核心机房供电方案的讨论李毅

核心机房供电方案的讨论李毅

李毅

天元瑞信通信技术股份有限公司陕西西安710075

摘要：目前，核心机房供电有交换机、传输设备、无线网络控制设备的-48VDC直流供电，也有一些服务器、数据业务设备、网络系统网管使用380/220VAC交流供电.这两种供电方式分别使用UPS和开关电源供电，由于网络系统设备在逻辑上、功能上存在不可分、功能系统化的特点，采用这两种供电方式的设备从设计源头上就存在混杂放置的现象，导致现在核心机房普遍存在交直流混杂施放问题，导致设计、施工、运行维护、线路电磁防护、能耗大量增加等诸多问题。

关键词：核心机房；直流供电

1核心机房供电现状

通信企业的核心机房，是指重要交换、传输、业务汇聚中心机房，在通信网络中处于至关重要地位，一旦出现问题，后果将不堪设想。

核心机房的交换设备、传输设备、无线设备，均采用-48VDC直流供电；也有一些服务器、数据设备、网络系统使用380/220VAC交流供电。由于现代网络设备在逻辑上、功能上存在不可分的系统化特点，采用这两种供电方式的设备，不可避免的，从设计源头上就存在混杂放置的现象，导致现在核心机房普遍存在交直流混杂施放，甚至一个综合机柜中，都同时存在交直流设备、线缆混杂放置的现象，导致在施工运行安全、线路电磁防护、能耗大量增加方面存在诸多问题。

1.1供电、防护难度

一个机房，交流设备、直流设备混杂存在，必然导致混杂存在交直流配电屏柜，交直流负载设备，交流供电电缆、交流设备工作地、保护地，直流供电电缆、直流设备工作地、保护地，也就是存在日常我们所说的强弱电、信号线的“三线隔离”“三电隔离”问题。彻底实现“三线隔离”“三电隔离”，必须要大量增加槽道，加大防护、隔离，鉴于目前投资、机房空间、施工技术工艺水平的限制，很难彻底实现，这就不可避免地埋下了设备系统运行中的安全隐患。

1.2设备能耗低

相较于开关电源90%以上的转换效率，UPS供电由于经过整流、逆变两个转换过程，且由于设计技术、生产成本的限制，转换效率只有不到65%。也就是说，相同负荷，采用UPS供电，相较开关电源供电，增加能耗了38.4%。实际上，在我们地市公司，UPS负荷利用率非常低。

1.3投资成本

一个机房，既要建设开关电源的直流不间断供电，又要建设UPS的交流不间断供电，在加大设备投资的同时，势必大量占用机房空间，降低机房空间利用率。根据我们现有机房投资实际，如果采用单纯直流供电，可节约电源设备投资成本15%～20%左右，减少电源机房使用空间15%上下。

1.4维护复杂

一个机房既存在直流电源供电，又存在交流电源供电，相较只采用一种供电方案，无形中增加了维护人员的维护安全性、工作量、技术操作的难度。

1.5故障率高

由于交流UPS设备，相较于开关电源运行电压高，系统元件复杂，设备系统元件老化速度快，设备故障率较高。这个观点，从集团、省公司的事故通报中，从日常维护实践中，都可以很容易的得到印证。

1.6谐波污染

根据历年来设备安全检测，现代通信电源系统中，有95%以上的谐波污染，都源自交流UPS电源系统交流UPS系统设备，交流UPS系统是现代通信电源系统中最大、最主要的谐波污染源。谐波的存在，降低电源系统运行效率，增加电源、网络系统故障隐患。为消除谐波污染，消除通信系统运行安全隐患，我们投入了较大的成本资源，仍不能根本性的解决问题，其根源就在于交流UPS系统的存在。

2核心机房供电方案发展

针对以上指出的现在核心机房供电方案存在的诸多问题，还有存在问题的比较论证，不难得出一个结论：降低供电方案复杂程度，放弃混杂供电，采用单一供电方案供电。既然我们得出这个结论，我们就需要在核心机房两种供电方案（直流不间断供电，交流不间断供电）中，作出取舍抉择。最终采用哪种供电方案，我们依据的唯一衡量准则仍然是“运行安全经济、技术先进合理”。核心机房采用单一直流不间断电源系统，具有以下优势：

2.1降低供电、防护难度

采用单一直流不间断供电模式，可以基本消除目前核心机房中绝大部分交流供电电缆、交流设备工作地、保护地线缆，基本消除因线缆混杂布放而导致的“三线隔离”“三电隔离”问题，降低核心机房槽道、地排、防护隔离投资。

2.2节能降耗

相较于开关电源90%以上的转换效率，UPS供电由于经过整流、逆变两个转换过程，且由于设计技术、生产成本的限制，转换效率只有不到65%。也就是说，相同负荷，采用开关电源供电，相较交流UPS供电，无谓能耗减少了70%左右，根本降低了了网络运行成本。

2.3节省投资成本

一个机房，一个生产楼，既要建设开关电源的直流不间断供电，又要建设UPS的交流不间断供电，在加大设备投资的同时，势必大量占用机房空间，降低机房空间利用率。根据我们现有机房投资实际，如果采用单纯直流供电，可节约电源设备投资成本15%～20%左右，减少电源机房使用空间15%上下。这就给我们以后的扩容、调整的留下了足够的余地，其重要意义不言而喻。

2.4降低了维护复杂度

一个机房既存在直流电源供电，又存在交流电源供电，相较只采用一种供电方案，无形中增加了维护人员的维护安全性、工作量、技术操作的难度。而采用单一直流不间断供电，只维护一种设备，降低了供电设备维护的维护复杂度，更进一步降低了系统维护成本。如节省备用板件储备，减少故障维修开支等，这在我们今后全力应对全业务竞争，维护费用吃紧的情况下，更具有现实意义。

2.5高电源系统安全保障

由于交流UPS设备，相较于开关电源运行电压高，系统元件复杂，设备系统元件老化速度快，设备故障率较高。根据历年来设备安全检测，现代通信电源系统中，有95%以上的谐波污染，都源自交流UPS电源系统交流UPS系统设备，交流UPS系统是现代通信电源系统中最大、最主要的谐波污染源。谐波的存在，降低电源系统运行效率，增加电源、网络系统故障隐患。为消除谐波污染，消除通信系统运行安全隐患，我们投入了较大的成本资源，仍不能根本性的解决问题，其根源就在于交流UPS系统的存在。而采用单一直流不间断供电方案，可以降低目前通信供电系统90%以上的谐波污染源，这对于我们提高运行效率，根本较少供电系统故障，必然具有历史性的突破。

3核心机房供电方案可行性分析

3.1网络核心设备（需要不间断供电）交流化

根据现代通信设备技术的现状，在技术设计上，已不存在任何问题，只是要改变一些设计思路和习惯问题。目前采用直流供电的服务器非普遍；而监控网管显示设备目前采用交流供电，只是因为这些设备的使用场合得到交流供电更加容易而已。事实上，这些设备采用直流供电，其电源电路设计会更加简化。

3.2有些设备，不可避免的要使用交流电源供电

有些设备，不可避免的要使用交流电源供电，如机房空调，并不需要不间断供电，属于B类保障负荷，我们可以采用隔离集中配电，以实现核心机房采用单一直流不间断供电方案纯净化。

3.3核心机房采用单一直流不间断供电方案，与现有规范的关系

核心机房采用单一直流不间断供电方案，与目前通信电源设计、应用规范没有任何的冲突，是目前方案的完善发展。

4结束语

核心机房采用单一直流不间断供电方案，相较目前交直流混杂供电方案，具有降低供电设备建设投资，简化防护隔离手段，节省网络系统运营成本，提高电源系统安全保障等重大优势，是核心机房供电未来发展的必然趋势。

参考文献：

[1]2009版最新通信电源设备安装运行、维护检修、故障诊断实用技术全书