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

更新時(shí)間:2023-01-28 瀏覽次數(shù):427

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(jié)合實(shí)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(shè)安全、經(jīng)濟(jì)、綠色、智能的數(shù)據(jù)中心提供支撐。
關(guān)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(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù),實(shí)時(shí)監(jiān)控母線的溫升、電能運(yùn)行參數(shù)等數(shù)據(jù),并對采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)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(bào)警信息,通過音頻及可視化的界面對話窗口告知運(yùn)營管理人員,及時(shí)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更大的優(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(jīng)主路斷路器控制開關(guān)控制各分路斷路器開關(guān),最終至IT設(shè)備機(jī)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(dǎo)致相應(yīng)配電列頭柜所帶載的機(jī)柜失去監(jiān)控,故存在單點(diǎn)隱患,若期間服務(wù)器發(fā)生宕機(jī),不能有效及時(shí)處理,產(chǎn)生嚴(yán)重后果。
 
1末端供電智能母線系統(tǒng)架構(gòu)及特點(diǎn)
       數(shù)據(jù)中心末端供電智能母線架構(gòu)圖如圖1所示。
圖1數(shù)據(jù)中心末端供電智能母線架構(gòu)圖
 
       電力供應(yīng)端口箱主要由金屬外殼和內(nèi)部絕緣件組成。外殼可根據(jù)實(shí)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(gè)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(hù)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(jìn)入殼內(nèi)。母線外殼采用鋁鎂合金,壁厚不小于4mm,強(qiáng)度高,不易變形;導(dǎo)體采用高純度電解銅(≥99.97%),阻抗低,溫升??;絕緣件采用改性PVC護(hù)套,耐溫120℃以上,安全系數(shù)高。
       母線優(yōu)點(diǎn):軌道式主體結(jié)構(gòu),簡單明了,安全性高;插接箱旋轉(zhuǎn)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(qiáng);雙零線結(jié)構(gòu),更好地應(yīng)對諧波效應(yīng);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(diǎn):旋轉(zhuǎn)式插接,無需專用工具;磷銅卷口彈性插腳;可任意選裝1P/2P/3P開關(guān);可以實(shí)現(xiàn)一拖一或者一拖多設(shè)置(單極開關(guān)單機(jī)柜,三極開關(guān)三機(jī)柜);內(nèi)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(shè)至配電列頭柜及IT設(shè)備柜。其優(yōu)點(diǎn)是各負(fù)載之間獨(dú)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,國家相應(yīng)規(guī)范對IT設(shè)備重要負(fù)荷的用電技術(shù)要求。其缺點(diǎn)是分支線路多、有色金屬導(dǎo)體消耗量大、施工安裝工藝復(fù)雜、系統(tǒng)可擴(kuò)展性差,不能滿足不同業(yè)務(wù)的用電容量需求,分期實(shí)施時(shí)需要把末端電力線纜一次敷設(shè)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?fù)鋱D如圖3所示。缺點(diǎn):線纜地板下鋪設(shè)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(shè),容易聚集溫升,有火災(zāi)隱患;線纜架空地板下鋪設(shè),影響制冷效果;列頭柜占用機(jī)柜位置,造成土地成本浪費(fèi)。
圖3數(shù)據(jù)中心配電列頭柜電力電纜拓?fù)鋱D
 
       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(shè)備機(jī)柜之間采用兩條干線(智能母線)連接的配電方式。其優(yōu)點(diǎn)是消耗的有色金屬導(dǎo)體量相對較少、安裝施工快捷方便、即插即用、系統(tǒng)擴(kuò)展靈活,可滿足不同承租用戶的個(gè)性化業(yè)務(wù)用電容量,易于擴(kuò)展與變更。與電力電纜相比,智能母線可靠性更高、工程生命周期長,并且可重復(fù)利用。其缺點(diǎn)是智能母線主干線發(fā)生故障時(shí),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?fù)鋱D如圖4所示。優(yōu)點(diǎn):取消配電列頭柜,節(jié)約占地面積,爭取了更多的盈利性機(jī)柜;開關(guān)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(qiáng)電在架空地板下敷設(shè),主動(dòng)發(fā)熱少,對制冷造成的負(fù)擔(dān)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(shí)現(xiàn)分支數(shù)量及容量隨時(shí)調(diào)整;內(nèi)部均為銅排輸電,安全性能更高。
圖4數(shù)據(jù)中心末端配電智能母線拓?fù)鋱D
 
 
3某B級數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備末端配電設(shè)計(jì)
       某B級數(shù)據(jù)中心配電架構(gòu)系統(tǒng)圖如圖5所示。
圖5某B級數(shù)據(jù)中心配電架構(gòu)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(jī)柜IT設(shè)備用電量按4KW考慮,機(jī)房內(nèi)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(shè)備機(jī)柜使用的電纜選用低煙無鹵電力電纜。機(jī)房內(nèi)設(shè)備機(jī)柜均采用雙回路供電的方式,每個(gè)機(jī)柜均配備2個(gè)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(jī)柜采用母線(UPS至吊頂敷設(shè)智能母線采用電力電纜轉(zhuǎn)接)方式,母線到機(jī)柜采用插接箱+電力電纜方式,母線進(jìn)線箱內(nèi)設(shè)置斷路器及監(jiān)控、防雷模塊,插接箱有開關(guān)及遠(yuǎn)程監(jiān)控電流、功率等參數(shù)監(jiān)控功能,相應(yīng)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(shù),其供電容量靈活,可以滿足不同承租商的個(gè)性化業(yè)務(wù)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(qiáng)電列頭柜,原有配電列頭柜的位置可增加1套IT設(shè)備柜。一般情況下每40個(gè)左右IT設(shè)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(shè)備機(jī)柜數(shù)量,按主機(jī)房400架IT機(jī)柜為例,原需要20個(gè)列頭柜,采用智能母線后IT設(shè)備機(jī)柜可設(shè)置420個(gè),對于對外承租的數(shù)據(jù)中心,每個(gè)機(jī)柜租賃費(fèi)8萬元/年計(jì)算,可增加經(jīng)濟(jì)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(jīng)濟(jì)性;采用智能母線系統(tǒng),機(jī)柜上方走線,可減少架空地板下電氣走線的火災(zāi)安全隱患,后期檢修方便。這為數(shù)據(jù)中心安全運(yùn)行提供有力保障,大大提高了供電運(yùn)行的可靠性以及運(yùn)行管理的自動(dòng)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突出,有關(guān)數(shù)據(jù)中心的能源管理和供配電設(shè)計(jì)已經(jīng)成為熱門問題,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(shè)備能耗的有效方式。要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的節(jié)能,首先需要監(jiān)測每個(gè)用電負(fù)載,而數(shù)據(jù)中心負(fù)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(yīng)用場所
       適用于運(yùn)營商、金融、政府、互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)等數(shù)據(jù)中心
 
4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1)交流
 
2)直流
 
4.4系統(tǒng)功能
1)主頁
       開機(jī)進(jìn)入主頁,包含進(jìn)線參數(shù)、開關(guān)狀態(tài)、出線參數(shù)、報(bào)警查詢等功能,按按鈕可進(jìn)入各功能界面查看。
 
2)進(jìn)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(xiàng)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;最大需量。
 
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(shè)置、各相電流值;負(fù)載百分比;最大需量。
 
4)開關(guān)狀態(tài)
       左側(cè)一列為主路開關(guān)狀態(tài),主路跳閘SD狀態(tài)、主路防雷開關(guān)狀態(tài)、主路防雷故障點(diǎn)狀態(tài),默認(rèn)為無源檢測點(diǎn),分閘為綠色,合閘為紅色。主路右側(cè)的皆為支路開關(guān)狀態(tài);默認(rèn)為有源檢測點(diǎn),合閘為紅色,分閘為綠色。
 
 
5)報(bào)警查詢
       當(dāng)前報(bào)警界面可查看實(shí)時(shí)報(bào)警和歷史報(bào)警;開關(guān)量動(dòng)作告警;任意數(shù)據(jù)的定時(shí)存儲;進(jìn)線過電流2段閥值越限告警,可任意設(shè)定告警值;進(jìn)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(wù)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(shè)備不便,為了節(jié)省面積,智能小母線方案由于不占用機(jī)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(yīng)用。
安科瑞智能母線監(jiān)控產(chǎn)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(yùn)行溫度,確保母線槽配電安全。通過標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)線手拉手簡單組網(wǎng),可以實(shí)現(xiàn)任意插接箱檢修或更換時(shí)不影響其他在線運(yùn)行的插接箱的數(shù)據(jù)上傳通訊。
5.2應(yīng)用場所
       適用于運(yùn)營商、金融、政府、互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)等數(shù)據(jù)中心
 
5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
 
5.4系統(tǒng)功能
1)實(shí)時(shí)監(jiān)測
       在主頁點(diǎn)擊數(shù)據(jù)采集按鈕后,進(jìn)入系統(tǒng)圖界面:此界面顯示了每個(gè)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(shè)備地址旁邊的輸入框輸入本箱子對應(yīng)的儀表地址,即可實(shí)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(diǎn)擊“箭頭"來左右切換2-63次諧波數(shù)據(jù)。
4)最大需量
       顯示電壓、電流、功率的最大需量的數(shù)值及發(fā)生時(shí)間。
5)電能查詢
       電能情況可以查詢上12月份的每個(gè)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(shí)間查詢電能值。
 
 
 
 
5.5系統(tǒng)硬件配置
 
6結(jié)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(shù)性能,通過案例更進(jìn)一步明確了末端智能母線系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),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(jìn)行分析。采用柔性更強(qiáng)、安全性和可靠性更高的智能母線系統(tǒng)將更加適合新基建數(shù)據(jù)中心行業(yè)發(fā)展需求。
 
 
參考文獻(xiàn)
【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(shè)計(jì)應(yīng)用》
【2】數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)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


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