机房配电系统供电保障意义

发布时间:

2024-04-16

  从大型数据中心、企业及企业信息中心机房到边缘计算中心,万物互联的5G时代已经到来。机房配电的正常运行必须依靠良好的供配电系统。在该系统中,不仅要解决计算机设备的功耗问题,还要解决其他辅助设备的供配电,以保证计算机设备的正常运行。机房配电系统根据计算机的性能、用途和运行方式(是否连接)分为a、B、C三级(见下表)。

  对于机房配电系统来说,提供纯净不间断的电源是非常重要的。公用电网经常出现电压自发变化,甚至供电中断;有效的解决方案是使用UPS来保证供电的连续稳定,滤除瞬态和谐波输出的纯电源。普遍的认识是“一般来说,除了偶尔停电外,市电供电是连续不断的。”。实际上,我国电源质量标准有如下定义;事实上,有些地区经常达不到这个标准,仍然供电,有时甚至是家用灯泡也无法带来的低电压。

  市政电力系统作为公共电网,连接着大量负载和各类负载。一些功率灵敏度高、容量大、开关电源等负载,不仅从电网获取电能,还会反过来影响电网本身,恶化电网或当地电网的供电质量,造成电网失真。市电电压波形或频率漂移。地震、雷击、输变电系统短路或短路等自然事件和人为事故往往会导致电能质量问题。对于机房内的计算机系统和精密仪器设备,可能干扰或破坏机房运行的电能质量问题如下:

  电源浪涌:输出电压有效值高于额定值的110%,持续时间为一个或几个周期。浪涌主要是由于与电网相连的大型用电设备停机时电网突然卸荷而产生的高电压。

  高压尖峰:峰值为6000V,持续时间为千分之一秒到一秒(10ms)的电压。这主要是由于雷击、电弧放电、静电放电或大型电气设备的开关操作。

  开关瞬变:峰值电压高达20000V的脉冲电压,但持续时间在1/1/M到1/10000秒之间。主要原因和可能的损坏与高压尖脉冲相似,但解决方法会有差异。

  电源暂降:市电有效值在额定值的80%~85%之间的低电压状态,持续时间达到一到几个周期。这个问题可能是由大型设备启动、大型电机启动或大型电力变压器接入引起的。

  电气线路噪声:指射频干扰(RFI)和电磁干扰(EFI)等高频干扰。电机的运行、继电器的动作、电机控制器的工作、广播发射、微波辐射、电风暴都会引起线路噪声干扰。

  频率变化:市电频率变化大于3Hz。这主要是由于应急发电机运行不稳定或电源频率不稳定造成的。

  持续低电压(掉电):市电有效值低于额定值,持续时间长。原因:大型设备启动应用、主电源线路切换、大型电机启动、线路过载。

  市电中断(电源故障1):市电中断并持续至少两个周期到几个小时的情况。原因:线路断路器跳闸、市政供电中断、电网故障。

  对于机房中的计算机和服务器,显示器和主机需要正常供电。尤其是内存对电源的要求更高。存储器是一种依靠电能的存储设备。需要不断刷新以保持存储内容;一旦断电,保存的内容将立即消失;如果异常断电,内存中的信息不会保存到硬盘等存储设备中,会导致信息完全丢失或不完整而失去价值,从而浪费大量工作精力、时间,甚至造成巨大的经济损失。如果UNIX操作系统异常关闭,内存中的系统信息不会写回硬盘,可能会导致系统崩溃,无法再次启动。另外,机房的硬盘虽然是磁存储介质,不会因为断电而丢失信息,但是突然断电会在读写过程中损坏硬盘的物理磁头,或者系统文件在维护文件系统时会造成文件分配表错误,导致整个硬盘报废。此外,现有的大多数操作系统都可以设置虚拟内存。由于突然断电,系统来不及取消虚拟内存,导致硬盘中出现“信息碎片”,不仅浪费了硬盘的存储空间,还会导致机器运行缓慢。电脑电源是整流电源,电压过高可能会导致整流器烧毁。电压尖峰、瞬态过压和电源噪声等干扰可能会通过整流器进入主板,影响机器的正常运行,甚至烧毁主线。总之,电源问题是计算机工作的一大威胁。然而,随着计算机和网络的日益重要和广泛的应用,安全可靠的供电已成为网络设计人员和管理人员面临的重要问题。

  机房UPS供电系统实现了不停电的供电系统。一旦电源被切断,备用电源将继续为原负载供电,几乎没有断点。机房采用UPS电源可以大大提高供电的可靠性。备用电源和带载电源保持锁相,即电压、频率、相位相同。机房UPS电源电压和频率范围宽,通过双转换过程输出纯电源;即使电源超出输入范围,UPS电源也会切换到电池模式,切换电源时不会中断供电,不会产生强电弧干扰;服务器不会丢失信息和数据,保护计算机设备,尤其是硬盘。

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