數據中心 UPS 配電系統設計中的
N
N+1
2N
2(N+1)
……
PART1
配電系統中的關鍵供電環節
探討數據中心配電系統涉及多少“N”，以及“N”衍生出來的各種不同的子系統，首先要了解數據中心配電系統的關鍵環節。
數據中心標準配電關鍵環節原理模擬圖
以變壓器為節點，變壓器的前端是中壓配電環節，變壓器的后端就跟數據中心內部配電的各個子系統和各種重要設備直接相關。
首先是低壓配電先找配電系統，它直接將變壓器轉換以后的電能分配到數據中心的各個功能單位，保證其對電能的需求；隨后進入到 UPS 電源設備，為數據中心的關鍵負載提供穩定可靠的供電；再通過低壓配電柜（饋電柜）將穩定、可靠的電能實時配送到機房的用電終端。
以上這些設備通常會放在動力室，因此還需要考慮如何將電源進入到主機房的配電設備中。主機房關鍵配電設備主要包括 PPM 精密配電柜、機架式 STS 和整個供電系統的最后一環——智能 PDU 配電單元。
PART2
關于“N”的探討
數據中心 UPS 配電系統中的“N”與數據中心等級息息相關。TIA942《數據中心基礎設施標準》采用了劃分等級的方式對數據中心進行分類，其中針對數據中心基礎設施期望達到 99.999% 的可用性需求，提出了與之相匹配的機房場地基礎設施（供電、空調制冷以及其他的相關系統）可用性等級指標，并將數據中心劃分為 T 1 至 T 4 共 4 個等級。
T 1 等級
“等級 Tier 1”的數據中心對有計劃或無計劃的運營中斷反應敏感，該類數據中心通常配有計算機系統，電力分配系統和冷卻系統，可能還包含有活動地板等設施，同時配置有一臺 UPS 或者一臺發電機組。
該等級數據中心中的關鍵負荷可以達到設計值 N 的100% 容量，如果已配置有 UPS 或者發電機組，它們均是由單個模塊組成的系統，并且存在著可能的單故障點。
該等級數據中心可以根據需要，通過停止設備運行來進行預防性維護和檢修工作，而在緊急狀態下則可能需要停止設備運行來進行現場檢修。數據中心內任何設備故障、操作錯誤，以及異常情況都將引起數據中心的運營中斷。
該等級數據中心是由單路電力和冷卻輸配鏈路組成的系統，沒有系統冗余部件和備份能力。
張老師筆記：在 T 1 等級中數據中心關鍵負荷達到的設計值 N，指的是滿足數據中心現有負荷需求的最大值，通常用“N”來表示。
T 2 等級
“等級 Tier 2”數據中心采用了設備冗余部件，要比上述“基本數據中心”的備份能力強。
該等級數據中心內裝有高架活動地板，UPS 或發電機組，動力系統設計為 N+1 模式，采用單一的分配鏈路環節。關鍵負荷可以達到設計值 N 的 100% 容量。
該等級數據中心可以根據需要，通過備份設備順序獨立運行，完成預防性維護和檢修工作，而在緊急狀態下則可能需要停止設備運行來進行現場檢修。
該等級數據中心是由單路電力和冷卻輸配鏈路組成的系統，并在該鏈路中配置有冗余的系統部件和功能。
張老師筆記：T 2 等級數據中心動力系統 N+1 設計模式中的“N”是指在僅有的一個回路中所配置的 UPS 設備數量。“1”指的是最少有 1 臺 UPS 設備作為備份來保證整個系統具備冗余的能力。
這里的“1”實際上可以看做是“幾”，因此根據數據中心的具體情況設置可以為 +2、或者 +3，甚至更多。
T 3 等級
“等級 Tier 3”數據中心內的基礎設施具有鏈路冗余能力，當某一鏈路環節出現故障時，系統會自動切換到備份鏈路，保證數據中心運行的連續性。
該等級數據中心的電力和空調系統設置有多個鏈路，其中至少有一個鏈路配置了 N+1 冗余部件，任何一個鏈路上的設計負荷量不超過總負荷量 N 的 100%。
該等級數據中心可以根據需要，選擇某一鏈路投入運行，同時對另一鏈路進行維護或維修，而不會影響數據中心的正常運行。
該等級數據中心具有冗余能力的鏈路通常具有故障容錯能力，如該鏈路出現故障，系統自動切換到另一鏈路繼續運行。
張老師筆記：至少有一個鏈路配置了 N+1 冗余部件指的是兩個回路中，至少有一個回路的關鍵設備是 N+1 配置，具備了在鏈路條件下故障容錯能力。
T 4 等級
“等級 Tier 4”數據中心內的基礎設施具有容錯能力，當某一部分環節出現故障時，系統會自動切換到備份環節，保證數據中心運行的連續性。
該等級數據中心的電力和空調系統設置有多個鏈路，每個鏈路配置了 N+1 冗余部件，在一個鏈路上的設計負荷量不超過總負荷量 N 的 100%。
該等級數據中心中的全部計算機硬件設備需要具有故障容錯的雙電源輸入功能，確保系統雙鏈路配置功能。
該等級數據中心通常由多條電力和冷卻分配鏈路組成，每條鏈路中配置有冗余的組成部件，并且具有故障容錯能力。
張老師筆記：至此，我們看到了最高級別 UPS 配置系統的設計理念。
在回路內部層面和回路數量層面都有備份。回路里要求有容錯備份的能力，這指的就是 N+1、或者 N +2 甚至 N +3。
T 4 用公式可以表示為 2(N+1)，“2”指的是至少兩個回路，這兩個回路互為備份；“N+1”指的是每個回路上要設定關鍵環節備份，配置冗余部件，當系統需要維護和容錯時，確保系統的可用性。
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