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現(xiàn)如今的數(shù)據(jù)中心行業(yè)正面臨著必須成倍增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)處理及網(wǎng)絡(luò)容量的需求，這無疑會(huì)使得數(shù)據(jù)中心的電力能源分配及合作伙伴所提供的對(duì)于電力基礎(chǔ)設(shè)施解決方案的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的保護(hù)遭遇前所未有的巨大挑戰(zhàn)，而這其中就包括不間斷電源(UPS)模塊，其必須具備更廣泛的電力可靠性，以防止工具或系統(tǒng)電源發(fā)生異常或故障。這一水平的可靠性不僅是按時(shí)間長(zhǎng)度(幾小時(shí)或幾天)來計(jì)量的，而且還會(huì)通過一系列的事件(如，“以多年來單一事件”測(cè)得)的數(shù)目來計(jì)量。對(duì)于典型的處理關(guān)鍵任務(wù)的數(shù)據(jù)中心而言，防止并處理故障事件的數(shù)量與其持續(xù)運(yùn)行時(shí)間同樣重要。
而關(guān)鍵任務(wù)電力行業(yè)已經(jīng)以一系列依賴于設(shè)備層和配電冗余的UPS保護(hù)拓?fù)渚蜕鲜鰡栴}進(jìn)行了廣泛的回應(yīng)。這種冗余無疑提供了關(guān)鍵水平的可靠性、負(fù)載共享和效率，但這一切同時(shí)也是以不斷飛升的資本支出成本(CAPEX)和運(yùn)營(yíng)支出成本(OPEX)為代價(jià)的。
這些冗余拓?fù)?稍后介紹)能夠?yàn)樗募?jí)數(shù)據(jù)中心以較高的水平提供正常運(yùn)行時(shí)間協(xié)會(huì)(Uptime Institute) [1] 所估計(jì)的每年少于一個(gè)事件和每年不到0.8小時(shí)的停機(jī)時(shí)間的可靠性。但這不禁使我們要問如下一系列的問題：“其成本如何?”和“這是對(duì)怎樣的數(shù)據(jù)中心而言?”或更簡(jiǎn)單地說“我們?nèi)绾尾拍苓x擇恰當(dāng)?shù)年P(guān)鍵供電系統(tǒng)，以匹配我們的數(shù)據(jù)中心的功能呢?”
合理精簡(jiǎn)冗余和可靠性
隨著數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)日漸變得多樣化，某些領(lǐng)域和應(yīng)用程序?qū)H僅只需要很少的關(guān)鍵電源保護(hù)(例如，正常運(yùn)行時(shí)間協(xié)會(huì)處理云計(jì)算社交媒體或搜索引擎數(shù)據(jù)的一級(jí)數(shù)據(jù)中心);其他的包括有諸如嚴(yán)格百分百保證正常運(yùn)行時(shí)間，且遵循服務(wù)水平協(xié)議(SLA)，需要處理視頻流媒體，電子商務(wù)和金融/股票交易的關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用程序評(píng)級(jí)為III/IV的托管數(shù)據(jù)中心;還有一些屬于中等水平評(píng)級(jí)的數(shù)據(jù)中心應(yīng)用程序，其對(duì)于正常運(yùn)行時(shí)間和可靠性會(huì)根據(jù)需求的不同而有所不同。
上述這些不同的正常運(yùn)行時(shí)間的排名均需要不同級(jí)別的冗余，且必須由UPS系統(tǒng)拓?fù)浣桓秱鬟f。每種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)均可以采用多種不同的配置來實(shí)現(xiàn)。最佳的UPS系統(tǒng)的選擇取決于如下重要因素，包括冗余、負(fù)載功率(千瓦)、故障隔離、負(fù)荷共享、資產(chǎn)利用率、容量擴(kuò)展和總擁有成本(TCO)的CAPEX和OPEX測(cè)量。
N系統(tǒng)拓?fù)?/strong>
N系統(tǒng)是最基本的關(guān)鍵配電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中“N”是以千瓦為單位進(jìn)行的負(fù)載能力測(cè)量。這些系統(tǒng)不在并聯(lián)位置安置UPS模塊(或冗余)，從而降低了系統(tǒng)的可靠性。
圖1：N系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
該系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也有多個(gè)“單一”的故障點(diǎn)，每一到兩年的故障事件[2]，這使得其成為最不可靠的。一個(gè)單一的故障點(diǎn)被定義為一個(gè)系統(tǒng)的一部分，如果其發(fā)生故障失敗，將停止整個(gè)系統(tǒng)的工作。例如，可以以典型的美國(guó)公用事業(yè)電網(wǎng)以每年平均24次故障事件[3]在ITIC/CBEMA[4]曲線之外作為參考。再次強(qiáng)調(diào)，對(duì)于某些低風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)用程序，如內(nèi)部信息技術(shù)(internal information technology，IT)的處理流程失敗，對(duì)一家大型企業(yè)或集團(tuán)的用戶并沒有影響，這種N系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是非常有效的。
N系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是低初始部署和運(yùn)營(yíng)成本(不包括計(jì)劃外停機(jī)相關(guān)成本費(fèi)用)。另一大優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)資產(chǎn)的高利用率。一個(gè)N系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的UPS模塊，具有滿額定負(fù)荷80%到90%的設(shè)計(jì)負(fù)荷。
N+1系統(tǒng)拓?fù)?/strong>
一個(gè)N+1系統(tǒng)拓?fù)溟_始添加冗余組件，以提高可靠性。同樣“N”是載荷能力，而“1”則是指在系統(tǒng)中的一個(gè)額外的UPS冗余電源保護(hù)。這些系統(tǒng)以并聯(lián)結(jié)構(gòu)運(yùn)行的UPS模塊，但他們?nèi)匀挥卸鄠€(gè)單點(diǎn)故障，包括UPS模塊的輸出并聯(lián)總線。一個(gè)N+1系統(tǒng)也缺乏冗余的分配路徑，因此，估計(jì)每年單點(diǎn)故障的一個(gè)事件會(huì)有一定的故障風(fēng)險(xiǎn)失敗率。
圖2：并聯(lián)冗余N+1系統(tǒng)。
這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于呼叫中心和并非100%遵循SLA的托管數(shù)據(jù)中心。其也適用于任何一家不太依賴于互聯(lián)網(wǎng)提供服務(wù)的企業(yè)。
一款N+1系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具有較少的冗余元素和更高的利用率，具有較低的初始成本和低運(yùn)營(yíng)成本。其更高的利用率取決于所需的N負(fù)載的UPS模塊或發(fā)電機(jī)的數(shù)量。N負(fù)載的UPS模塊具有滿額定負(fù)荷80%到90%的設(shè)計(jì)負(fù)荷，并具有一個(gè)額外附加的UPS模塊和發(fā)電機(jī)添加到系統(tǒng)中。例如，一個(gè)由兩個(gè)UPS模塊組成的N+1系統(tǒng)，將具備正常模塊40至45%的加載，而一個(gè)由五個(gè)模塊組成的N+1系統(tǒng)將仍然被限制到65%到70%的模塊加載。
塊冗余(catcher)系統(tǒng)拓?fù)?/strong>
這種并聯(lián)的電源架構(gòu)的另一個(gè)變化是塊冗余系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通常被稱為一個(gè)catcher系統(tǒng)。這種方法是一種經(jīng)濟(jì)的方式用來提高系統(tǒng)的可靠性，而無需一個(gè)完整的2N系統(tǒng)。它依賴于靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)(STS)和catcher UPS模塊的即時(shí)處理突然轉(zhuǎn)向，或階躍載荷，通過從受影響的UPS到后備式UPS轉(zhuǎn)移負(fù)荷的能力。然而，在大多數(shù)塊冗余的部署實(shí)現(xiàn)方式中，在STS也是一個(gè)單點(diǎn)故障，雖然該UPS模塊的利用率得到提高，但其仍限于70-75%的負(fù)載以確保冗余。
圖3：塊冗余(catcher)系統(tǒng)。
共享冗余(4N/3)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
一個(gè)共享冗余4N/3系統(tǒng)拓?fù)渑c塊冗余拓?fù)浞浅Ｏ嗨?，除了?fù)載分散在多個(gè)路徑和所有的UPS負(fù)載，以防止“catcher”系統(tǒng)的塊加載。4N/3和3N/2變化是共享冗余拓?fù)渥畛Ｒ姷男问剑@些拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的利用率水平是在60-70%的范圍。共享冗余系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，如3N/2，是UPS最大容量(兆瓦/MW)與最大臨界負(fù)荷(MW)的比率計(jì)算得出，所以UPS的最大負(fù)荷利用率將是2兆瓦(負(fù)荷)/ 3兆瓦(UPS)，這相當(dāng)于67%的效率。
圖4：共享冗余4N/3系統(tǒng)。
如圖4所示，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)還需要一個(gè)明顯的電纜和配電基礎(chǔ)設(shè)施，這增加了初始投資資本和安裝成本，并使系統(tǒng)規(guī)?；永щy。此外，該系統(tǒng)在UPS的輸出的功率分布方面具有單點(diǎn)故障。
無論是塊冗余和共享冗余系統(tǒng)，二者均能夠比N+1系統(tǒng)提供更高的可靠性，據(jù)故障率估計(jì)其每年不到一個(gè)事件。這種性能非常適合于大多數(shù)實(shí)時(shí)交付數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序?qū)τ诜?wù)、收入甚至是企業(yè)聲譽(yù)并沒有直接或明顯影響的企業(yè)。但這些系統(tǒng)的挑戰(zhàn)在于，其最大利用率是限制為小于70-75%，而由于限制了跨電力基礎(chǔ)設(shè)施共享負(fù)載的能力，在實(shí)際使用時(shí)，利用率通常要低得多。UPS和關(guān)鍵電力資產(chǎn)的塊冗余或共享冗余系統(tǒng)會(huì)變得滯留和未充分利用，由于數(shù)據(jù)中心在其運(yùn)行過程中，IT負(fù)載/服務(wù)器的添加刪除，升級(jí)或轉(zhuǎn)移，系統(tǒng)實(shí)際部署的關(guān)鍵負(fù)載會(huì)經(jīng)常發(fā)生變化。
系統(tǒng)加系統(tǒng)(N+N)拓?fù)?/strong>
系統(tǒng)加系統(tǒng)(或N+N)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用了獨(dú)立的和冗余的配電系統(tǒng)。此拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)與任一系統(tǒng)中的N組件或每個(gè)系統(tǒng)中的N+1組件運(yùn)行。兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)提供并發(fā)維護(hù)，而在某些設(shè)計(jì)中可以容錯(cuò)。
圖5：系統(tǒng)加系統(tǒng)(S+S)。
系統(tǒng)加系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提供了非常高的可靠性，但其也有最高的初始成本和TCO，同時(shí)結(jié)合了低資產(chǎn)利用率(最大設(shè)計(jì)負(fù)荷40%到45%)。估計(jì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在一個(gè)五年的時(shí)間段內(nèi)只有一個(gè)到二個(gè)計(jì)劃外中斷(負(fù)載下降)。這些設(shè)計(jì)通常用于企業(yè)或設(shè)置高可用性的金融服務(wù)，每五年測(cè)量單一事件是保證服務(wù)的核心(如一個(gè)SLA托管中心)，對(duì)收入或企業(yè)運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)和責(zé)任會(huì)產(chǎn)生顯著的影響。
總結(jié)
數(shù)據(jù)中心行業(yè)是動(dòng)態(tài)的、變化的。系統(tǒng)可靠性的變化需要匹配數(shù)據(jù)中心的“使命”和“關(guān)鍵任務(wù)”的交付。而現(xiàn)有UPS系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的演變表明，數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)有一系列的系統(tǒng)可以提供最佳水平的高可靠性(N+N)，但其成本也非常高。其他選擇包括可以降低成本但具有低得多的可靠性的系統(tǒng)(N或N+1系統(tǒng));或能夠提供一個(gè)較為折中的可靠性水平的(塊或共享冗余)系統(tǒng)，這需要在成本，可靠性和利用率等方面進(jìn)行復(fù)雜的權(quán)衡。該行業(yè)的下一個(gè)挑戰(zhàn)將是推動(dòng)這些界限的模糊，以尋找新的、能夠提供冗余和適當(dāng)水平的可靠性，同時(shí)降低資本支出和運(yùn)營(yíng)成本，并產(chǎn)生更低的總體擁有成本的系統(tǒng)解決方案。
關(guān)鍵詞：ups電源報(bào)價(jià)http://preweds.com/list-3-1.html