丁 強

（中國移動通信集團設計院有限公司，山東 濟南 250001）

0 引 言

隨著數(shù)據中心的快速發(fā)展，數(shù)據中心單位面積的功率密度越來越大，保證供配電系統(tǒng)的連續(xù)、可靠運行尤其重要。在數(shù)據中心供配電系統(tǒng)中，幾個周波的電壓暫降將會影響變頻器、服務器等精密設備的正常工作，造成數(shù)據丟失、設備停機甚至其他更嚴重的后果。有研究資料表明，在數(shù)據中心電能質量問題引發(fā)的事故中，92%以上都是由電壓暫降導致，治理電壓暫降十分重要。

1 數(shù)據中心電壓暫降的判斷

供配電系統(tǒng)中的電壓暫降一般是由公共市政電網中的故障或其他大的變化所引起，根據對以往記錄的分析，供配電系統(tǒng)中短路故障、雷擊、開關操作、感應電機及變壓器的啟動等是引起電壓出線波動、暫降的主要原因[1-4]。電壓暫降的影響分析如表1所示。

表1 電壓暫降的影響分析

2 案例分析

國內某數(shù)據中心集中監(jiān)控中心樓宇自控（Building Automation，BA）系統(tǒng)告警，顯示制冷機房中的3號冷卻水循環(huán)泵發(fā)生故障，導致冷水機組停機。經維護人員現(xiàn)場檢查分析后，確定是循環(huán)泵變頻器保護動作導致水泵停機，進而機組停機。經事后總結梳理排查，在電力監(jiān)控系統(tǒng)和電能質量監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)告警與波形變動，事件順序記錄（Sequence of Event，SOE）功能中提示電壓暫降告警。電力監(jiān)控系統(tǒng)截圖如圖1所示。

圖1 電力監(jiān)控系統(tǒng)

根據對系統(tǒng)故障時的錄波進行分析，最終判斷是由公共電網雷擊引起電網側故障，進而引起數(shù)據中心內供配電系統(tǒng)出現(xiàn)電壓暫降，循環(huán)泵變頻器欠壓保護動作導致冷水機組故障停機。

3 數(shù)據中心電壓暫降的治理

目前，為了確保數(shù)據中心供配電系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)的連續(xù)運行，已在設備前端、空調蓄冷罐釋冷泵前端配置了不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）、消防應急電源（Emergency Power Supply，EPS）供電系統(tǒng)。然而在部分制冷系統(tǒng)中，冷凍水循環(huán)泵、冷卻水循環(huán)泵前端未采取不間斷供電措施，遇到電壓暫降時很有可能會出現(xiàn)事故[5]。治理電壓暫降主要有兩種解決方案，一種是采用UPS系統(tǒng)的常規(guī)供電方案，另一種是在相應設備前端加裝動態(tài)電壓恢復裝置。兩種治理方案的對比如表2所示。

表2 兩種治理方案的對比

經過分析，動態(tài)電壓恢復裝置在能耗、生命周期、環(huán)境適配性、占地面積以及后期維護等方面相比UPS系統(tǒng)具備明顯優(yōu)勢?；诖?，在數(shù)據中心內針對單純的電壓暫降，推薦使用動態(tài)電壓補償裝置進行處理。

近年來，動態(tài)電壓恢復裝置逐漸得到廣泛應用，能夠解決供配電系統(tǒng)中電壓暫升、暫降、短時中斷的問題。當數(shù)據中心供電系統(tǒng)中的電壓發(fā)生巨大波動時，動態(tài)電壓恢復裝置內的晶閘管短時間內關斷，裝置快速為后端負載輸出能量。經過治理后電壓恢復正常，系統(tǒng)轉為市電供配電系統(tǒng)供電，轉換過程無任何擾動，從而確保供電的連續(xù)性、可靠性。動態(tài)電壓恢復裝置工作原理如圖2所示。

圖2 動態(tài)電壓恢復裝置工作原理

動態(tài)電壓恢復裝置可以利用趨勢算法對短時間內的多次采樣電壓進行計算，得出供電系統(tǒng)中電壓的變化趨勢，從而在系統(tǒng)電壓波動超過閾值之前開始電壓補償。此外，采用恒流源控制模式可保證負載的連續(xù)供電不受擾動。當電壓正常后，裝置負載側電壓參數(shù)調整至與供配電系統(tǒng)相同后再導通晶閘管，進而轉為市電供電，轉換過程連續(xù)、不間斷。根據動態(tài)電壓恢復裝置的工作原理，結合實際場地條件采用不同的保護改造方案，包括將其安裝于變配電室低壓母線上和在設備側輸入端就地保護。

4 結 論

綜上所述，電壓暫降對數(shù)據中心內供配電系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行有著重大影響。經過對比分析，動態(tài)電壓恢復裝置在能耗、生命周期、環(huán)境適配性、占地面積以及后期維護等方面要優(yōu)于UPS系統(tǒng)，在數(shù)據中心內推薦使用動態(tài)電壓補償裝置處理電壓暫降問題，以提高工作效率。