPS电源输入和旁路设置、末端配电系统、故障预防和控制故障影响范围等其他层面,介绍了构建金融数据中心高可用供配电系统需要考虑的因素。
 
  提高COLO数据中心供配电系统的经济性
 
  在介绍完金融行业数据中心如何提升可用性、可靠性之后,晁怀颇围绕COLO数据中心如何提高供配电系统的经济性进行了深入探讨。
 
  晁怀颇指出,基于目前竞争激烈的市场环境,COLO数据中心必须特别注重经济性才能升级。经济性单从供配电系统角度来说,就是从规划设计、施工到整个运行周期内消耗费用大小的衡量指标,而经济性的重要前提是满足可用性、可维护性原则。
 
  谈及提高经济性的方法,晁怀颇认为就是少费多用,借助科学手段,利用尽可能少的资源,取得尽可能大的生存改善,使每个单元的投入经系统整体化后获得高效的作用。达到建造投入最小化、物能消耗最小化、能源消耗高效化的目的,最终构建低投入、低消耗的供配电系统。 
 
  晁怀颇表示,提高供配电系统经济性要基于建设和运行两个角度,同样在架构、设备及其他一些层面进行考量。首先,在架构上,分布式冗余架构较之2N架构,在短期运行负载率控制-变压器100%、UPS90%的前提下,变压器负载率由50%提高至66.7%,变压器装设减少25%左右,而且UPS负载率由45%提高至60% ,UPS装设减少25%左右。在长期运行负载率控制-变压器90%、UPS80%的前提下,后备式冗余架构较之2N架构,其变压器复杂率实现更大提升,由50%提高至90%,变压器装设减少30%左右,UPS负载率由45%提高至80%,UPS装设减少30%左右。同时,根据用户的接受程度,减少一些冗余环节,以及在末端配电方面进行节约,也是基于架构提升经济性的一个方法。
 
  针对电源设备的应用,晁怀颇指出,要选择一些更经济的设备,在目前四种电源设备中,更经济的就是模块化HVDC和高频UPS。此外,晁怀颇还从标准化、模块化的设计,精确的负荷分类、统计和计算,减少不必要的配置,应用造价低的设备方案,TN-C-S系统应用及合理布局等层面介绍了提高经济性的方法。
 
 
 
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