数据中心 UPS 配电系统设计中的
N
N+1
2N
2(N+1)
……
PART1
配电系统中的关键供电环节
探讨数据中心配电系统涉及多少“N”，以及“N”衍生出来的各种不同的子系统，首先要了解数据中心配电系统的关键环节。
数据中心标准配电关键环节原理模拟图
以变压器为节点，变压器的前端是中压配电环节，变压器的后端就跟数据中心内部配电的各个子系统和各种重要设备直接相关。
首先是低压配电先找配电系统，它直接将变压器转换以后的电能分配到数据中心的各个功能单位，保证其对电能的需求；随后进入到 UPS 电源设备，为数据中心的关键负载提供稳定可靠的供电；再通过低压配电柜（馈电柜）将稳定、可靠的电能实时配送到机房的用电终端。
以上这些设备通常会放在动力室，因此还需要考虑如何将电源进入到主机房的配电设备中。主机房关键配电设备主要包括 PPM 精密配电柜、机架式 STS 和整个供电系统的最后一环——智能 PDU 配电单元。
PART2
关于“N”的探讨
数据中心 UPS 配电系统中的“N”与数据中心等级息息相关。TIA942《数据中心基础设施标准》采用了划分等级的方式对数据中心进行分类，其中针对数据中心基础设施期望达到 99.999% 的可用性需求，提出了与之相匹配的机房场地基础设施（供电、空调制冷以及其他的相关系统）可用性等级指标，并将数据中心划分为 T 1 至 T 4 共 4 个等级。
T 1 等级
“等级 Tier 1”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，同时配置有一台 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 N 的100% 容量，如果已配置有 UPS 或者发电机组，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。
张老师笔记：在 T 1 等级中数据中心关键负荷达到的设计值 N，指的是满足数据中心现有负荷需求的最大值，通常用“N”来表示。
T 2 等级
“等级 Tier 2”数据中心采用了设备冗余部件，要比上述“基本数据中心”的备份能力强。
该等级数据中心内装有高架活动地板，UPS 或发电机组，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 N 的 100% 容量。
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。
张老师笔记：T 2 等级数据中心动力系统 N+1 设计模式中的“N”是指在仅有的一个回路中所配置的 UPS 设备数量。“1”指的是最少有 1 台 UPS 设备作为备份来保证整个系统具备冗余的能力。
这里的“1”实际上可以看做是“几”，因此根据数据中心的具体情况设置可以为 +2、或者 +3，甚至更多。
T 3 等级
“等级 Tier 3”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 N 的 100%。
该等级数据中心可以根据需要，选择某一链路投入运行，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，系统自动切换到另一链路继续运行。
张老师笔记：至少有一个链路配置了 N+1 冗余部件指的是两个回路中，至少有一个回路的关键设备是 N+1 配置，具备了在链路条件下故障容错能力。
T 4 等级
“等级 Tier 4”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 N 的 100%。
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。
张老师笔记：至此，我们看到了最高级别 UPS 配置系统的设计理念。
在回路内部层面和回路数量层面都有备份。回路里要求有容错备份的能力，这指的就是 N+1、或者 N +2 甚至 N +3。
T 4 用公式可以表示为 2(N+1)，“2”指的是至少两个回路，这两个回路互为备份；“N+1”指的是每个回路上要设定关键环节备份，配置冗余部件，当系统需要维护和容错时，确保系统的可用性。
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