大数据中心UPS地设计实用标准与分级配置

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1、数据中心UPS的设计标准与分级配置2017-03-09 王伟 UPS用依据数据中心业务系统在功能类型、建设规模、服务对象、服务质量及重要性等 级方面的综合考量，数据中心的规模、配置也有很大的不同。为了最大限度地构 建与业务系统相匹配的数据中心，国际与国内的相关标准都对数据中心基础设施 的配置提出了相应的分级要求。数据中心基础设施的相关标准与分级概述目前国内外与数据中心有关的工程建设标准主要有电子信息系统机房设计规范（GB50174-2008）、电信专用房屋设计规范（YD/T5003）、美国通信工 业协会（TIA）发布的ANSI/TIA-942,Telecommunications Infras

2、tructure Standard for Data Centers（数据中心的通信基础设施标准），它们是数据中心 建设定位、功能指标、设计技术、施工工艺、验收标准等的具体技术要求与体现。 其中TIA-942是国际上第一部较为全面地以数据中心为对象的技术规范标准，它为现代的机房工程建设提出了新的设计理念、系统构架与技术指标，并给出了许多技术与系统的工程建议与指导。在国内标准GB50174-2008中，主要从机房选址、建筑结构、机房环境、安全 管理及对供电电源质量要求等方面对机房进行分级 ，分为A（容错型）、B（冗余型）、 C（基本型）三个级别。TIA-942中主要是根据数据中心基础设施的 “可

3、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 。其中这四个等级可用性的划分是源于美国标准The UptimeInstitute 的采用分类等级的方式定义场地基础设施性能的工业标准TierClassifications Define Site Infrastructure Performance ,在该标准中,依据工程需求与实践，提出了场地基础设施的分类等级的体系框架，针对数据中 心的关键设备期望达到“五个九”即99.999%勺系统应用可用性的需

4、求，提出了要与之相匹配的机房场地基础设施（电源配电、暖通空调以及其他的相关系统） 的可用性等级指标。数据中心各等级的技术特征IGB50174勺机房分级国家标准GB50174-2008m定，国家电子信息系统机房应划分为 A、R C三级。 设计时应根据机房的使用性质、管理要求及其在经济和社会中的重要性确定所属 级别。A级符合下列情况之一的电子信息系统机房应为A级：* 电子信息系统运行中断将造成重大的经济损失；* 电子信息系统运行中断将造成公共场所秩序严重混乱。B级符合下列情况之一的电子信息系统机房应为 B级:* 电子信息系统运行中断将造成较大的经济损失；*电子信息系统运行中断将造成公共场所秩序混乱

5、。C级不属于A级或B级的电子信息系统机房为C级。GB5017初准中与后备电源相关的技术要求如表 1所示。襄1番用电源相关枝米集诙4S1Hot1c砍蔺小电供世曷十电2水电必时相以曲四源工咆爱户春(w =1. 3 j jN书史般人叶也尊 刖空用署供电蠡矣由龙电费N 瓯 MMfK乐 tJMWjN供电啤箭小g辽要求时奈匍电酎敏的隼电HH看品值星你4M或时， 可不管袁嘉强口电用，后冬颦隹口唱机第“R也幡不向布中却累险的4人存量.空疆却川冲冬的事本喜.电自喝也两篇等沙程生寿妻金府鱼用白量暑薄立电机的博用 慵，T2D?2b-不但断电良规配置卬*僚(M-X. J. 4 -Mi )3余（，aA小片斯11匐魔电盅

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7、V”（有冗错部件和可实现不间断 维修的系统）。下面就每个等级的特性描述，及其在数据中心中的设备类型、配置 要求和技术特性等内容进行逐一介绍。1等级Tier I基础设施基本配置“等级Tier I ”的数据中心对有计划或无计划的运营中断反应敏感，该类数据中心通常配有计算机系统、电力分配系统和冷却系统，可能还包含有活动地板 等设施，同时配置有一组UPS或者一台发电机组。该等级数据中心中的关键负荷可以达到设计值的 100断量，如果已配置有 UPS者发电机组,它们均是由单个模块组成的系统,并且存在着可能的单故障 点。该等级数据中心可以根据需要，通过停止设备运行来进行预防性维护和检修 工作，而在紧急状态下

8、则可能需要停止设备运行来进行现场检修。数据中心内任 何设备故障、操作错误以及异常情况都将引起数据中心的运营中断。该等级数据中心是由单路电力和冷却输配链路组成的系统，没有系统冗余部件和备份能力。2等级Tier II 基础设施部件冗余”等级Tie3 ”数据中心采用了设备冗余部件，要比“等级TieE ”数据 中心的备份能力强。该等级数据中心内装有高架活动地板、UPSE发电机组，动力系统设计为N+1模式,采用单一的分配链路环节。关键负荷可以达到设计值的100份量。该等级数据中心可以根据需要，通过备份设备顺序独立运行，完成预防性维 护和检修工作，而在紧急状态下则可能需要停止设备运行来进行现场检修。该等级

9、数据中心是由单路电力和冷却输配链路组成的系统，并在该链路中配置有冗余的系统部件和功能。3等级Tier III基础设施链路冗余“等级Tier III ”数据中心内的基础设施具有链路冗余能力，当某一链路环 节出现故障时，系统会自动切换到备份链路，保证数据中心运行的连续性。该等级数据中心的电力和空调系统设置有多个链路，其中至少有一个链路配置了 N+1冗余部件,任何一个链路上的设计负荷量不超过总负荷量的90%该等级数据中心可以根据需要，选择某一链品&投入运行，同时对另一链路进 行维护或维修，而不会影响数据中心的正常运行。该等级数据中心具有冗余能力的链路通常具有故障容错能力，如该链路出现 故障，系统自动

10、切换到另一链路继续运行。4等级Tier IV 基础设施系统容错”等级TieEV ”数据中心内的基础设施具有容错能力，当某一部分环节出 现故障时，系统会自动切换到备份环节，保证数据中心运行的连续性。该等级数据中心的电力和空调系统设置有多个链路 ，每个链路配置了 N+1冗余部件，在一个链路上的设计负荷量不超过总负荷量的90%该等级数据中心中的全部计算机硬件设备需要具有故障容错的双电源输入 功能，确保系统双链路配置功能。该等级数据中心通常由多条电力和冷却分配链路组成，每条链路中配置有冗 余的组成部件，并且具有故障容错能力。国际行业标准ANSI&TIA-942关于数据中心分级的一些主要技术指标如表2所

11、示。*2国际行业标春咖由以联于*中心分射tl一壁生叁枝剧幅项日TlBtth具可中元nn瓦盯-护TIV/修号中心可用帙在朝)5%、甲由于qa弓1超的1裁W中即时陶2X.KL。山| _ Mil中，uaii肿：U.如 MiuuU怏申革小敕有-器仅有一!一在主王，一爵毒可两电互沏将番UPS电其Tt.NN+tX+H立电机植偎it)r机及通信系统用的局电聚搜劫力疗处十苛机飞磅信彳选需心用电飞其功打二收匚U展及通育条 d以情的明噬我止幻 力.冗余一育他大幡内所有负或、兀 争一百“ - PV- ，正浦帝；-丰H1法一是Mli LPs二济命时司三 T-产V)24hT2h匚输电电祭二册北*疆嘉吃5 nunKhil

12、iii万nunr?uii!it寄出北的自动切捶盘脩堆护会jtaA T、. 一县学生占 军工|、，日廿三二广 用机供里回肆十V -! J . J =.A . 一旦电主卦 电ir日r咫岸利电机帙电利将愦单搜护旁舱的A 3 S . 一直坦生时 电工T5日住?*利9师里叵亡之百带陪护/声二. A ； s ,一且它主曲 电，a，日对坨或利 堂电机供电用揩年，司喈卜*沿无无言有选力澄齐划拜4世 中施惟里改S电W有t号区供用石是v比飞美!1的黄爵可用度冲息货静吹通鱼衙号wr一总角尚帝W.一，二千不到柏蝴用电1加串F地尺h我型 tliJ0 1()如50UJ m5n KD块的用电息1瓦 帆才英R :，其不值2(

13、1 30事，MH 川 L501 JOULETIA 或 Uptime 与 GB50174-200盼级关系单从UPS后备电源白配置看，GB50174-2008与TIA-942或Uptime标准的分 级对应关系如表3所小。M与T息型2京LKhed标等的H地时应美军亭号lilt VjitSlLuF Lustltlltt-1Tfer中心1Tps单机配，号Bi彳工Tlrf 口屏谶日盛部件京津(N+”外R司拿L：Ps髭JT34二用由Tki HIM励住茂屏时可真修f rT J千联用争UPS-市电R，.隹电距国TLrr ”,邛正射节古且齐存7映、-1由*心的表匕=南配，数据中心供电系统的分级配置1 Tier I

14、或C级数据中心的配置Tier I或C级数据中心的供电系统配置如图1所示，具有单一的供电路径。 尽管可能有N台UPS者N台发电机并联运行，但是在这些系统上的关键负荷的 容量能达到单机容量N倍的100%国I Tier I或C皴数据中心的供电系统配近从系统架构看，系统有多个单一的故障点。无计划的供电线路故障与和有计 划设备维护都可能导致系统供电的中断，如年度预防性检修和修理、紧急状态下的频繁地关闭设施或基础设施组成器件的故障、操作错误，都将引起数据中心运营的中断。2 Tier n或B级数据中心的配置Tier II或B级数据中心的供电系统配置如图 2所示，与Tier I或C级一样, 仍然具有单一的供电路径。但是在 UP*口发电机设备的配置上，实现了 N+1的冗 余配置。LV A Source w/t DGTier II3 UPS 的一路储 UPS备份图2 Tiern我B皴数据中。的供电系统品五从系统架构看，系统仍然有多个单一的故障点。但无