数据中心机房UPS电源分级选型

　　数据中心分级

　　依据《数据中心设计规范》( GB 50174-2017 )国家标准，从数据中心的使用性质和数据丢失或网络中断在经济或社会上造成的损失或影响程度，将数据中心划分为A、B、C三级，A级为“容错”系统，可靠性和可用性等级最高;B级为“冗余”系统，可靠性和可用性等级居中;C级为满足基本需要，可靠性和可用性等级最低。

　　“3.2.1 A级数据中心的基础”——设施宜按容错系统配置，在电子信息系统运行期间，基础设施应在一次意外事故后或单系统设备维护或检修时仍能保证电子信息系统正常运行。

图1

　　同样在美国标准TIA- 942《数据中心的通信基础设施标准》中主要是根据数据中心基础设施的“ 可用性(Availability)”、“ 稳定性(Stability)”和“安全性( Security )”分为四个等级：Tier I ，Tier II， Tier III，Tier IV。

图2

　　由上述关于数据中心的国内外权威标准可知，我们在建设A级或者Tier III/Tier IV的数据中心时，UPS系统方案应匹配数据中心等级。

　　匹配数据中心分级的UPS选型

　　当今数据中心供电是朝着更大UPS系统功率方向发展，而如何选择云计算数据中心供电最佳颗粒度则又由三个因素决定：变压器容量、UPS单模组容量以及并机系统的可靠性。

　　通常变压器有1250KVA、1600KVA、2000KVA、2500KVA与3200KVA等容量选择，目前UPS单模组的容量考虑维护方便通常设计都小于800KVA。

　　根据绿色网格TGGC最新发布的IUE白皮书以及马里兰大学可靠性研究所的PDUE模型可知，在数据中心领域，根据UPS模组容量的不同在4台UPS并联后，UPS电量供应IUE曲线(最佳点是100%使用率)与可靠性曲线(要求并机的可靠性高于单机)的交叉点形成供电最佳颗粒度选择为1 .6MVA、2.0MVA和2.4MVA。

图3

　　那么根据上述三种最佳供电颗粒度来看搭建A级或Tier III/Tier IV的数据机房，举例说明基于2.4MW的颗粒度，塔式一体化UPS及模块化UPS的数量对比如下表：

图4

　　由上述配置可知，以目前主流最大单模块功率50KW来计算，当数据中心在2.4MW供电最佳颗粒度的应用场景下，模块化UPS的单模块数量将是塔式一体化UPS的十几倍。而通过前面的模块化UPS的并联数量与可靠性的对比关系可以知道，模块化UPS的小颗粒模块数量越多，整体故障率越高。

　　因此对于A级或Tier III/Tier IV的数据中心，根据相应配置及容量选择合适的塔式一体化UPS具有更高的单机可靠性及系统可用性。而对于B级及以下或Tier I/Tier II的数据中心，则可选择更易维护的模块化UPS。

　　结论

　　通过上述可靠性分析及数据中心分级得到以下结论：

　　1：模块化UPS同容量元器件数量比塔式一体化UPS多，其故障率更高。

　　2：模块化UPS的模块数量超过3+1并联数量时整体可靠性反而下降。

　　3：模块化UPS多模块并联输出环流导致其可靠性低于塔式一体化UPS。

　　4：UPS高可靠性是数据中心高可用性的基础。

　　5：高可靠性，低故障率才能有效降低数据中心运维的难度。

　　因此数据中心UPS分级选型的建议如下：

　　1：对于A级或TierI I I/ IV级数据中心，如金融行业、国家级信息中心、重要的军事部门、交通指挥调度中心、电视台、应急指挥中心、电信等行业及企业认为重要的数据中心，此类数据中心在采用可靠的2N架构的同时，推荐使用中大功率塔式一体化UPS，有效减少由于多模块并联导致的高故障率隐患。

　　2：对于B级及以下的C级或TierI/ I I级数据机房，其负载多为非关键核心负载，以经济效益为主要目的。在采用N+1甚至N的配置情况下，可推荐使用中小功率模块化UPS，以获得更好的单机系统冗余性及易维护性。

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