A级数据中心常用的供配电系统架构

A级数据中心常用的供配电系统架构

随着互联网技术的迅速发展，数据中心作为信息基础设施的重要性日益凸显。其中，供配电系统作为数据中心的核心组成部分，其架构设计直接关系到整个系统的稳定性和可靠性。本文将详细介绍A级数据中心常用的三种供配电系统架构：2N、DR和RR系统，并从可用度、成本、运维难度等多个维度进行对比分析。

随着互联网技术的迅速发展，信息系统的市场应用越来越广泛，数据中心的需求日益增加，对数据中心的要求不断提高，供配电系统是数据中心的核心组成部分，是保障 IT 设备正常运行的基础，是机房规划、建设、运维的重点组成部分，具有专业性强、组成系统较多、较复杂的特点。
数据中心供配电系统是为机房内所有需要动力电源的设备提供稳定、可靠的动力电源支持的系统。故供配电系统对于整个数据中心系统来说犹如人体的心脏，它的重要性不言而喻。

关于数据中心供配电系统架构,新版《数据中心设计规范》GB50174-2017在附录“电气”中规定：A级数据中心应满足容错要求，可采用2N系统，也可采用其他避免单点故障的系统配置。

2N系统

由两个供配电单元组成，每个单元均能满足全部负载的用电需要，两个单元同时工作，互为备用。正常运行时，每个单元向负载提供50 % 的电能，当一个单元故障停止运行时，另一个单元向负载提供100 % 的电能。2N系统架构如下图所示：

这种多电源系统冗余的供电方式，克服单电源系统存在的单点故障瓶颈，增加了供电系统可靠性。但是由于设备配置多、成本高，通常情况下效率比N+X系统低。

DR系统

DR是Distribution Redundancy的简称，意思是分布冗余。

由N（N ≥ 3）个配置相同的供配电单元组成，N个单元同时工作。将负载均分为N组，每个供配电单元为本组负载和相邻负载供电，形成“手拉手”供电方式。正常运行情况下，每个供配电单元的负荷率为66 %。当一个供配电系统发生故障，其对应负载由相邻供配电单元继续供电。DR系统架构如下图所示：

RR系统

RR是Reserve Redundancy的简称，意思是后备冗余。

由多个供配电单元组成，其中一个单元作为其它运行单元的备用。当一个运行单元发生故障，通过电源切换装置，备用单元继续为负载供电。

三种架构对比

从以上三种传统数据中心供配电构架可以看出，每个构架系统都离不开安全隔离变压器，因为隔离变压器在控制电压输入输出及设备要求的额定功率起到非常大的作用，特别针对工频UPS不间断电源中的安全隔离变压器。

可用度对比

采用美国电气分析软件ETAP16对2N、DR、RR 3种架构的可用度进行分析。

从可用度数值来看，2N、DR、RR 3种架构的可用度大致相同，2N系统可用度最高，RR系统可用度最低。

成本对比

分别从建设成本、运行成本（电费）对比分析，如表2所示（假设2N系统为100）。

可得，建设成本2N系统最高，DR和RR系统差不多，其中DR系统比2N系统低8. 6 %，RR系统比2N系统低8. 1 %；运行成本RR系统最高，DR系统最低。

系统架构、物理隔离、运维难度对比

可知，2N系统架构简单明了，容易实现物理隔离，建设成本高，但日常运行维护难度最低；DR系统架构、可用性、建设成本等均为居中；RR系统架构最复杂，建设成本低，但日常运行维护难度很高，设备切换需要依靠自动控制系统完成，手动控制难度很大，需要很强大的运行维护团队进行运维保障。

2N系统架构优点明显，也是国内采用最多的。