2019年1月25日第36卷第1期Telecom Power TechnologyＪａｎ． ２５，２０１９，Ｖｏｌ． ３６ Ｎｏ． １ ｄｏｉ：１０．１９３９９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｔｐｔ．２０１９．０１．０４４设计应用数据中心供配电系统规划设计中的若干关注事项（一）魏中磊1，顾 飞2，倪宇军3，田 密4，杨 政4（1.杭州云之鼎数据科技有限公司，浙江 杭州 310000；2.浙江核新同花顺网络信息股份有限公司，浙江 杭州 310023； 3.杭州山脉通信有限公司，浙江 杭州 310014；4.华信咨询设计研究院有限公司，浙江 杭州 310014）摘要：供配电系统是数据中心可用性的基础，属于数据中心的核心。数据中心要求供电可靠、先进、高质量，还需要从全生命周期考虑工程的可分期性、供电系统的简洁灵活性及运维的可用性。随着数据中心行业的快速发展，要求行业技术发展和经验积累加快。因此，重点阐述数据中心供配电系统在规划设计中的若干关注事项，以供参考。关键词：数据中心；供配电系统；规划设计Some Concerns in the Planning and Design of Power Supply and Distribution System in Data Center (1)WEI Zhong-lei1，GU Fei2，NI Yu-jun3，TIAN Mi4，YANG Zheng4（1. Hangzhou Cloud Tripod Data Technology Co.，Ltd.， Hangzhou 310000，China； 2. Hithink Royal Flush Information Network Co.，Ltd.，Hangzhou 310023，China； 3. Hangzhou Shanmai Communication Co.，Ltd.，Hangzhou 310014，China； 4. Huaxin Consulting Co.，Ltd.，Hangzhou 310014，China）Abstract：Power supply and distribution system is the basis of availability of data center，which belongs to the core of data center. Data center requires reliable, advanced and high-quality power supply. It also needs to consider the phased nature of the project，the concise flexibility of the power supply system and the usability of operation and maintenance from the whole life cycle. With the rapid development of the data center industry，it is required that the technology development and experience accumulation of the industry be accelerated. Therefore，this paper focuses on some matters needing attention in the planning and design of data center power supply and distribution system for reference.Key words：data center；power supply and distribution system；planning and design0 引 言942和BICSI002为美国标准，前者是由美国国家标准近些年随着各行业对网络数据量需求的爆发式增学会（ANSI）批准颁布的“数据中心电信基础设施标长，数据中心行业发展迅速，数据中心建设规模不断扩准”，后者为“数据中心设计与实施的最佳实践”；大。据统计，2013年到2017年底，我国在用数据中心BSEN50600为欧洲颁布的“数据中心基础设施标准”。机架总体规模达到166万架，总体数量达到1 844个，在这些标准中，因TIA-942颁布较早，影响比较广泛。规划在建数据中心规模107万架，数量463个[1]。大量随着GB 50174-2017《数据中心设计规范》新国标的生的数据中心在短时间内建设完成，从规划设计到建设、效执行，国内数据中心均按照该标准执行，一些大型使用维护，不可避免会发现项目中存在的一些问题。供数据中心也参考了一些国际标准。配电系统是数据中心规划设计的关键部分之一，本文就数据中心供配电相关的设计标准非常多，如近期数据中心供配电系统规划设计中若干关注事项展开。由“中国工程建设标准化协会”发布了T/CECS 486-2017《数据中心供配电设计规程》[2]。该规程是在GB 1 数据中心供配电设计标准及要求50174-2017的基础上根据数据中心供配电系统的特点目前，国内外数据中心设计标准主要有TIA-942、编制的，适用于供电电压20 kV及以下的数据中心供BICSI002、BSEN50600以及GB 50174。其中，TIA-配电系统。它从供电电源至配电末端，全面规范了数据中心供配电系统的设计过程[3-4]。GB 50174-2017将数据中心的基础设施按照“容收稿日期：2018-10-22作者简介：魏中磊（1985-），男，山东巨野人，硕士，工程师，错系统”“冗余系统”“基本系统”划分为三级——A主要研究方向为数据中心基础设施的咨询、规划、设计与建设；级、B级、C级。A级数据中心涵盖B级和C级数据顾 飞（1983-），男，浙江杭州人，学士，工程师，主要研究中心的性能要求，且比B级和C级数据中心的性能要方向为数据中心基础设施的建设与维护；倪宇军（1984-），男，浙江诸暨人，学士，工程师，主要研究求更高。方向为数据中心基础设施的咨询、规划、设计与建设；田 密（1986-），男，湖北仙桃人，硕士，工程师，主要研究2 数据中心供配电系统方向为数据中心基础设施的咨询、规划、设计与建设；杨 政（19-），男，浙江杭州人，学士，工程师，主要研究2.1 数据中心供配电系统组成方向为数据中心基础设施的咨询、规划、设计与建设。一般数据中心供配电系统主要包括中压配电系统、· １２０ · 魏中磊，等：数据中心供配电系统规划设计中的 Telecom Power Technology 2019年1月25日第36卷第1期若干关注事项Ｊａｎ． ２５，２０１９，Ｖｏｌ． ３６ Ｎｏ． １ 备用电源系统、低压配电系统、不间断电源系统、弱电统为IT、空调及公共设施供电，不间断电源系统选择交系统和建筑电气（照明、通风、消防、防雷接地等）。 流UPS系统，不间断电源系统也可以选择高压直流和数据中心根据总用电规模和要求，确定各个子系统的选混合供电系统（高压直流与市电或UPS与市电）。弱择及配置。图1为某大型数据中心供配电系统框图，该电系统主要包括动力和环境监控系统、安防系统和综合数据中心电力容量为10 MVA，中压系统为10 kV配电，布线系统等。建筑电气配电主要包括数据中心所需的照备用电源选择10 kV柴油发电机组，0.4 kV低压配电系明、通风、消防电气和防雷接地等。图1 某大型数据中心供配电系统框图2.2 数据中心供配电系统规划设计的要求第一，工程的可分期性。因数据中心需求的不确数据中心供配电系统规划设计应满足以下基本 定性和对业务发展预估的不准确等，许多数据中心一要求。般都不是一步建设到位的。数据中心建设可以采用分第一，供配电系统安全可靠。数据中心的供配电栋、分层或分机房模块建设。这就要求规划设计时需系统可以看作是人体的“心血管系统”，保障数据中要考虑功能分期实施时，对设备、材料的选择及施工心供配电系统的安全可靠，是实现数据中心可用性的工艺的处理提出要求。例如，UPS分期建设中，部分基础。负载规划为后期UPS带载，但必须本期上电，并至后第二，电源质量性能良好。供配电系统规划设计期UPS完工后再割接。在设计和施工中，应综合此类中除了对市电引入有一定要求外，还需要保障末端设负载的配电电缆及断路器等，考虑本期及后期需求，备供电电源质量性能良好、免受外界干扰，在市电失避免重复施工或过多的冗余浪费。电的情况（系统要求的时间内）也能保障末端设备必第二，供配电系统简洁、灵活。数据中心供配电要的供电。系统规划应具有前瞻性，设计应具有简洁、灵活性。第三，配电系统先进实用。数据中心配电系统应因数据中心发展的不确定性，在规划阶段应考虑远期采用先进成熟的技术和设备，保证数据中心供配电系发展并预留适度的余量，保证数据中心的可发展性。统的安全可靠，并能保证数据中心末端使用高性能的设计中应保证系统的简洁，不过分冗余拖沓，尽量减电源。数据中心配电系统的先进实用也是节约资源、少供电的级数。数据中心需求多变，供配电系统设计保护环境构建绿色建筑的要求。中需尽量考虑模块化设计，便于快速扩容电力设施，从数据中心全生命周期考虑，供配电系统规划设满足数据中心的灵活发展。计中还需要关注以下内容。 （下转第126页）· １２１ · 2019年1月25日第36卷第1期Telecom Power TechnologyＪａｎ． ２５，２０１９，Ｖｏｌ． ３６ Ｎｏ． １ =f9i∑Ij−I*（2）若故障点位于相邻两个监测点确定的区段外，j=1j （2）则这两个监测点的电流波形相似且极性相同。其中，Ij为第j个区段依据上传的电流信息计算的相邻两个电流监测点所获取的暂态电流波形依据开关函数，I*j为第j个区段状态值。依据遗传算法求解式（3）求取相关系数：式（2），得各区段的故障状态信息。T3 小电流接地系统单相接地区段定位方法 ρ∫0iu(t)id(t)dtud=∫Ti2T2 （3）0u(t)dt∫0id(t)dt图6中E为主网电源，DG由式（3）可知，0≤|ρ1、DG2为分布式电源。ud|≤1，ρud＞0表示两个1～6装设馈线终端单元FTU，可采集暂态电流信息，波形极性相同，|ρud|越大，表明iu(t)与id(t)波形相似度并能够实现与主站以及相邻FTU的通信。越高。设定门槛值ρT∈[0.4,0.6]。当|ρud|≥ρT，表示DG波形相似度较大；反之，波形相似度较小。1F4 结 论E123456单相接地故障特征与接地方式联系密切。当系统DG2为大电流接地方式时，故障定位方法与相间故障相同；FTU1FTU2FTU3FTU4FTU5FTU6当系统为小电流接地方式时，需要采集暂态电流。由对等网络于暂态过程持续时间较短，该过程中分布式电源低电压穿越控制策略还未起作用，因此分布式电源支路可视为开路。主动配电网单相接地故障定位有利于缩短主站停电时间，提高配网运行可靠性。图6 单相接地区段定位图 参考文献：依据前文所分析的主动配电网单相接地暂态故障[1] 刘 健，张小庆，同向前，等．含分布式电源配电网的特性，各监测点所采集的零序暂态电流波形满足以下故障定位[J].电力系统自动化，2013，37（2）：36-42.特征：[2] 周 湶，郑柏林，廖瑞金，等．基于粒子群和差分进化（1）若故障点位于相邻两个监测点确定的区段内，算法的含分布式电源的配电网故障区段定位[J]．电力则这两个监测点的电流波形不相似且极性相反；系统保护与控制，2013，41（4）：33-37.（上接第121页）参考文献：第三，运维的可用性。数据中心建设完成交付运[1] 数据中心（2018年）[EB/OL].（2018-11-12）[2018- 行并由运维人员长期维护。在数据中心的规划设计阶段，应该考虑实际运维需求，减少验收交付后因运维11-15].http://www.caict.ac.cn/kxyj/qwfb/bps/201810/不便进行的改造，如辅助区库房的插座设置，值班室t20181016_186900.htm.内用电容量的预留等。设计中特别需要说明的情况，[2] GB 50174-2017 数据中心设计规范[S].北京：中国计划如有些设计或对设备组间运行条件有要求，或对设备出版社，2017.的启动、运行有特殊规定等，均需要在规划设计中与[3] T/CECS 486-2017 数据中心供配电设计规程[S].北京：业主相关维护部门沟通协调。中国计划出版社，2017.（下文见2019年第三期“数据中心供配电系统规划设[4] 叶向阳.《数据中心供配电设计规程》T/CECS486—计中的若干关注事项（二）”）2017解读[J].工程建设标准化，2017，（12）：24-25.· １２６ ·
