淺析數(shù)據(jù)中心末端供電智能母線系統(tǒng)應用及產品監(jiān)控選型

時間：2023-01-31

摘要：針對目前數(shù)據(jù)中心末端供電列頭柜加電力電纜存在的不足，結合實際案例，采用末端智能母線系統(tǒng)全新的末端供電方式，有效提升了數(shù)據(jù)中心末端供電形式及容量的靈活性、可靠性，為建設安全、經濟、綠色、智能的數(shù)據(jù)中心提供支撐。

關鍵詞：數(shù)據(jù)中心；末端供電；智能母線；供電方式

0引言

數(shù)據(jù)中心末端智能母線通過現(xiàn)代通信網絡監(jiān)控技術，實時監(jiān)控母線的溫升、電能運行參數(shù)等數(shù)據(jù)，并對采集的實時數(shù)據(jù)進行分析處理和存儲，上傳至數(shù)據(jù)中心ECC監(jiān)控中心，發(fā)出告警及報警信息，通過音頻及可視化的界面對話窗口告知運營管理人員，及時排查故障。數(shù)據(jù)中心末端智能母線供電系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)的配電列頭柜加電力電纜有較大的優(yōu)勢。配電列頭柜加電力電纜末端配電方式是由UPS輸出配電柜引電力電纜至列頭柜，經主路斷路器控制開關控制各分路斷路器開關，較終至IT設備機柜PDU插排供電，若配電列頭柜電能參數(shù)監(jiān)控單元出現(xiàn)故障，導致相應配電列頭柜所帶載的機柜失去監(jiān)控，故存在單點隱患，若期間服務器發(fā)生宕機，不能有效及時處理，產生嚴重后果。

1末端供電智能母線系統(tǒng)架構及特點

數(shù)據(jù)中心末端供電智能母線架構圖如圖1所示。

圖1數(shù)據(jù)中心末端供電智能母線架構圖

電力供應端口箱主要由金屬外殼和內部絕緣件組成。外殼可根據(jù)實際配電安裝需求開孔，為接入電纜或者母排提供空間母線槽：規(guī)格100-800A多個系列提供多種選擇。母線槽長度分為1m、2m和3m段，也可根據(jù)現(xiàn)場需求定制。智能母線槽插槽防護等級不小于IP2X，可有效防止手指或直徑大于12.5mm的固體異物進入殼內。母線外殼采用鋁鎂合金，壁厚不小于4mm，強度高，不易變形；導體采用高純度電解銅（≥99.97%），阻抗低，溫升小；絕緣件采用改性PVC護套，耐溫120℃以上，安全系數(shù)高。

母線優(yōu)點：軌道式主體結構，簡單明了，安全性高；插接箱旋轉式插接，帶電插拔，安裝快捷:母線干線上隨處可插接插接箱，靈活性強；雙零線結構，較好地應對諧波效應；全電參量智能檢測模塊單元，保證末端供電系統(tǒng)可靠、安全、智能。

插接箱單元特點：旋轉式插接，***工具；磷銅卷口彈性插腳；可任意選裝1P/2P/3P開關；可以實現(xiàn)一拖一或者一拖多設置（單較開關單機柜，三較開關三機柜）；內裝有電壓、電流等電能參數(shù)監(jiān)測模塊。

2配電列頭柜電力電纜與智能母線末端供電對比

數(shù)據(jù)中心末端供配電系統(tǒng)平面圖如圖2所示

圖2數(shù)據(jù)中心末端供配電系統(tǒng)平面圖

數(shù)據(jù)中心末端配電列頭柜采用放射式的供配電系統(tǒng)，UPS總輸出配電柜直接放射敷設至配電列頭柜及IT設備柜。其優(yōu)點是各負載之間獨立受電，若發(fā)生系統(tǒng)故障，切除故障回路，縮小停電范圍，不影響其他回路，完全滿足國家相應規(guī)范對IT設備重要負荷的用電技術要求。其缺點是分支線路多、有色金屬導體消耗量大、施工安裝工藝復雜、系統(tǒng)可擴展性差，不能滿足不同業(yè)務的用電容量需求，實施時需要把末端電力線纜一次敷設到位，系統(tǒng)靈活性差。此外，傳統(tǒng)配電列頭柜加電力電纜形式的供配電系統(tǒng)中，配電列頭柜需要占用數(shù)據(jù)中心的空間資源。

數(shù)據(jù)中心配電列頭柜電力電纜拓撲圖如圖3所示。缺點：線纜地板下鋪設工期長、難度大，且后期檢修、管理困難；列頭柜空間有限，后期變更的靈活性較差；線纜密集鋪設，容易聚集溫升，有火災隱患；線纜架空地板下鋪設，影響制冷效果；列頭柜占用機柜位置，造成土地成本浪費。

圖3數(shù)據(jù)中心配電列頭柜電力電纜拓撲圖

數(shù)據(jù)中心智能母線供配電系統(tǒng)采用樹干式的供配電系統(tǒng)，UPS總輸出配電柜至各IT設備機柜之間采用兩條干線（智能母線）連接的配電方式。其優(yōu)點是消耗的有色金屬導體量相對較少、安裝施工快捷方便、即插即用、系統(tǒng)擴展靈活，可滿足不同承租用戶的個性化業(yè)務用電容量，易于擴展與變更。與電力電纜相比，智能母線可靠性較高、工程生命周期長，并且可重用。其缺點是智能母線主干線發(fā)生故障時，影響范圍大，但母線干線的故障概率很低。

數(shù)據(jù)中心末端配電智能母線拓撲圖如圖4所示。優(yōu)點：取消配電列頭柜，節(jié)約占地面積，爭取了更多的盈利性機柜；開關控制及數(shù)據(jù)采集分布于始端箱和各插接箱，避免互相影響；避免了強電在架空地板下敷設，主動發(fā)熱少，對制冷造成的負擔小，有效降低數(shù)據(jù)中心能耗和PUE值；安裝方便快捷，工期大大縮短；插接箱模塊化，實現(xiàn)分支數(shù)量及容量隨時調整；內部均為銅排輸電，安全性能較高。

圖4數(shù)據(jù)中心末端配電智能母線拓撲圖

3某B級數(shù)據(jù)中心IT設備末端配電設計

某Ｂ級數(shù)據(jù)中心配電架構系統(tǒng)圖如圖5所示。

圖5某B級數(shù)據(jù)中心配電架構系統(tǒng)圖

某B級數(shù)據(jù)中心末端配電系統(tǒng)圖、電氣監(jiān)控系統(tǒng)圖分別如圖6、圖7所示。

圖6某B級數(shù)據(jù)中心末端配電系統(tǒng)圖

圖7某B級數(shù)據(jù)中心電氣監(jiān)控系統(tǒng)圖

其中，每臺機柜IT設備用電量按4KW考慮，機房內配電系統(tǒng)采用的電纜選用低煙無鹵電力電纜，從電源列頭柜到設備機柜使用的電纜選用低煙無鹵電力電纜。機房內設備機柜均采用雙回路供電的方式，每個機柜均配備2個PDU模塊。雙回路供電系統(tǒng)從2N雙總線配置的UPS輸出柜到機柜采用母線（UPS至吊頂敷設智能母線采用電力電纜轉接）方式，母線到機柜采用插接箱＋電力電纜方式，母線進線箱內設置斷路器及監(jiān)控、防雷模塊，插接箱有開關及遠程監(jiān)控電流、功率等參數(shù)監(jiān)控功能，相應的監(jiān)控參數(shù)上傳至數(shù)據(jù)中心ECC監(jiān)控中心。

數(shù)據(jù)中心末端配電采用智能母線配電技術，其供電容量靈活，可以滿足不同承租商的個性化業(yè)務需求，施工安裝方便靈活，部署簡單快捷。為有效節(jié)約數(shù)據(jù)中心空間資源，取消末端強電列頭柜，原有配電列頭柜的位置可增加1套IT設備柜。一般情況下每40個左右IT設備柜配置2套配電列頭柜。取消配電列頭柜，可增加2/40左右的IT設備機柜數(shù)量，按主機房400架IT機柜為例，原需要20個列頭柜，采用智能母線后IT設備機柜可設置４２０個，對于對外承租的數(shù)據(jù)中心，每個機柜租賃費8萬元/年計算，可增加經濟效益160萬元，因此可有效提高數(shù)據(jù)中心的空間利用率和經濟性；采用智能母線系統(tǒng)，機柜上方走線，可減少架空地板下電氣走線的火災安全隱患，后期檢修方便。這為數(shù)據(jù)中心安全運行提供有力**，大大提高了供電運行的可靠性以及運行管理的自動化水平。

4安科瑞精密配電及監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

4.1概述

隨著數(shù)據(jù)中心的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的能耗問題也越來越**，有關數(shù)據(jù)中心的能源管理和供配電設計已經成為熱門問題，可靠的數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)方案，是提高數(shù)據(jù)中心電能使用效率，降低設備能耗的有效方式。要實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的節(jié)能，首先需要監(jiān)測每個用電負載，而數(shù)據(jù)中心負載回路非常的多，傳統(tǒng)的測量儀表無法滿足成本、體積、安裝、施工等多方面的要求，因此需要采用適用于數(shù)據(jù)中心集中監(jiān)控要求的多回路監(jiān)控裝置。

4.2應用場所

適用于運營商、金融、**、互聯(lián)網、企業(yè)等數(shù)據(jù)中心

4.3系統(tǒng)結構

1）交流

2）直流

4.4系統(tǒng)功能

1）主頁

開機進入主頁，包含進線參數(shù)、開關狀態(tài)、出線參數(shù)、報警查詢等功能，按按鈕可進入各功能界面查看。

2）進線參數(shù)監(jiān)測

監(jiān)測主路的三相電壓、電流、系統(tǒng)頻率；各項及總的有功功率，無功功率，視在功率，功率因數(shù)，有功電能、無功電能；電流、電壓不平衡度；電流、電壓諧波含量；較大需量。

3）出線參數(shù)監(jiān)測

分支回路的電壓、電流、有功功率、有功電能、功率因數(shù)額定電流設置、各相電流值；負載百分比；較大需量。

4）開關狀態(tài)

左側一列為主路開關狀態(tài)，主路跳閘SD狀態(tài)、主路防雷開關狀態(tài)、主路防雷故障點狀態(tài)，默認為無源檢測點，分閘為綠色，合閘為紅色。主路右側的皆為支路開關狀態(tài)；默認為有源檢測點，合閘為紅色，分閘為綠色。

5）報警查詢

當前報警界面可查看實時報警和歷史報警；開關量動作告警；任意數(shù)據(jù)的定時存儲；進線過電流2段閥值越限告警，可任意設定告警值；進線過壓、欠壓、缺相、過頻率、低頻率越限告警;聲光告警功能。

4.5系統(tǒng)硬件配置

5安科瑞智能母線監(jiān)控解決方案

5.1概述

數(shù)據(jù)中心IT服務器配電傳統(tǒng)采用精密配電柜，占用空間較大，配電線纜多，新增設備不便，為了節(jié)省面積，智能小母線方案由于不占用機房面積、可按需靈活插拔，受到很多數(shù)據(jù)中心的青睞，被越來越多的應用。

安科瑞智能母線監(jiān)控產品分為交流和直流母線監(jiān)控兩類，包括始端箱監(jiān)測模塊、插接箱監(jiān)測模塊以及觸摸屏，另外還可以搭配母線槽連接器紅外測溫模塊用于監(jiān)測母線槽的運行溫度，確保母線槽配電安全。通過標準網線手拉手簡單組網，可以實現(xiàn)任意插接箱檢修或更換時不影響其他在線運行的插接箱的數(shù)據(jù)上傳通訊。

5.2應用場所

適用于運營商、金融、**、互聯(lián)網、企業(yè)等數(shù)據(jù)中心

5.3系統(tǒng)結構

5.4系統(tǒng)功能

1）實時監(jiān)測

在主頁點擊數(shù)據(jù)采集按鈕后，進入系統(tǒng)圖界面：此界面顯示了每個箱子的電壓。

2）基本參數(shù)界面

顯示電壓、電流、功率、電能等電參數(shù)數(shù)據(jù)，在設備地址旁邊的輸入框輸入本箱子對應的儀表地址，即可實現(xiàn)對箱子中儀表數(shù)據(jù)的采集。

3）諧波數(shù)據(jù)

通過點擊“頭”來左右切換2-63次諧波數(shù)據(jù)。

4）較大需量

顯示電壓、電流、功率的較大需量的數(shù)值及發(fā)生時間。

5）電能查詢

電能情況可以查詢上12月份的每個月用電量、上一年總用電量、本年已用電量、根據(jù)選擇不同時間查詢電能值。

5.5系統(tǒng)硬件配置

6結語

本文介紹了數(shù)據(jù)中心末端配電智能母線系統(tǒng)與配電列頭柜形式供配電系統(tǒng)的技術性能，通過案例較進一步明確了末端智能母線系統(tǒng)的優(yōu)點，并對配電列頭柜電力電纜方案和智能母線系統(tǒng)配電方案進行分析。采用柔性較強、安全性和可靠性較高的智能母線系統(tǒng)將較加適合新基建數(shù)據(jù)中心行業(yè)發(fā)展需求。

參考文獻

【1】邵帥飛、鄭曉茜.《數(shù)據(jù)中心末端供電智能母線系統(tǒng)設計應用》

【2】數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范：GB 50174—2017[S]

【3】AcrelEMS-IDC數(shù)據(jù)中心綜合能效管理解決方案-樣本

【4】數(shù)據(jù)中心解決方案樣本2022.04版

詞條
詞條說明
智能建筑中高低壓配電設備集成監(jiān)控和管理系統(tǒng)應用分析
［摘要］電力智能監(jiān)控系統(tǒng)是信息時代的產物，反映了人類在經濟時代對生活質量的不斷追求，美好的希望和簡化的工作程序。當前，正在建造越來越多的智能建筑物，并且智能建筑物是使用計算機技術自動管理和控制建筑物中的設備，并向用戶提供和通信服務。因此，電力智能監(jiān)控系統(tǒng)有益于智能建筑的各個方面。在此基礎上，文章簡要分析了電力監(jiān)控系統(tǒng)在智能建筑中的應用，以促進電力監(jiān)控系統(tǒng)的應用和發(fā)展。??［關
安科瑞AM系列微機保護裝置在貴陽萬科翡翠濱江配電工程項目的應用
摘要：隨著社會經濟的快速發(fā)展，我國變電站正朝著現(xiàn)代化的方向不斷發(fā)展，自動化設備以及繼電保護裝置憑借自身優(yōu)異性能而獲得廣泛應用。本文介紹的AM系列的微機保護裝置，可以針對貴陽萬科翡翠濱江配電工程中不同保護對象提供對應的保護功能。并根據(jù)實際情況對備自投保護裝置的邏輯進行優(yōu)化，使得供電條件較加嚴謹。很大程度上提高了變電站運行的可靠性、安全性和供電質量，有利于實現(xiàn)變電站綜合自動化，實現(xiàn)無人或少人值班。&
淺談電力監(jiān)控系統(tǒng)在供配電管理中的應用分析
摘要：為了進一步提升供配電設計的質量水平，要整合系統(tǒng)應用要點，充分發(fā)揮電力監(jiān)控系統(tǒng)的應用**，提升資源利用率，減少運行中的經濟損失和運營成本。分析供配電設計應用電力監(jiān)控系統(tǒng)的具體作用，從組態(tài)軟件功能設計、網絡方案設計、現(xiàn)場智能監(jiān)控設計 3 個方面對具體設計內容展開討論，最后結合案例分析應用方案。??關鍵詞：電力監(jiān)控系統(tǒng)；供配電設計；Power Logic?0 引言&n
淺述城市地下綜合管廊的電氣設計
摘要:綜合管廊是一項重要的**建設設施，能夠為各種管道的運行提供的運行空間。電氣設計是綜合管廊設計的重要組成部分，對綜合管廊設計效果具有直接影響。本文主要探討了綜合管廊的電氣設計，希望能夠為相關工作者提供借鑒。關鍵詞:綜合管廊；電氣設計；措施?一、引言近年來，隨著我國城市的不斷發(fā)展，促進了**建設設施的不斷完善，為我國居民生活創(chuàng)造了良好的生活條件，滿足了居民的生活需求。城市綜合管廊的建設