淺談智能母線在數(shù)據(jù)中心低壓配電中的應用與選型

時間：2022-05-17

摘要：針對數(shù)據(jù)中心末端配電方式展開了討論研究了機房傳統(tǒng)配電方式構(gòu)成及其優(yōu)缺點，從提高數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)的可靠性、可用性、擴展性以及維護性等角度、分析了智能母線的結(jié)構(gòu)和技術(shù)特點。結(jié)合智能母在江寧數(shù)據(jù)中心建設項目的實際應用，對以往機房采用傳統(tǒng)配電解決方案帶來的技術(shù)和管理層面上問題提出了智能母線解決方案。

關鍵詞：智能母線；數(shù)據(jù)中心；末端配電

1 引言

數(shù)據(jù)中心作為電力行業(yè)的信息中心樞紐，承載著關系電力行業(yè)**信息的服務器，是一整套復雜的綜合設施。它不僅僅包括計算機系統(tǒng)和其他與之配套的設備，還包含配電系統(tǒng) 、空調(diào)系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng) 、消防系統(tǒng)等。配電系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)中心的關鍵環(huán)節(jié)之一，在某種程度上決定了數(shù)據(jù)中心運營的安全和可用性。斷電或低質(zhì)量供電是造成數(shù)據(jù)中心服務器宕機的主要因素之一。因此，保證數(shù)據(jù)中心電力持續(xù)而穩(wěn)定的供應是工作的重中之重，對比傳統(tǒng)列柜配電方案，母線槽技術(shù)較** 、可靠性較高，近幾年在數(shù)據(jù)中心末端配電中得到廣泛應用。

2 數(shù)據(jù)中心末端配電的界定

數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)存在３個層次。

主配電區(qū) ：中壓配電柜、變壓器、備用發(fā)電機、低壓配電柜。

干線配電區(qū)：UPS(不間斷電源）、低壓二級配電柜。

終端配電區(qū)：列頭柜、機架、IT設備。

數(shù)據(jù)中心末端配電范圍是指從ups輸出柜引出至機柜內(nèi)部PDU（電源分配單元），主要供電對象為IT設備。由于機房內(nèi)物理跨度在10-50M, 這一區(qū)域是數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)的**環(huán)節(jié), 稱為”最后50M”。

3 傳統(tǒng)配電方案

機房傳統(tǒng)配電系統(tǒng)一般采用2回10KV市電接入，經(jīng)過變壓器、低壓配電柜分別接入兩組UPS電源設備，再經(jīng)過UPS輸出柜連接至各個列頭柜，從列頭柜敷設電纜接入機柜內(nèi)PDU 。傳統(tǒng)配電方式技術(shù)成熟、單根電纜故障影響范圍小。但是，列頭柜占用機柜空間大、電纜電能損耗較大、施工復雜、隱患排查和末端配電擴展困難。機房傳統(tǒng)配電方如圖1所示

4 智能母線配電方案

4.1 概念

智能母線系統(tǒng)是一種取代傳統(tǒng)電纜的數(shù)據(jù)中心末端配電解決方案，由始端箱、干線單元、轉(zhuǎn)接單元、插接箱、連餅和綱組成，具有主路和支路電壓、電流、頻率、開關狀態(tài)、母排溫度檢測等功能。母線槽由保護外殼（鋼板或鋁板）、導電排、絕緣材料及有關附件組成智能母線組成部件如圖 2所示。

4.2 技術(shù)特點

（1）安全可靠母線槽采用銅或鋁作為導電體，電流容量大電氣和機械性能好。同時，使用金屬槽作為保護外殼，不會燃燒。通過緊密接觸的金屬外殼散發(fā)熱量，散熱性能好。

（2）安裝便捷母線槽配有標準的安裝支架， *單獨橋架支撐，采用插接方式把主干線電源分接至支線，結(jié) 構(gòu) 緊湊，插拔方便。

（3）維護方便母線槽日常維護通常僅需測量外殼、穿心螺栓和接頭溫升，維護量少。

（4）各個功能單元為模塊化定制，靈活應對功率變化，并且可以隨需擴容

（5）智能監(jiān)控終端箱及插接箱均采用智能化設計，可實現(xiàn)集成監(jiān)控，監(jiān)測整個數(shù)據(jù)中心的運行狀況

4.3智能母線配電方式

智能母線在數(shù)據(jù)中心末端配電中連接方式如圖3所示。干線母線槽接自二級配電柜，通過終端箱分接至次級母線槽，機柜采用雙路PDU供電,分別接入不同次級母線槽插接箱

圖3 智能母線配電方式

4.4 智能監(jiān)控

智能母線的數(shù)據(jù)采集點分散于整個機房供配電系統(tǒng)的每個機柜插接箱，采集每個機柜的每一回路的用電信息，包含負載的電壓、電流、功率等；每一路母線干線的電能參數(shù) ，包含電流、電壓、功率 ,干線能耗、諧波畸變率及功率因數(shù)等。通過開放式通信協(xié)議將數(shù)據(jù)傳輸至后臺監(jiān)控系統(tǒng) ，集中監(jiān)控顯示，便于運維人員獲取數(shù)據(jù)

同時，智能母線監(jiān)控系統(tǒng)還能通過數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)母線槽溫度、濕度和水浸智能化實時顯示和控制，預警由安裝、維護不當，表面積水或水滲入內(nèi)部引起的母線故障，提升智能母線的安全性，實現(xiàn)全生命周期管理。智能母線系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡拓撲如圖４所示

圖4 智能母線系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡拓撲

4.5 性能比較數(shù)據(jù)中心末端配電傳統(tǒng)方式與智能母線配電方式性能比較見表１

表1末端配電傳統(tǒng)方式與智能母線配電方式性能比較

5 系統(tǒng)方案

5.1 項目介紹

江寧數(shù)據(jù)中心建設項目主要完成機房基礎環(huán)境建設，包括土建裝修、電源系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)、消防系統(tǒng) 、數(shù)據(jù)配套等。按照國網(wǎng)公司機房建設標準，將江寧機房建成符合模塊化、虛擬化、智能化、綠色節(jié)能、安全可靠的數(shù)據(jù)中心。其中，電源系統(tǒng)是整體數(shù)據(jù)中心機房髙可用性的后盾。

5.2 設計方案

采用智能母線取代傳統(tǒng)電纜的數(shù)據(jù)中心配電解決方案，IT設備由UPS供電，制冷機組、末端空調(diào) 、照明等其他負荷由市電直供。經(jīng)核算，3層中密度機房可安裝機架208架，新增兩套獨立的800KV UPS系統(tǒng) ，共配置４臺400KVA UPS主機，每臺主機配置 1組 480/1000AH蓄電池組。采用2N雙母線配電架構(gòu)，每個機柜安裝雙路PDU，分別由兩條獨立母線上的插接箱供電，其中，UPS配電柜至始端箱智能母線采用 1250A規(guī)格，始端箱至封閉冷通道各機柜智能母線采用160A規(guī)格。中密度機房末端配電方式如圖5所示。

6 安科瑞列頭柜及監(jiān)測產(chǎn)品介紹

隨著數(shù)據(jù)中心的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)中心能耗問題也越來越**，高效可靠的數(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。

AMC系列數(shù)據(jù)中心精密配電系統(tǒng)是針對數(shù)據(jù)機房末端設計的，能夠綜合采集所有能源數(shù)據(jù)的智能系統(tǒng)，為交直流電源配電柜提供電參量信息，并可通過通訊將數(shù)據(jù)上傳到動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對整個數(shù)據(jù)機房的實時監(jiān)控和有效管理，為實現(xiàn)綠色IDC提供可靠保證。

6.1精密配電管理解決方案

6.1.1交流系統(tǒng)

1）功能要求：

遙測：輸入分路的三相電壓、三相電流、有功功率、有功電度；輸出分路的單相電壓、單相電流、有功功率、有功電度；

遙信：輸入分路的過壓/欠壓，缺相,過流，輸入分路和輸出分路的開關狀態(tài),具備電流、功率需用量分析和統(tǒng)計，實現(xiàn)電壓、電流、功率等參數(shù)的越限報警功能。

2）配置方案-示意圖

配置方案

多功能儀表 PZ72L-E4

電流互感器 AKH-0.66-30I-XXA/5A

6.1.2直流系統(tǒng)

1) 功能要求

遙測：輸入分路的電壓、電流、功率、電度；

遙信：輸入分路的過壓/欠壓，輸入分路的熔絲狀態(tài),具備電流、功率需用量分析和統(tǒng)計，實現(xiàn)電壓、電流、功率等參數(shù)的越限功能。

2)配置方案-示意圖

配置方案

多功能儀表 PZ72L-DE

霍爾傳感器 AHKC-F- XXA/5V

開關電源 SBD-30 （48V）

6.2產(chǎn)品規(guī)格

說明：■為標配功能。

6.3配套附件

7 安科瑞母線槽監(jiān)測產(chǎn)品介紹

7.1 概述

數(shù)據(jù)中心小母線系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心末端母線供配電系統(tǒng)的俗稱。近年來，隨著數(shù)據(jù)中心建設的快速發(fā)展和較高需求，智能小母線系統(tǒng)逐漸被應用于機房的末端配電中，具有電流小、插接方便、智能化程度高等特點，即插式插接箱給各個機柜內(nèi)的PDU分配電。始端箱和插接箱內(nèi)可設置監(jiān)測模塊，將數(shù)據(jù)上傳至動環(huán)監(jiān)控中心。

7.2 AMB智能小母線管理系統(tǒng)

1）交流系統(tǒng)功能：

遙測：三相電壓、電流、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、電纜溫度，系統(tǒng)頻率、零序電流、零地電壓、漏電流、機柜溫度、機柜濕度、開關狀態(tài)、電壓/電流諧波含量、電流/功率；

遙信：過電流2段閥值越限、過/欠壓、過功率告警、缺相、過頻率、欠頻率越限、零地電壓、零線電流、溫/濕度告警，開關狀態(tài)、開關跳閘；

2）直流系統(tǒng)功能：

遙測：電壓、電流、功率、電能、電纜溫度、漏電流、機柜溫度、機柜濕度、開關狀態(tài)、電流/功率；

遙信：過電流2段閥值越限、過/欠壓、過功率告警、缺相、溫/濕度告警，開關狀態(tài)、開關跳閘；

7.3 產(chǎn)品介紹

說明：■為標配功能。

8 結(jié)束語

江寧數(shù)據(jù)中心建設項目在末端配電中采用智能母線系統(tǒng)方案取代傳統(tǒng)列頭柜＋電纜方案，可靠性髙、易于安裝維護，提高了數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)的可用性、節(jié)能性、經(jīng)濟性以及靈活性，確保了服務器、計算機等設備的穩(wěn)定運行。

參考文獻：

【1】級凡.母線槽的選用【Ｊ】．科技信息，2013（4）：402-404.

【2】談軍、戴勇、李偉，李沛 .智能母線在數(shù)據(jù)中心末端配電中的應用研究.

【3】安科瑞數(shù)據(jù)中心IDC配電監(jiān)控解決方案.2020.03版.

【4】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計應用手冊.2019.11版.

詞條
詞條說明
淺談企業(yè)能源監(jiān)測管理系統(tǒng)的設計與應用
摘要:?針對企業(yè)目前能源監(jiān)測現(xiàn)狀, 結(jié)合企業(yè)信息化建設情況和發(fā)展需要, 介紹了能源監(jiān)測管理信息系統(tǒng), 提出了企業(yè)能源監(jiān)測管理系統(tǒng)建設建議。?關鍵詞:管理系統(tǒng); 能源監(jiān)測; 企業(yè)信息化0 引言節(jié)能降耗是緩解中國資源約束的根本出路, 也是提高企業(yè)自主創(chuàng)新能力的重要著力點, 較是提高企業(yè)經(jīng)濟效益的主要途徑之一。企業(yè)節(jié)能降耗的主要途徑是依靠科學進步, 采用新技術(shù)、新材料、新設備、新工藝
智能型電機保護控制器在水泥廠的應用
摘要:傳統(tǒng)的水泥廠對電動機的過載保護都是利用熱繼電器這種控制元件，但是隨著水泥廠生產(chǎn)工藝朝著自動化方向轉(zhuǎn)變和自動化工藝的到來，使得熱繼電器無法使用于電動機，隨之采用將一種新型的電動機保護器來作為電動機的保護元件。采用電動機保護器作為保護裝置，使得電動機的安全系數(shù)在原來的基礎上顯著提高。在此基礎上，對于電動機的控制也漸漸趨向部分自動化。本文主要對電機保護器的原理及優(yōu)勢進行了分析，并提出了電機保護器的
智能疏散系統(tǒng)
智能疏散系統(tǒng)1.系統(tǒng)簡介消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)配合火災報警控制器的使用，在火災時刻，能夠準確給出安全的疏散路徑指示，智能打開消防應急標志燈的指示方向以及應急照明燈，幫助建筑內(nèi)的人群選擇逃生疏散路線，指引安全逃生方向，**群眾的人身安全，為各商家擔心的安全問題解決了后顧之憂。該系統(tǒng)主要應用于機場、軌道交通、隧道、客運樞紐、醫(yī)院、學校、體育館、展覽館、星級酒店、**商業(yè)樓盤等場所。消防應急照明和疏
淺談智能照明系統(tǒng)發(fā)展及在工程中的應用
［摘要］長久以來，智能照明系統(tǒng)在國內(nèi)未被得到重視，多數(shù)建筑物仍用傳統(tǒng)方式來控制的燈光照明，一些智能建筑使用樓宇自動化（ba）系統(tǒng)監(jiān)控照明，但只能實現(xiàn)簡單的區(qū)域照明和定時開關功能。相比之下，智能照明系統(tǒng)顯示出強大的優(yōu)勢。［關鍵詞］KNX ；智能建筑；智能照明應用1、KNX系統(tǒng)介紹隨著智能建筑的普及，各種總線控制系統(tǒng)應運而生，促使傳統(tǒng)的電氣安裝系統(tǒng)向智能化、可擴展化方向發(fā)展。knx 系統(tǒng)已被成功地