IDC机房高可用性双总线供电结构的技术研究

图2

4. 改造方案（备注：红色线代表市电1、绿色线代表市电2、黑色线代表柴油机电力）：
　　
　　针对该机房现况和改造要求，拟定几种方案比较如下：
　　
　　? 方案A：实现“双UPS系统的双总线”结构的供配电模式，其示意图见图3，该方式是将容量相等、组合方式相同的两套UPS系统，相互线路独立、全容量互备的供电方式直到机架：

　　
　　图3

? 方案B：实现“单UPS系统+AC+集中式STS的双总线”结构的供配电模式，其示意图见图4；

图4

? 方案C：实现“单UPS系统+AC+机架模块化STS的双总线”结构的供配电模式，其示意图见图5；

图5

5. 三种方案的优缺点比较（见下表4）：

　　6. 双电源互切间隔的技术要求：
　　
　　1) 对于服务器等计算机类的负载设备，其电性能的指标要求并不高，但为屏蔽单点故障，其对双电源之间的互切时间间隔有着严格要求，具体参数要求见下表5：
　　

　　2) IT设备输入电压与时间关系的参数曲线见下图6（IEC-62040-3标准）：

　　
　　
　　图6

可见切换时间有严格规定。电力自动转换开关的切换时间与该开关容量、开关切换瞬间两路电力的相位差、幅值差有着密切关系。为确保用电安全，其原则是先断后通，其时间间隔在满足设备运行（不断电的）不受影响的前提下（小于图7中IEC标准的10ms），尽可能小。

　　7.本改造中STS数量和逻辑位置的选择与比较：
　　
　　在机房配电中，实现双电源自动切换的常用装置主要有ATS和STS两种，ATS的切换时间比较长（10ms甚至1min以上，与单体容量和实际环境有关），通常用在UPS的输入侧，用于可瞬断的大容量双电源自动切换。从上表4中数据可知，为满足计算机设备用电切换时间的需求，通常选择STS（静态开关，类似于UPS的静态旁路）作为计算机负载端的双电源切换装置。
　　
　　在本项目中，STS所处的逻辑位置不同，其单体容量和数量也不同，其容量和数量的逻辑关系图如下（以三个STS柜为例，见图7）：

图7

从上图的逻辑结构可知，将两套电力系统进行自动无中断转换时，转换开关安装的逻辑位置越靠近源头，使用的数量越少，其单器件容量也越大，单器件后级所带的负载也越多，后级的单点故障点也越多；
　　
　　所以，在使用STS的方案选择时，将STS的逻辑安装位置尽量靠后，如方案C所示，再结合表5中优缺点比较，本改造选择了机架式STS模块，使单点故障点尽量后移至机架（逻辑安装位置见图5）。
　　
　　8. 小容量机架式STS和ATS模块的介绍与比较：
　　
　　目前，比较成熟的机架式自动切换模块产品主要有STS和ATS两种，其具体比较如下：
　　
　　1) 机架式STS模块：
　　
　　? 该模块可实现两路16A冗余供电（UPS、市电），A、B两路可自由设定主、辅回路，即是两路UPS、或两路AC、或一路UPS与一路AC。
　　
　　? 其电压范围为：180VAC到265VAC，实测切换时间小于8ms；
　　
　　? 8*4A输出插座（总和为16A），带总输入、各分路输出的过载保护功能；
　　
　　? 机架式安装：2u*19’’*360mm；
　　
　　? 可自由编程在不同电源时每路负载是否输出，带网卡，具备丰富的监控功能。采用基于SNMP标准协议的远程监控软件（Web/WapServer），支持window、linux等常用操作系统，并具备地图索引功能；
　　
　　? 设备外形图及面板LED监视图下图（图8、9）;电气原理图（见图10、11）