CN105205725A - 一种配电系统及集装箱式数据中心 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电系统，该配电系统应用于集装箱式数据中心，该配电系统包括：双屏式配电柜、模块化UPS系统、PDU，所述模块化UPS系统及所述PDU分别与所述双屏式配电柜连接；其中，所述双屏式配电柜，用于完成集装箱数据中心的供电接入和配电控制；所述模块化UPS系统，用于为集装箱数据中心中的电气设备提供短时不间断电源；所述PDU，采用双路电源输入/输出，用于为集装箱数据中心中的电气设备提供电力分配。如此，本发明不仅集成化程度高且运营成本低，而且能够根据负载的实际情况，灵活调整UPS的容量，方便后续的扩容或减容。

Description

一种配电系统及集装箱式数据中心

技术领域

本发明涉及数据中心的配电管理技术，尤其涉及一种配电系统及集装箱式数据中心。

背景技术

随着信息技术的发展，数据中心发挥着越来越重要的作用。数据中心是一整套复杂的设施，不仅仅包括计算机系统和其它与之配套的设备，还包含冗余的数据通信连接、环境控制设备以及各种安全装置。

现有技术中，集装箱式数据中心由于具有成本低、能效高、机动灵活和快速部署的特点，已经逐渐被各大设备厂商采用。但是，集装箱式数据中心只是将传统的配电系统引入到集装箱数据中心中，所述配电系统中的配电柜采用单屏式配电柜，不间断电源(UninterruptiblePowerSupply，UPS)采用工频。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有集装箱式数据中心的配电系统至少存在以下缺陷：

1)现有配电系统中的配电柜采用单屏式配电柜，一个单屏式配电柜不能够完成集装箱式数据中心中全部电气设备的供配电，需要采用多个单屏式配电柜进行供配电，因此，导致集装箱式数据中心的集成化程度低且运营成本较高；

2)现有配电系统中的UPS采用工频，不能够根据负载的实际情况灵活调整UPS的容量，不能方便地进行后续的扩容或减容。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例期望提供一种配电系统及集装箱式数据中心，不仅集成化程度高、运营成本低，而且能够根据负载的实际情况灵活调整UPS的容量，方便后续的扩容或减容。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种配电系统，应用于集装箱式数据中心，所述配电系统包括：双屏式配电柜、模块化不间断电源系统、电源分配管理器；所述模块化UPS系统集成于所述双屏式配电柜中，所述模块化UPS系统的供电输出端连接至所述双屏式配电柜供电输入端；所述PDU的供电输入端连接至所述双屏式配电柜供电输出端；其中，

所述双屏式配电柜，用于完成集装箱数据中心的供电接入和配电控制；

所述模块化不间断电源系统，用于为集装箱数据中心中的电气设备提供短时不间断电源；

所述电源分配管理器，采用双路电源输入/输出，用于为集装箱数据中心中的电气设备提供电力分配。

上述方案中，所述配电系统还包括：

所述发电机组，用于为集装箱式数据中心中的电气设备提供供电。

上述方案中，所述双屏式配电柜包括正面配电屏、背面配电屏；其中，

所述正面配电屏配置有第一开关元器件及第二开关元器件；

所述第一开关元器件，与第一路市电及第二路市电连接，用于控制第一路市电与第二路市电之间的自动切换；

所述第二开关元器件，与所述第一开关元器件的输出端及发电机组连接，用于控制所述第一开关元器件的输出端与发电机组之间的自动切换，并输出一路电源给不间断电源系统供电。

本发明实施例还提供了一种集装箱式数据中心，所述集装箱式数据中心包括上述的配电系统。

上述方案中，所述集装箱数据中心还包括：主设备区、辅助设备区、冷通道、热通道；所述配电系统位于所述主设备区与所述辅助设备区之间；其中，

所述主设备区，用于存放机柜、管控柜、制冷设备；

所述辅助设备区，用于存放消防设备、通信接入设备、安全防范设备、智能控制照明设备、湿度控制设备；

所述冷通道，面向制冷设备的输出管道；

所述热通道，面向制冷设备的回风管道。

上述方案中，所述机柜内安装有信息技术设备；所述信息技术设备包括服务器、存储设备、网络通信设备。

上述方案中，所述管控柜，用于现场及远程监控所述集装箱式数据中心的运行情况和进行所述集装箱式数据中心的日常维护管理。

上述方案中，所述制冷设备，用于对集装箱式数据中心内部进行制冷。

上述方案中，所述通信接入设备与所述网络通信设备连接，用于实现集装箱式数据中心与外部网络进行数据通信与传输。

本发明实施例所提供的配电系统及集装箱式数据中心，与现有技术相比，取得了如下进步：

1)本发明实施例的配电系统中，采用一个双屏式配电柜以满足集装箱式数据中心的配电需求，不仅集成化程度高，而且运营成本低；

2)本发明实施例的配电系统中，采用模块化UPS系统提供不间断供电，能够根据负载的实际情况灵活调整UPS的容量，方便后续的扩容或减容。

附图说明

图1为本发明实施例配电系统的组成结构示意图；

图2为本发明实施例双屏式配电柜的组成结构示意图；

图3为本发明实施例电源分配管理器的组成结构示意图；

图4为本发明实施例集装箱式数据中心的组成结构示意图；

图5为本发明实施例集装箱式数据中心的配电接口的组成结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

图1为本发明实施例中提供的配电系统的组成结构示意图，该配电系统10应用于集装箱式数据中心，如图1所示，该配电系统10包括：双屏式配电柜100、模块化UPS系统101、电源分配管理器(PowerDistributionUnit，PDU)102；所述模块化UPS系统101集成于所述双屏式配电柜100中，所述模块化UPS系统101的供电输出端连接至所述双屏式配电柜100供电输入端；所述PDU102的供电输入端连接至所述双屏式配电柜100供电输出端；其中，

所述双屏式配电柜100，用于完成集装箱数据中心的供电接入和配电控制；

所述模块化UPS系统101，用于为集装箱数据中心中的电气设备提供短时不间断电源；

所述PDU102，采用双路电源输入/输出，用于为集装箱数据中心中的电气设备提供电力分配。

这里，UPS是一种以整流器、逆变器为主要组成部分的稳压稳频的交流电源，主要利用储能装置在市电中断或停电时给电气设备提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时UPS就是一台交流式电稳压器，同时它还向储能装置，如电池组充电；当市电中断或事故停电时，UPS立即将储能装置的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏；并且，UPS通常在电压过大和电压太低情况下都提供保护措施。

在实际应用中，不间断电源系统采用模块化UPS系统101实现；其中，所述模块化UPS系统101包括：模块化UPS及储能装置；所述模块化UPS系统101中，模块化UPS利用储能装置在市电中断或停电时给电气设备提供不间断的电力供应；所述模块化UPS采用了抽屉式、高智能多制式模块化设计，在线热插拔技术，实现在线更换、在线维护，降低了维护难度，实行零停机工作。

所述模块化UPS采用N+X并联冗余无线技术，其中，N表示使用的功率模块的数量，X表示冗余功率模块的数量，各功率模块可完全分离，可根据负载的实际情况，灵活调整功率模块的数量，以便于后续的扩容或减容；并且，模块化UPS具有一定的冗余，在某个功率模块故障的情况下，使用冗余功率模块替代故障的功率模块进行工作，从而能够使负载不间断工作。

在实际应用中，不间断电源系统也可以采用高压直流系统实现。

进一步地，所述配电系统10可采用发电机组作为备用电源，以提高供电的可靠性和灵活性，所述配电系统10还包括：所述发电机组103，用于为集装箱式数据中心中的电气设备提供供电。

在实际应用中，可根据实际需求配置发电机组103，由于集装箱式数据中心通常设置在室外，选择能防雨防晒的发电机组结构显得尤为重要，同时，也应该考虑室外的噪声对发电机组的影响，因此，本发明实施例采用方舱式柴油发电机组为集装箱式数据中心中的电气设备提供供电；所述方舱式柴油发电机组广泛应用于对环境保护有特殊要求的户外或室内需要防护降噪的场所，所述方舱式柴油发电机组在标准发电机组的基础上增加防音罩壳、进排风降噪装置和排气降噪装置，其主要特征是静音箱设置隔音和吸音层、进排风通道做降噪处理、排气采用工业型和住宅型消声器的组合，从而能够降低其高频段和低频段的噪声。

在实际应用中，为了节省集装箱式数据中心内部的空间，在设计上将配电的输入及输出部分集成在一个双屏式配电柜100中，以提高集装箱式数据中心的空间的利用率并减少运营成本。

所述双屏式配电柜100包括正面配电屏20、背面配电屏21，如图2所示，所述正面配电屏20及背面配电屏21均配置有开关元器件，本发明实施例可以根据实际需要配置正面配电屏20及背面配电屏21上的开关元器件数量，以及各个开关元器件的控制功能。

这里，所述配电系统10若采用两路市电，即第一路市电及第二路市电、发电机组103、模块化UPS系统101进行供电，则可以在双屏式配电柜的正面配电屏20配置第一开关元器件200及第二开关元器件201，相应的，根据负载数量在背面配电屏21配置多个开关元器件；其中，

所述第一开关元器件200，与第一路市电及第二路市电连接，用于控制第一路市电与第二路市电之间的自动切换；

所述第二开关元器件201，与所述第一开关元器件200的输出端及发电机组103连接，用于控制所述第一开关元器件200的输出端与发电机组103之间的自动切换，并输出一路电源给模块化UPS系统101供电。

这里，所述第二开关元器件201输出一路电源给模块化UPS系统101，经过模块化UPS系统101输出两路电源到背面配电屏21，输出的两路电源作为背面配电屏21的总输入，为集装箱式数据中心中的电气设备提供不间断电源。

这里，所述第二开关元器件201还可以根据集装箱式数据中心中的实际配置情况输出多路电源给辅助设备，例如，为制冷设备、消防设备等进行供电。

这里，当市电输入正常时，通过所述第一开关元器件200选择第一路市电或第二路市电进行供电；当其中一路市电停电或故障时，则通过所述第一开关元器件200自动切换到另一路市电进行供电；当第一路市电及第二路市电都停电或故障时，通过所述第二开关元器件201自动切换到发电机组103，启动发电机组103进行供电，从而能够满足集装箱式数据中心的供配电需求。

这里，当市电输入正常时，模块化UPS系统101将市电稳压后提供给负载，此时，模块化UPS系统101相当于一台交流式电稳压器，同时它还向储能装置充电；当第一路市电及第二路市电都停电或故障时，可以切换到发电机组103进行供电，在启动发电机组103进行供电时，由于切换及启动发电机组103需要一定的时间，而重要负载是不能断电工作的，因此，在切换及启动发电机组103期间，使用模块化UPS系统101为负载供电，所述模块化UPS系统101立即将储能装置的电能，通过逆变转换方式向负载继续供应交流电，从而不会因外部供电出现问题而导致负载运行中断，能够使负载不间断工作。

在实际应用中，开关元器件可采用电源切换开关(AutomaticTransferSwitch，ATS)实现。

这里，所述PDU102配置在承载电气设备的机柜上，用于为集装箱数据中心中的电气设备提供电力分配；所述PDU102通过工业插座/工业插头与双屏配电柜100中的背面配电屏的供电输出端进行连接，由于目前大多数负载一般采用双路供电，因此，所述PDU102也需要采用双路电源输入/输出，如图3所示，所述PDU102为双路电源输入、双路电源输出，所述背面配电屏21上的每个开关元器件控制两个插位，插位可采用C13或C19或国标三扁插座等样式，双屏配电柜100到工业插头/连接器30的电线缆31也跟实际情况进行裁剪，这样，机柜到双屏配电柜100的连接不会受到所述PDU102电线缆31长度的影响；并且，连接可靠、美观、节省空间，方便机柜内的布线和维护。

本发明实施例中，所述配电系统10中采用一个双屏式配电柜100即可满足集装箱式数据中心的配电需求，不仅集成化程度高而且运营成本低；并且，所述配电系统10中采用模块化UPS系统101提供不间断供电，能够根据负载的实际情况，灵活调整UPS的容量，以便于后续的扩容或减容。

基于上述配电系统10，本发明实施例还提供了一种基于上述配电系统10所实现的集装箱式数据中心，所述集装箱式数据中心至少包括上述配电系统10，所述配电系统10的具体组成结构以及实现原理，与图1、图2、图3所述的组成结构及原理相同。

具体实施中，如图4所示，本发明实施例的集装箱式数据中心还包括：主设备区40、辅助设备区41、冷通道42、热通道43，所述配电系统10位于所述主设备区40与所述辅助设备区41之间；其中，

所述主设备区40，用于存放机柜、管控柜、制冷设备；

其中，所述机柜内安装有信息技术设备，所述信息技术设备包括服务器、存储设备、网络通信设备等；所述管控柜用于现场及远程监控所述集装箱式数据中心的运行情况和进行所述集装箱式数据中心的日常维护管理；所述制冷设备，用于对集装箱式数据中心内部进行制冷；

所述辅助设备区41，用于存放消防设备、通信接入设备、安全防范设备、智能控制照明设备、湿度控制设备等；

其中，所述通信接入设备与所述网络通信设备连接，用于实现集装箱式数据中心与外部网络进行数据通信与传输；

冷通道42，面向制冷设备的输出管道；

热通道43，面向制冷设备的回风管道。

这里，机柜前端组成的行空间称为冷通道，热空气输出的行空间称为热通道。

这里，若所述配电系统10中包括发电机组103，则可以根据实际情况将所述发电机组103集成在集装箱式数据中心中，或将所述发电机组103固定在集装箱式数据中心外的工地底座上，并将所述发电机组103的动力电缆连接到配电系统10中的双屏配电柜100上，将所述发电机组103的接地线连接到接入地网，这样，可实现集装箱式数据中心的快速部署，并提高集装箱式数据中心独立长时间供电能力，扩展集装箱式数据中心的使用范围。

这里，所述集装箱式数据中心的规格可以根据需要设置，例如，为了统一集装箱式的大小，可以采用20英尺、40英尺等标准尺寸的集装箱式数据中心，也可以根据设置的环境和位置选择合适的尺寸。本发明所述集装箱式数据中心，由于其内部配电系统的集成度高，因此，可选用20英尺的标准集装箱作为设备的载体，以便于运输和使用。

这里，所述集装箱式数据中心通过配电接口将市电及发电机组的供电引入到所述配电系统10中的双屏配电柜100，如图5所示，所述配电接口位于所述集装箱式数据中心的集装箱体的侧壁上，上方左侧的三个接口分别引入第一路市电、第二路市电、发电机组供电，上方右侧上下两排接口为网线接口。

本发明所述的方法并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其它的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种配电系统，应用于集装箱式数据中心，其特征在于，所述配电系统包括：双屏式配电柜、模块化不间断电源系统、电源分配管理器；所述模块化UPS系统集成于所述双屏式配电柜中，所述模块化UPS系统的供电输出端连接至所述双屏式配电柜供电输入端；所述PDU的供电输入端连接至所述双屏式配电柜供电输出端；其中，

所述双屏式配电柜，用于完成集装箱数据中心的供电接入和配电控制；

所述模块化不间断电源系统，用于为集装箱数据中心中的电气设备提供短时不间断电源；

所述电源分配管理器，采用双路电源输入/输出，用于为集装箱数据中心中的电气设备提供电力分配。

2.根据权利要求1所述的配电系统，其特征在于，所述配电系统还包括：

所述发电机组，用于为集装箱式数据中心中的电气设备提供供电。

3.根据权利要求2所述的配电系统，其特征在于，所述双屏式配电柜包括正面配电屏、背面配电屏；其中，

所述正面配电屏配置有第一开关元器件及第二开关元器件；

所述第一开关元器件，与第一路市电及第二路市电连接，用于控制第一路市电与第二路市电之间的自动切换；

所述第二开关元器件，与所述第一开关元器件的输出端及发电机组连接，用于控制所述第一开关元器件的输出端与发电机组之间的自动切换，并输出一路电源给不间断电源系统供电。

4.一种集装箱式数据中心，其特征在于，所述集装箱式数据中心包括权利要求1至3任一项所述的配电系统。

5.根据权利要求4所述的集装箱式数据中心，其特征在于，所述集装箱数据中心还包括：主设备区、辅助设备区、冷通道、热通道；所述配电系统位于所述主设备区与所述辅助设备区之间；其中，

所述主设备区，用于存放机柜、管控柜、制冷设备；

所述辅助设备区，用于存放消防设备、通信接入设备、安全防范设备、智能控制照明设备、湿度控制设备；

所述冷通道，面向制冷设备的输出管道；

所述热通道，面向制冷设备的回风管道。

6.根据权利要求5所述的集装箱式数据中心，其特征在于，所述机柜内安装有信息技术设备；所述信息技术设备包括服务器、存储设备、网络通信设备。

7.根据权利要求5所述的集装箱式数据中心，其特征在于，所述管控柜，用于现场及远程监控所述集装箱式数据中心的运行情况和进行所述集装箱式数据中心的日常维护管理。

8.根据权利要求5所述的集装箱式数据中心，其特征在于，所述制冷设备，用于对集装箱式数据中心内部进行制冷。

9.根据权利要求6至8任一项所述的集装箱式数据中心，其特征在于，所述通信接入设备与所述网络通信设备连接，用于实现集装箱式数据中心与外部网络进行数据通信与传输。