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摘要：在当前科学技术不断进步和快速发展的背景下，我国已经全面进入到信息化时代，特别是在大数据的应用背景下，对我国很多行业发展具有非常重要的影响和作用。在这种背景下，本文针对数据中心电源切换系统的实际应用情况进行分析，为供电的安全性和稳定性提供保障。
关键词：数据中心；电源切换；切换系统；应用方案
随着信息技术的飞速发展，无论是大数据、云计算还是物联网产业，作为基础信息元的数据呈爆炸式增长，对于承载信息系统的数据中心需求也越来越大。数据中心建设规模不断扩大的同时，带来了供电系统的多样性和复杂性，需要足够强壮的供电系统架构提供支撑和保障。供配电系统是数据中心基础设施当中最为重要的系统，其稳定性和可靠性决定了电子信息系统能否稳定正常地运行。电源切换系统作为数据中心供配电系统中的关键环节，在供电保障中扮演着非常重要的角色，其安全性和可靠性得到了人们的普遍关注。
1数据中心对供电的要求
主要应包括以下几方面。
1.1安全可靠
一般要求电源供电系统的可用度A!99.999M。因此，必须合理进行配置，达到系统供电安全最优化。
1.2节能环保
在能源紧缺、重视环保的今天，“绿色、节能、高效”是新一代数据中心建设的主流标准。不间断电源（UPS）在绿色、节能、高效方面的表现，主要体现在输人功率因数、输人电流谐波以及整机效率等方面。一般要求输人功率因数大于0.95、输人电流谐波小于5（、效率大于92%。
1.3可维护性
不间断电源（UPS）供电系统应当具备维护方便，便于管理的设计需求。在节省系统的维护成本的同时，更为重要的是可以尽量避免因人为维护或者管理不当，而引发的系统故障。
1.4建设成本
从数据中心容量需求在应用过程中会逐步增大的情况，要求电源系统配置可扩容设计。这样能有效地控制系统建设初期投资费用，同时，又能使UPS供电系统在数据中心的建设过程中，始终保持安全高效的工作状态，提高了系统的性价比。
因此，数据中心供电系统的合理设计，并非一味追求某一项指标的最优化，而是应该根据实际应用的需求，在保证安全可靠、节能环保、运维方便、成本合理这些要点中寻求一个平衡点，提供一个节能环保，安全可靠，经济适用的供电系统解决方案。
2数据中心供配电系统中的电源切换
数据中心供配电系统的规划设计，需要根据备用电源的形式和电压等级、重要负荷的性质及其所处的位置等条件，采取不同方式的电源切换，以18DX009中给出的A级数据中心2N系统为例，当采用10kV发电机作为备用电源时，在10kV配电的Ⅰ段和Ⅱ段母线电源进线处进行电源切换当采用0.4kV发电机作为备用电源时，在0.4kV配电装置1~4的电源进线处进行电源切换；对于机房空调和其他重要支持和辅助设备，则在配电回路末端采用低压ATSE进行电源切换。采用其他架构的A级数据中心（如分布式冗余DR，后备式冗RR）和B级数据中心，其电源切换方案与上述2N系统相类似，本文不作详细讨论。
3电源产品解决方案
3.1传统UPS供电解决方案
3.1.1工频UPS供电解决方案
采用传统相控整流UPS组成“1+1”双总线供电方案，解决单点故障瓶颈，具有很好的容错能力，提高供电系统的可靠性[1]。一般运用UPS的单机功率容量在）00〜400K较多。优点：因工频机器器件承受的电压应力较小，器件的可靠性高，且控制相对简单，因此，系统的可靠性相对较高。缺点：整机体积大、重量大、功耗大、效率低和输人功率因数低等不利因素，大大影响了数据中心供电的可靠性及经济指标。一般情况下工频机器效率在92%左右、12脉冲机型的输人功率因数及电流谐波在0.8及10%x要满足供电的高指标要求需要增加相应的滤波器，这样会导致成本、体积、重量的增加。
3.1.2高频UPS供电解决方案
采用IGBT整流UPS组成“1+1”双总线供电方案，解决单点故障瓶颈，具有很好的容错能力，提高供电系统的可靠性。优点：输人功率因数高，可达到0.99x电流谐波小，小于5#；系统效率高，可达到94%~95%；整机体积小、重量轻，有效减少现场工程施工的难度及建设成本；与工频机器比较整机体积可减少20%~30%[2]。缺点：地线稱合有较多的高频谐波，造成负载端零地电压抬高，很难满足IBM、HP等服务器厂家对零地电压小于1V的场地需求。高频机器目前电压高，使得器件承受的电压应力大，器件可靠性相对工频机器较低。
3.2模块化UPS供电解决方案
采用模块化UPS组成“1+1”双总线供电方案，解决单点故障瓶颈，一般单机容量在200!480kVA比较合适。优点：①可扩展性。模块化UPS具有N+X的架构特性，可根据负载增加或成本预算实现随需扩容，前提是系统总容量需预先明确。②运维方便。更换维修时，系统无需关机等待修复，可实现模块在线热更换，现场值守人员可在电源在线状态下对故障模块直接更换。③物理空间小。模块UPS的规格尺寸及整机重量对比传统UPS电源有显著的优势，可为用户节省机房空间、承重加固等前期投资。④高效节能。输人指标好、效率高，减少用户的运成本。输人功率因数可达0.99；输人电流谐波小于5）；系统效率94%~95%。缺点：①模块的故障率高[3]。因系统并联的模块数多，模块间相互协调及通信量多，导致系统的故障率高；从可靠性模型统计，系统的MTBF降低。②模块间的环流控制较难。因系统模块数多，且不同模块间的内阻差别，使得各模块间的环流控制困难，容易引起因控制不力导致系统故障。
4数据中心电源切换系统的应用方案
4.1接线方式
方案一采用两段10kV母线，母线和开关数量少，设备投资相对较少。但市电与市电的转换和市电与发电机电源的转换，在主回路中没有明确的层级和物理隔离；方案二通过独立的分段母线，将市电间的转换、市电和发电机的转换进行分级控制，主回路具有物理隔离[4]。所用的母线和开关数量相对较多，加之中压ATSE通常为成套设备，投资成本相对较高。
4.2控制方式
方案一采用对4路电源进行集中控制转换的方式，所有5台开关均由PLC或综保继电器进行控制，逻辑编程复杂、实现起来较为困难；方案二采用分级控制的方式，母联自投装置与中压ATSE相配合，完成各自的双路电源切换，逻辑清晰简单，实现起来比较容易。
4.3运行方式
对于负荷的顺序投切控制，方案一由于PLC或综保继电器的输入输出控制接点有限，而且编程复杂，往往难以满足要求；方案二的中压ATSE本身就具备对负荷顺序投切的控制功能，容易满足要求。
5结束语
在针对数据中心电源切换系统应用方案进行制定和具体应用的时候，要结合实际情况，积极采取有针对性的措施，这样不仅能够降低运营成本，而且还能够提高日常维护效率，有利于实现经济效益的最大化。
参考文献：
[1]郭玲，万绍平，王国蓉，李放.国产重力输液过程智能监控系统设计与临床转化应用研究[J].医疗卫生装备，2019，40（01）：100-103+108.
[2]禹鑫燚，朱峰，柏继华，欧林林.基于Win-ROS的公共服务机器人人机交互系统设计[J].高技术通讯，2018，28（Z2）：954-963.
[3]潘翔宇，朱艳，黎泽勋.湖南省气象高清远程会商系统设计与应用[J].现代商贸工业，2019，40（03）：197-198.
[4]王兴龙.基于3D-MEMS光子开关技术在电网通信的应用[J].数字通信世界，2018（12）：22-23.