数据中心供电系统相关测试

一、数据中心

1、什么是数据中心

数据中心与服务器之间是紧密联系的。数据中心通常指的是网络中的集中式场所，负责处理、存储和管理数据。而服务器则是用于提供数据处理、存储和管理服务的设备。

具体来说，数据中心通常会使用大量的服务器来提供各种计算和数据服务。这些服务器不仅包括计算机系统和其它与之配套的设备，还包含冗余的数据通信连接、环境控制设备、监控设备以及各种安全装置。

在数据中心中，这些服务器被统一管理和维护，以确保它们能够高效地提供服务。数据中心不仅需要保证服务器的高可用性和稳定性，还需要确保数据的安全性和可访问性。因此，数据中心需要采取一系列的措施来确保服务器可以正常运行，包括数据备份、网络安全保护等等。

总的来说，数据中心是服务器的重要载体，而服务器则是数据中心的基础设施之一，为数据中心提供数据处理、存储和管理等服务。

2、数据中心组成

数据中心主要由以下四个部分组成：

1. 基础设施：包括机房、装修、供电（强电和UPS）、散热、布线、安防等设施。

2. 硬件设施：包括机柜、服务器、网络设备、网络安全设备、存储设备、灾备设备等。

3. 基础软件：包括操作系统、数据库软件、防病毒软件等。

4. 管理支撑软件：包括机房管理软件、集群管理软件、云平台软件、虚拟化软件等。

此外，数据中心核心建设内容包括数据资源建设，数据服务系统建设，以及与之相关的技术云平台软件、虚拟化软件等。

二、数据中心供电系统

1、数据中心供电系统

数据中心供电系统主要由以下部分组成：

1. 中压配电：数据中心供电系统从中压配电开始，中压变压器将高压电转换为较低电压的交流电。

2. 变压器：变压器将中压交流电转换为低压交流电，以便通过低压配电系统供应给数据中心内的设备。

3. 低压配电：低压配电系统负责将变压器转换后的低压交流电分配给数据中心的各个设备。

4. 不间断电源：不间断电源系统确保在市电中断或发电机启动之前，为所带的负载持续供电。

5. 末端配电和发电机：末端配电系统负责将不间断电源的电力分配给最终的设备，而发电机则可作为备用电源，在市电中断时提供电力。

此外，数据中心供电系统还包含电气照明、防雷及接地系统等其它必要的部分。这些组成部分共同协作，确保数据中心的稳定运行。

2、数据中心供电系统测试项目分析

1. 电气参数测试

电气参数测试是对供配电系统进行综合性测试的一项重要内容，主要包括以下几个方面：

（1）电压测试：测试各个回路的电压是否正常，并检查电压波动情况是否在规定范围内。

（2）电流测试：测试各个电器设备的电流大小和电源负载情况。

（3）功率因素测试：测试系统中各个设备的功率因数大小是否符合要求。

（4）频率测试：测试电网频率是否符合标准要求。

（5）绝缘电阻测试：测试设备之间的绝缘电阻是否达到标准要求。

2. 系统配电测试

系统配电测试是针对机房的配电系统进行的一项测试，主要包括以下几个方面

（1）电源负载测试：测试供电系统的电源负载能力是否符合设计要求。

（2）电源切换测试：测试各类备用电源（如UPS、柴油发电机组等）的切换能力和切换时间是否符合要求。 （3）线路测试：测试线路的连接情况以及线路中的故障点位置。

（4）短路和过载保护测试：测试系统中的保护装置是否能够及时地发现并处理短路和过载情况。

3. 安全性测试

安全性测试是对机房供配电系统安-全性能的一种检测，主要包括以下几个方面

（1）接地测试：测试系统中的接地电位是否合格。

（2）漏电保护测试：测试漏电保护装置的动作情况是否正常。

（3）温度测试：测试机房内的温度是否在规定范围内，并检查设备的散热情况。

（4）消防安-全测试：测试机房的消防设施是否完善，如灭火器、消防-水源等。

4、电磁兼容性测试

电磁兼容性测试是检测供配电系统在电磁环境中的性能表现。主要包括以下几个方面：

（1）电磁干扰测试：测试系统对外部电磁干扰的抵抗能力，例如雷电、电火花等。

（2）电磁辐射测试：测试系统运行过程中产生的电磁辐射是否符合相关标准。

5、能效性测试

能效性测试是评估供配电系统的能源利用效率。主要包括以下几个方面：

（1）能源消耗测试：测试供配电系统的总能耗以及各个设备的能耗。

（2）节能性能测试：测试供配电系统的节能性能，例如节能设备的使用情况等。

（3）能效比测试：测试供配电系统中各个设备的能效比是否达到最佳状态。

6、可靠性测试

可靠性测试是评估供配电系统的稳定性和可靠性。主要包括以下几个方面：

（1）故障排查测试：模拟供配电系统中的故障情况，测试排查的准确性和速度。

（2）冗余性测试：测试供配电系统的冗余设计是否能够保证系统的稳定运行。

（3）平均故障间隔时间测试：测试供配电系统的平均故障间隔时间，以评估系统的可靠性。

三、供电系统的测试

供电系统：AC 0.4kV——>AC/DC——>DC/AC——>AC/DC——>IT元器件DC。

1、中低压配电设备测试

由UPS作为后备电源的供电系统如下所示：

设备1 电网模拟器

IT7900系列产品代表了新一代的可编程，全四象限电网模拟器，同时还可作为四象限功率放大器，适用于各类并网产品的测试。例如PCS，储能系统，微电网，BOBC(V2X）以及电力相关硬体回路模拟（PHiL）等等。采用碳化硅(SiC)技术，提供专业的孤岛测试模式，用户可设定R,L,C及有功，无功功率参数，模拟电网非线性负载，实现防孤岛效应保护认证测试。IT7900系列具备能量回收功能，提供100%电流吸收能力，并经由设备回馈到电网，节省了用电和散热成本。

IT7900系列回馈式电网模拟器采用高功率密度设计，在3U的体积内功率可达15kVA，电压可达350V L-N。通过主从并机，可轻松扩展功率至960kVA。丰富的操作模式满足用户单相，三相，反相及多通道测试需求，反相模式下电压可扩展至200%额定电压。强大的任意波形编辑功能可模拟各种电网扰动波形，是测试和研发实验室的理想选择。

设备2 交流电子负载

IT8200系列是一款回馈式的可编程交/直流电子负载，采用碳化硅(SiC)技术，高效的回馈能力可以将电能无污染的回馈电网，节省用电和散热成本的同时也符合节能环保的需求。AC模式下同时支持整流和非整流，提供了CC/CR/CP/CS/CC+CR/CE等多种操作模式，其中CE模式可以模拟单相整流RLC和并联RLC等多种电路拓扑。IT8200可以广泛应用于电动车对电网测试V2G、电动车充电站EVSE、逆变器Inverter、储能变流器PCS、不断电系统UPS等多个领域。

IT8200系列采用高功率密度设计，在3U的体积内功率可15kVA，通过主从并机，可轻松扩展功率至960kVA。用户通过触摸屏设计的图形化界面可以直接定义不同波形，结合任意波形编辑功能和完善的保护功能，是研发、测试、系统搭建的理想选择。

以上两款产品都具有直流工作能力，对于一些低压配电转为直流的场景一套产品即可完成多种场景的应用。

2、UPS（不间断电源）测试

UPS是英文"Uninterruptible Power Supply"的缩写，中文意思是不间断电源。它是一种能够在主电源故障或中断时，为负载设备提供持续稳定的电力保护的设备。UPS通常由蓄电池、整流器、逆变器、静态开关等组件构成，在电力问题发生时能够立即将负载从主电源切换到备用电源上，以确保设备的正常运行。UPS广泛应用于数据中心、网络通信、医疗设备、工业自动化等领域，是保障电力稳定可靠的重要设备之一。

具体来说，UPS的稳态和动态测试项目包括：

1. 稳态测试：

• 输入特性：输入电压范围，输入电流，功率因数，效率等。

• 输出特性：输出电压范围，输出电流，功率因数，效率等。

• 负载特性：不同负载条件下的输入、输出特性。

• 频率特性：输入、输出频率范围等。

• 安全性：过载保护，短路保护等。

1. 动态测试：

• 负载突变测试：检测UPS在负载突变时的动态响应和稳定性。

• 电池逆变器切换测试：检测在电源故障时，电池逆变器是否能顺利切换。

• 过载测试：检测UPS在过载时的表现，以及过载恢复后的性能。

• 电池放电测试：检测电池在放电过程中的性能表现。

• 并机测试：检测并联UPS系统的性能表现，包括负载均分、并机系统切换旁路测试等。

• 网络兼容性测试：检测UPS与网络设备的兼容性，包括对标准通讯接口的工作情况等。

• 环境适应性测试：检测UPS在不同环境条件下的性能表现，例如温度、湿度、振动等。

UPS测试设备中最重要的就是电子负载

IT8000系列是一款基于第三代SiC技术而研发的大功率能量回馈式直流电子负载，既能模拟各种负载特性，又能将电能回馈电网，不但为用户节省了用电和散热成本，同时也符合节能环保的需求。采用模块化高功率密度设计，3U体积内可提供高达18kW的功率吸收，通过主从并联、主动均流，可将功率扩展至2MW，特别适用于大功率电源、蓄电池、光伏电池、电动汽车、储能系统等测试领域。

ITECH的高速电子负载是服务器电源测试的理想之选。这款产品以其卓越的高速、精准和稳定特点，在电源测试领域脱颖而出。

在服务器电源测试中，ITECH的高速电子负载可以显著提升测试效率。它具备出色的快速测试能力，能在短时间内准确模拟各种负载条件，帮助工程师迅速完成电源性能测试。同时，该产品的高度精准的功率和温度控制功能，确保了测试结果的可靠性，为工程师提供了有力的数据支持。

ITECH的高速电子负载还拥有丰富的数据输出功能，能够实时记录和展示电源在各种负载条件下的性能表现。这使得工程师可以轻松获取电源性能的各项指标，进而进行有针对性的优化和改进。

众多客户反馈，ITECH的高速电子负载在服务器电源测试中表现出色，大大提升了他们的测试效率和准确性。一位资深工程师表示：“这款产品为我们节省了大量时间和精力，使我们能更专注于电源设计和性能提升。”

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3、HVDC高压直流配电方式

传统供电方式：

由UPS作为后备电源的供电系统如下所示：

供电系统：AC 0.4kV——>AC/DC——>DC/AC——>AC/DC——>IT元器件DC。

存在两次交流整流为直流，一次自流逆变为交流的转换过程，经过每一次转换都存在能量的损失、系统效率的下降。

高压直流HVDC后备电源：

后备电源产品高压直流电源HVDC，只通过一次整流将交流电源整流为直流电源。

测试方案：

四、末端供电设备测试

1、PSU和PDU 是什么？

PSU：PSU 是 Power Supply Unit 的缩写，中文称为电源供应器。它是计算机、服务器和其他电子设备的组件之一，用于将交流电转换为设备所需的直流电。电源供应器向计算机的各个部件提供稳定的电力，包括主板、处理器、显卡、硬盘等。在服务器和数据中心中，通常使用高容量和高效率的电源供应器来确保设备稳定运行。

PDU：PDU 是 Power Distribution Unit 的缩写，中文称为电源分配器。它是一种设备，用于集中管理和分配电力到多个设备，特别是在数据中心中使用。PDU 可以提供多个电源插座，将电力从数据中心的主电源输入口分配到各个服务器、网络设备和其他设备。通过 PDU，管理员可以更加灵活地控制电力分配，实现电源的监控和管理。

2、PDU的测试

测试项目：

分类：

PDU电源测试项目可以根据不同的标准进行分类。根据机架式PDU电源产品的特点和测试要求，以下是一些常见的PDU电源测试项目分类：

1. 功能性测试：这些测试是为了验证PDU电源的基本功能是否正常工作，例如电源插排的电压和电流是否在规定范围内，电源插排的插入和拔出是否顺畅，电源插排的指示灯是否正常工作等。

2. 安全性能测试：这些测试是为了验证PDU电源的安全性能，例如耐压测试、防雷测试、过载保护测试、短路保护测试等。

3. 环境适应性测试：这些测试是为了验证PDU电源在不同环境条件下能否正常工作，例如高温测试、低温测试、湿度测试、振动测试等。

4. 电磁兼容性测试：这些测试是为了验证PDU电源在使用过程中是否会对周围环境产生电磁干扰，例如辐射发射测试、传导发射测试、静电放电抗干扰测试、磁场抗扰度测试等。

5. 可靠性测试：这些测试是为了验证PDU电源的可靠性和稳定性，例如寿命测试、浪涌抗扰度测试、高温存储试验、低温存储试验等。

需要注意的是，具体的测试项目和分类会因为产品应用场景和实际需求而有所不同，以上只是一些常见的分类方法。

常见项目：

绝缘测试、电气性能测试、效率测试、安全性测试、温度测试、湿度测试、电磁兼容性测试、可靠性测试、冷启动测试、热启动测试、信号幅度测试、输入电流测试、输出电流测试、电压稳定性测试、短路保护测试、过流保护测试、过温保护测试等。

从根本而言PDU电源的电性能测试与其他电源模拟一致，但服务器电源对比其他电源对输入输出要求更加严格。

测试方案

自动测试系统：

ITS9500系列电源自动测试系统是一款方便实用的测试系统，小小的体积里可提供不亚于传统大型机柜测试系统性能的测试结果，帮助客户大幅度节约空间并压缩成本。可以支持达8路电源同时进行测试，得力于ITECH丰富的电源及负载产品线，用户可根据需求挑适合自身的仪器设备来搭建测试系统，为系统的架构提供了较大的弹性与可扩展性。系统提供超过80项的测试项，用户可以根据待测物的特性，选择测试项目，轻松完成测试。广泛应用于测试AC及DC电源供应器、电源转换器、充电器、车载充电机等产品之测试。

ITS9500可定制测试项目

单机

针对PDU电源的多路输出，客户可选择IT8700可编程电子负载来完成这个实验。IT8700P+系列高速多通道直流电子负载，模组支持主从并机，扩展功率，亦兼容原IT8700P机框，新旧模组可以混合搭配。IT8700P+模组具备更快的动态响应，可实现电流最小上升时间< 10 μs。同时，更低的导通内阻，适合低压带载测试。更快的环路速度，可精准控制电流无过冲，提高测试效率。三段电流量程，精度更高，纹波更低。电压、电流测量速度升级到250kHz，加上内置LAN, USB及RS232接口，支持SCPI协议，使得IT8700P+更利于系统集成，适用于超级电容、燃料电池、锂电池、高速AC-DC、DC-DC电源如显卡电源、通信电源的研发及产线的测试生产。