黃金搭檔 - 配電柜與UPS不間斷電源
在當(dāng)今數(shù)字化時(shí)代,數(shù)據(jù)中心扮演著至關(guān)重要的角色,堪稱是數(shù)字世界的“心臟”。它就像是一個(gè)巨大的智能倉庫,承擔(dān)著存儲(chǔ)、處理海量數(shù)據(jù)的重任,我們?nèi)粘J褂玫母鞣N互聯(lián)網(wǎng)服務(wù),比如線上辦公、網(wǎng)絡(luò)購物、視頻娛樂、遠(yuǎn)程教育等等,背后都離不開數(shù)據(jù)中心對數(shù)據(jù)的管理和運(yùn)算支持。
而數(shù)據(jù)中心內(nèi)部有著眾多的服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備以及各類網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備等,這些設(shè)備對電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和持續(xù)性有著極高的要求。服務(wù)器需要持續(xù)不斷地運(yùn)行來保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理和傳輸,如果電力供應(yīng)出現(xiàn)哪怕是短暫的中斷,正在進(jìn)行的數(shù)據(jù)處理任務(wù)就可能被迫中斷,導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失或者出現(xiàn)錯(cuò)誤,就好比正在流水線上組裝的精密產(chǎn)品,突然停電了,那半成品可能就報(bào)廢了,后續(xù)還得花費(fèi)大量時(shí)間和精力去修復(fù)或者重新處理。并且,頻繁的電力波動(dòng)也會(huì)影響這些設(shè)備的使用壽命,加速硬件老化,增加故障發(fā)生的概率,進(jìn)而影響整個(gè)數(shù)據(jù)中心的正常運(yùn)行,影響到依靠其提供服務(wù)的千千萬萬的用戶體驗(yàn)。

市電,也就是我們?nèi)粘I钪杏晒╇姴块T提供的公共電力,雖然能夠滿足大多數(shù)普通場所和設(shè)備的用電需求,但對于數(shù)據(jù)中心這樣對電力要求苛刻的場所來說,卻存在不少問題。
一方面,市電可能會(huì)出現(xiàn)斷電的情況。這可能是由于自然災(zāi)害,比如暴風(fēng)雨、地震等破壞了供電線路;也可能是供電系統(tǒng)本身出現(xiàn)故障,像是變電站設(shè)備故障、輸電線路檢修等原因?qū)е?。哪怕是短暫的斷電,對于?shù)據(jù)中心而言都是難以承受的,就像前文所說,會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失、設(shè)備異常等后果。
另一方面,市電的電壓往往并不穩(wěn)定,存在波動(dòng)現(xiàn)象。例如,在用電高峰時(shí)段,由于大量電器同時(shí)使用,電網(wǎng)負(fù)載過大,就可能導(dǎo)致電壓下降,出現(xiàn)電壓跌落(Sag or Brownout)的情況。
另外,市電還可能存在頻率偏移(Frequency Variation)的問題,也就是市電頻率的變化超過3HZ以上,這通常是由于應(yīng)急發(fā)電機(jī)的不穩(wěn)定運(yùn)行或由頻率不穩(wěn)定的電源供電所致,同樣會(huì)影響到數(shù)據(jù)中心設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。
在數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行過程中,市電突然中斷是一個(gè)極具威脅性的狀況。當(dāng)市電正常供應(yīng)時(shí),UPS會(huì)一邊將市電進(jìn)行相應(yīng)處理后為數(shù)據(jù)中心的各類設(shè)備供電,一邊給自身的電池進(jìn)行充電,時(shí)刻準(zhǔn)備應(yīng)對市電可能出現(xiàn)的問題。一旦市電毫無預(yù)兆地中斷了,UPS能夠憑借其先進(jìn)的自動(dòng)切換機(jī)制,在極短的時(shí)間內(nèi)迅速從市電供電模式切換到依靠自身儲(chǔ)存電能的電池供電模式,無縫銜接繼續(xù)為數(shù)據(jù)中心里的服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備等關(guān)鍵設(shè)備持續(xù)供電。

市電所提供的電壓往往存在不穩(wěn)定的情況,而這對于數(shù)據(jù)中心里那些精密的設(shè)備而言,是不容忽視的隱患。這時(shí)候,UPS的電壓調(diào)節(jié)與濾波功能就派上用場了。
首先,在電壓調(diào)節(jié)方面,UPS能夠?qū)κ须娸斎氲碾妷哼M(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測,無論市電電壓是因?yàn)橛秒姼叻鍟r(shí)段電網(wǎng)負(fù)載過大出現(xiàn)電壓下降,形成電壓跌落的情況,還是在一些特殊情況下產(chǎn)生電壓浪涌,又或者出現(xiàn)欠電壓、過電壓等各種偏離正常額定值的現(xiàn)象,UPS內(nèi)置的穩(wěn)壓系統(tǒng)都會(huì)立即啟動(dòng),通過其先進(jìn)的電子調(diào)壓電路等技術(shù)手段,對電壓進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)節(jié),將輸出給數(shù)據(jù)中心設(shè)備的電壓穩(wěn)定在合適的范圍之內(nèi),確保設(shè)備能夠在穩(wěn)定的電壓環(huán)境下正常運(yùn)行,避免因電壓異常造成硬件提前老化、文件數(shù)據(jù)丟失以及關(guān)鍵部位被破壞等問題。
同時(shí),UPS還具備濾波功能,市電中的電能在傳輸過程中,由于發(fā)電設(shè)備自身以及電網(wǎng)中各類非線性負(fù)載的影響,會(huì)產(chǎn)生諧波等干擾因素,使電壓的波形出現(xiàn)失真情況,這些諧波就像是隱藏在暗處的“破壞分子”,會(huì)降低發(fā)電、輸變電設(shè)備的效率,影響數(shù)據(jù)中心里各種電氣設(shè)備正常工作,甚至可能引起局部諧振,放大危害,導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作、電氣測量儀表計(jì)量不準(zhǔn)確等不良后果。而UPS可以憑借自身的濾波裝置,將這些諧波等干擾因素有效地過濾掉,使得輸出的電源波形更加接近純凈的正弦波,為數(shù)據(jù)中心的設(shè)備營造一個(gè)優(yōu)質(zhì)、干凈的電源環(huán)境,保障設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行以及數(shù)據(jù)處理、傳輸?shù)裙ぷ鞯臏?zhǔn)確性和高效性。

在數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行中,保障供電連續(xù)性是至關(guān)重要的。UPS與配電柜搭配使用,能很好地應(yīng)對市電可能出現(xiàn)的各種問題。當(dāng)市電正常時(shí),UPS會(huì)對市電進(jìn)行處理后為數(shù)據(jù)中心設(shè)備供電,同時(shí)自身電池處于充電備用狀態(tài);而配電柜則負(fù)責(zé)將電能合理分配到各個(gè)需要用電的區(qū)域及設(shè)備上。
一旦市電出現(xiàn)斷電等故障,UPS能夠迅速切換到電池供電模式,實(shí)現(xiàn)無縫銜接,繼續(xù)為設(shè)備提供電力支持。此時(shí),配電柜的作用就凸顯出來了,它可以保證UPS輸出的電能準(zhǔn)確無誤地傳輸?shù)礁鞣?wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備等,使得整個(gè)數(shù)據(jù)中心的設(shè)備依然能夠維持不間斷運(yùn)行。就好比一場接力比賽,UPS接過市電中斷的“接力棒”,而配電柜則保障電能在后續(xù)傳輸過程中不會(huì)“掉棒”,它們相互配合,共同守護(hù)數(shù)據(jù)中心的供電穩(wěn)定,讓數(shù)據(jù)的處理、存儲(chǔ)以及傳輸?shù)裙ぷ鞫寄艹掷m(xù)進(jìn)行,避免因電力中斷造成的數(shù)據(jù)丟失、業(yè)務(wù)停滯等嚴(yán)重后果。

配電柜在數(shù)據(jù)中心的電力管理方面起著關(guān)鍵作用,它可以根據(jù)UPS的輸出能力來合理分配負(fù)載。不同的設(shè)備對電力的需求不同,比如高性能服務(wù)器可能需要較大功率的電能供應(yīng),而一些輔助設(shè)備則功率需求相對較小,配電柜能夠通過合理布局線路以及設(shè)置不同規(guī)格的開關(guān)等元件,將UPS輸出的電能精準(zhǔn)地分配到各個(gè)對應(yīng)的設(shè)備支路,確保每臺(tái)設(shè)備都能獲得合適的電量,避免出現(xiàn)部分設(shè)備過載、部分設(shè)備電力不足的情況。
同時(shí),配電柜還具備完善的保護(hù)機(jī)制,當(dāng)電路中出現(xiàn)過載、短路等故障,或者電壓出現(xiàn)異常波動(dòng)時(shí),配電柜中的斷路器等保護(hù)裝置能夠迅速響應(yīng),及時(shí)切斷故障電路,防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大對設(shè)備造成更大的損害。而UPS自身也有著對電壓調(diào)節(jié)、濾波以及過載保護(hù)等功能,它可以對市電或者電池輸出的電能進(jìn)行優(yōu)化處理,保障輸出電能的質(zhì)量。二者相互配合,全方位地保護(hù)數(shù)據(jù)中心的設(shè)備和數(shù)據(jù)安全,就如同為數(shù)據(jù)中心的供電系統(tǒng)穿上了“雙重鎧甲”,大大降低了因電力問題導(dǎo)致設(shè)備損壞、數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)。
通過配電柜,運(yùn)維人員可以集中管控連接UPS的各路電路。配電柜通常有著清晰的線路布局和標(biāo)識(shí),方便運(yùn)維人員了解每一條支路對應(yīng)的設(shè)備以及電力供應(yīng)情況。在進(jìn)行日常維護(hù)、檢修以及根據(jù)實(shí)際需求對供電系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整時(shí),只需要在配電柜處就可以對相關(guān)電路進(jìn)行操作,例如斷開某條支路進(jìn)行設(shè)備檢修、調(diào)整負(fù)載分配等,無需對每一臺(tái)設(shè)備單獨(dú)去操作其供電線路,極大地提高了管理效率,降低了維護(hù)成本。
而且,如今很多配電柜還具備智能監(jiān)測功能,能夠?qū)崟r(shí)采集并反饋電壓、電流、功率等電力參數(shù)信息到監(jiān)控系統(tǒng)中,運(yùn)維人員可以借助監(jiān)控平臺(tái),結(jié)合UPS自身的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù),更加全面地掌握整個(gè)供電系統(tǒng)的情況。一旦發(fā)現(xiàn)異常,能迅速定位問題所在,及時(shí)采取措施進(jìn)行修復(fù)和處理,保障數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行,讓整個(gè)數(shù)據(jù)中心的運(yùn)維管理工作變得更加有條不紊。

某知名互聯(lián)網(wǎng)企業(yè),其數(shù)據(jù)中心規(guī)模龐大,承載著數(shù)億用戶的信息存儲(chǔ)、各類網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的運(yùn)算處理等關(guān)鍵任務(wù)。該數(shù)據(jù)中心配備了多套大功率的在線式UPS,并搭配了智能化的配電柜。
在日常運(yùn)行中,市電偶爾會(huì)因周邊區(qū)域電網(wǎng)升級改造出現(xiàn)短暫斷電情況。每當(dāng)此時(shí),UPS立即無縫切換至電池供電模式,持續(xù)穩(wěn)定地輸出純凈電能,而配電柜憑借其精準(zhǔn)的電能分配功能,將UPS輸出的電能準(zhǔn)確無誤地傳送到各個(gè)服務(wù)器機(jī)柜、存儲(chǔ)設(shè)備區(qū)以及網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備區(qū)等,確保所有設(shè)備都能不間斷運(yùn)行。例如,在一次長達(dá)30分鐘的市電斷電過程中,整個(gè)數(shù)據(jù)中心的核心業(yè)務(wù),如用戶實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、在線視頻播放服務(wù)等,絲毫未受到影響,沒有出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失或者服務(wù)中斷的現(xiàn)象,完美保障了數(shù)據(jù)中心的可靠性,也為廣大用戶提供了流暢的使用體驗(yàn)。
同時(shí),配電柜的智能監(jiān)測功能實(shí)時(shí)將各支路的電壓、電流等參數(shù)反饋給運(yùn)維團(tuán)隊(duì),運(yùn)維人員可以結(jié)合UPS的運(yùn)行狀態(tài),提前做好市電恢復(fù)后的切換準(zhǔn)備以及后續(xù)的設(shè)備檢查等工作,使得整個(gè)供電系統(tǒng)的維護(hù)和管理十分高效。

對于金融行業(yè)而言,數(shù)據(jù)的安全性和業(yè)務(wù)的連續(xù)性至關(guān)重要。這家中型金融機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)中心選用了在線互動(dòng)式UPS與配電柜相搭配的方案。
在日常運(yùn)營中,市電電壓會(huì)因周邊用電高峰等因素出現(xiàn)波動(dòng),在線互動(dòng)式UPS發(fā)揮了良好的電壓調(diào)節(jié)與濾波功能,對市電進(jìn)行優(yōu)化后再輸出電能。配電柜則根據(jù)不同業(yè)務(wù)區(qū)域設(shè)備的功率需求,合理分配電能,像交易服務(wù)器所在區(qū)域,配電柜為其分配了足額且穩(wěn)定的電量,保障交易業(yè)務(wù)能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地進(jìn)行。
有一次,因附近一處電力設(shè)施突發(fā)故障,市電出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的電壓浪涌,UPS及時(shí)對電壓進(jìn)行了調(diào)節(jié),并通過配電柜將穩(wěn)定的電能輸送至各設(shè)備,有效避免了設(shè)備因電壓異常受損,讓諸如網(wǎng)上銀行轉(zhuǎn)賬、理財(cái)交易等重要金融服務(wù)得以持續(xù)開展,沒有出現(xiàn)任何因電力問題導(dǎo)致的交易卡頓或者數(shù)據(jù)錯(cuò)誤情況,充分彰顯了UPS與配電柜搭配使用在保障數(shù)據(jù)中心穩(wěn)定運(yùn)行方面的良好效果。
對于大型數(shù)據(jù)中心,設(shè)備眾多且對供電連續(xù)性和電能質(zhì)量要求極高,通常建議選擇大功率、高性能的在線式UPS,搭配具備大容量、多支路且智能化程度高的配電柜,這樣才能滿足海量設(shè)備的用電需求,同時(shí)方便對復(fù)雜的供電線路進(jìn)行精準(zhǔn)管理和監(jiān)控。例如,像那些服務(wù)全球用戶的超大型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的數(shù)據(jù)中心,要保障數(shù)以萬計(jì)的服務(wù)器等設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行,就必須采用這種高標(biāo)準(zhǔn)的搭配組合。
而中型數(shù)據(jù)中心,可根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)對電力的敏感程度,選擇在線互動(dòng)式UPS或者性能稍好的離線式UPS,配電柜則要能滿足分區(qū)合理、負(fù)載分配靈活的要求,確保能應(yīng)對不同區(qū)域、不同功率設(shè)備的供電需求,像中型企業(yè)的數(shù)據(jù)中心或者學(xué)校的機(jī)房等場景適用此類搭配。
小型數(shù)據(jù)中心,由于設(shè)備相對較少、功率需求不大,從成本角度考慮,離線式UPS搭配功能相對基礎(chǔ)但實(shí)用的配電柜即可,能保障基本的斷電保護(hù)和電能分配功能,滿足如小型電商企業(yè)、小型辦公場所機(jī)房等的用電需求。

在選擇UPS和配電柜搭配時(shí),要對數(shù)據(jù)中心內(nèi)所有設(shè)備的功率進(jìn)行詳細(xì)統(tǒng)計(jì)和分析。比如,服務(wù)器如果是高性能、高功率的型號(hào),就需要UPS有足夠的輸出功率來支撐,配電柜也要有相應(yīng)的支路能承載大電流,確保電能穩(wěn)定輸送到這些高功率設(shè)備上;對于功率較小的輔助設(shè)備,配電柜可以設(shè)置不同規(guī)格的支路進(jìn)行合理分配,避免大馬拉小車或者小馬拉大車的情況出現(xiàn),保障整體供電系統(tǒng)的高效與安全。

數(shù)據(jù)中心通常會(huì)隨著業(yè)務(wù)發(fā)展進(jìn)行設(shè)備擴(kuò)充和升級,所以在選擇UPS與配電柜搭配時(shí),要預(yù)留一定的擴(kuò)展空間。例如,配電柜的支路數(shù)量、容量要考慮到未來新增服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備等的用電接入;UPS的功率也要具備一定的冗余,方便后續(xù)增加負(fù)載時(shí)仍能穩(wěn)定供電,避免因業(yè)務(wù)拓展而頻繁更換設(shè)備,增加成本和影響數(shù)據(jù)中心的正常運(yùn)行。


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