淺談智能母線在數(shù)據(jù)中心末端配電中的應(yīng)用研究

時間：2022-10-25作者：安科瑞電子商務(wù)(上海)有限公司瀏覽：72

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(jī)房傳統(tǒng)配電方式構(gòu)成及其優(yōu)缺點(diǎn),從提高數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)的可靠性、可用性、擴(kuò)展性以及維護(hù)性等角度,分析了智能母線的結(jié)構(gòu)和技術(shù)特點(diǎn)。結(jié)合智能母線在江寧數(shù)據(jù)中心建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用,對以往機(jī)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(guān)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(guān)系電力行業(yè)**信息的服務(wù)器,是一整套復(fù)雜的綜合設(shè)施。它不僅僅包括計算機(jī)系統(tǒng)和其他與之配套的設(shè)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(guān)鍵環(huán)節(jié)之一,在某種程度上決定了數(shù)據(jù)中心運(yùn)營的安全性和可用性。斷電或低質(zhì)量供電是造成數(shù)據(jù)中心服務(wù)器宕機(jī)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(yīng)是工作的重中之重,對比傳統(tǒng)列頭柜配電方案,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(yīng)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(jī)、低壓配電柜。
       干線配電區(qū)：UPS（uninterruptible powersystem,不間斷電源）、低壓二級配電柜。
       終端配電區(qū)：列頭柜、機(jī)架、IT設(shè)備。數(shù)據(jù)中心末端配電范圍是指從UPS輸出柜引出至機(jī)柜內(nèi)部PDU（power distribution unit,電源分配單元）,主要供電對象為IT設(shè)備。由于機(jī)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“后50m”。
3 傳統(tǒng)配電方案
       機(jī)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(shè)備,再經(jīng)過UPS輸出柜連接至各個列頭柜,從列頭柜敷設(shè)電纜接入機(jī)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(jī)柜空間大、電纜電能損耗較大、施工復(fù)雜、隱患排查和末端配電擴(kuò)展困難。機(jī)房傳統(tǒng)配電方式如圖1所示。
圖1機(jī)房傳統(tǒng)配電方式
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(guān)狀態(tài)、母排溫度檢測等功能。母線槽由保護(hù)外殼（鋼板或鋁板）、導(dǎo)電排、絕緣材料及有關(guān)附件組成智能母線組成部件如圖2所示。
4.2技術(shù)特點(diǎn)
(1)安全可靠
       母線槽采用銅或鋁作為導(dǎo)電體,電流容量大,電氣和機(jī)械性能好。同時,使用金屬槽作為保護(hù)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。插接箱母線槽
圖2智能母線組成部件
(2)安裝便捷
       母線槽配有標(biāo)準(zhǔn)的安裝支架,*單獨(dú)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(hù)方便
       母線槽日常維護(hù)通常僅需測量外殼、穿心螺栓和接頭溫升,維護(hù)量少。
(4)靈活擴(kuò)容
       各個功能單元為模塊化定制,靈活應(yīng)對功率變化,并且可以隨需擴(kuò)容。
(5)智能監(jiān)控
       終端箱及插接箱均采用智能化設(shè)計,可實(shí)現(xiàn)集成監(jiān)控,監(jiān)測整個數(shù)據(jù)中心的運(yùn)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(jī)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(diǎn)分散于整個機(jī)房供配電系統(tǒng)的每個機(jī)柜插接箱,準(zhǔn)確采集每個機(jī)柜的每一回路的用電信息,包含負(fù)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(yùn)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(shí)現(xiàn)母線槽溫度、濕度和水浸智能化實(shí)時顯示和控制,預(yù)警由安裝、維護(hù)不當(dāng)、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(shí)現(xiàn)全生命周期管理。智能母線系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D4所示。
 
圖4智能母線配電圖
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(xiàng)目介紹
       江寧數(shù)據(jù)中心建設(shè)項(xiàng)目主要完成機(jī)房基礎(chǔ)環(huán)境建設(shè),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(jī)房建設(shè)標(biāo)準(zhǔn),將江寧機(jī)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(jī)房髙可用性的后盾。
5.2設(shè)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(shè)備由UPS供電,制冷機(jī)組、末端空調(diào)、照明等其他負(fù)荷由市電直供。經(jīng)核算,3層中密度機(jī)房可安裝機(jī)架208架,新增兩套獨(dú)立的800KVA UPS系統(tǒng),共配置4臺400KVA UPS主機(jī),每臺主機(jī)配置1組400V/1000AH蓄電池組。采用2N雙母線配電架構(gòu),每個機(jī)柜安裝雙路PDU,分別由兩條獨(dú)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(jī)柜智能母線采用160A規(guī)格。中密度機(jī)房末端配電方式如圖5所示。
圖5中密度機(jī)房末端配電方式
 
6安科瑞智能母線監(jiān)控解決方案
6.1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不影響其他在線運(yùn)行的插接箱的數(shù)據(jù)上傳通訊。
6.2 應(yīng)用場所
       適用于運(yùn)營商、金融、**、互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)等數(shù)據(jù)中心
6.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
6.4 系統(tǒng)功能
       1）實(shí)時監(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“頭”來左右切換2-63次諧波數(shù)據(jù)。
 
       4）大需量
      顯示電壓、電流、功率的大需量的數(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 系統(tǒng)硬件配置
 
7 結(jié)束語
        江寧數(shù)據(jù)中心建設(shè)項(xiàng)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(hù),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(jì)性以及靈活性,確保了服務(wù)器、計算機(jī)等設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)
[1]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(yīng)用研究.
[2]級凡.母線槽的選用[J].科技信息,2013(4)：402-404.
[3]李峰.數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計[J].通信技術(shù),2010,43(6):227-231,234.
[4]梁貴毅,謝敏.**機(jī)房高可靠性UPS電源系統(tǒng)設(shè)計與分析[J].移動通信,2012(8):69-72.
[5]劉康,林春景,熊宇.智能母線溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].科技咨詢,2016(31)：1672-3791.

安科瑞電子商務(wù)(上海)有限公司專注于餐飲油煙智能在線監(jiān)測系統(tǒng),電動機(jī)智能保護(hù)裝置,電瓶車智能充電管理系統(tǒng),工業(yè)能耗監(jiān)測系統(tǒng),弧光保護(hù)裝置,數(shù)顯溫濕度控制器等, 歡迎致電 13524471462

• 詞條

  詞條說明

• 淺析智慧消防云平臺的設(shè)計與應(yīng)用

  【摘要】本文提出了一種基于云平臺的新型智慧消防控制系統(tǒng)，在**基礎(chǔ)消防控制系統(tǒng)綜合集成的同時基于云平臺實(shí)現(xiàn)對建筑物內(nèi)人員的定位與數(shù)量統(tǒng)計，建立建筑物BIM模型基于zigbee技術(shù)為被困人員制定合理的疏散路線；節(jié)點(diǎn)工作情況、火災(zāi)情況皆可以在移動端實(shí)時反饋，可以輔助消防員準(zhǔn)確救援。大大提高了逃生與救援效率，避免火災(zāi)產(chǎn)生較大的損失。?【關(guān)鍵詞】智慧消防；云平臺；zigbee?1 概述

• 廣西崇左至水口高速公路機(jī)電工程電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

  王孟春?安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801摘要：介紹廣西崇左至水口高速公路機(jī)電工程電力監(jiān)控系統(tǒng)，采用智能電力儀表、采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關(guān)信號。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過高速公路局域網(wǎng)遠(yuǎn)傳至后臺，通過Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)配電室配電回路用電的實(shí)時監(jiān)控和管理。關(guān)鍵詞：廣西崇左至水口高速公路機(jī)電工程;智能電力儀表;Acrel-2000;電力監(jiān)控

• 淺談微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)在化工企業(yè)變電站中應(yīng)用

  摘要：大型化工企業(yè)供配電具有*特的集約型特點(diǎn)，化工企業(yè)內(nèi)35kV變電站和10kV變電所數(shù)量大、分布廣，對于老的大多大型及中型化工企業(yè)而言，其變電站或變電所內(nèi)高壓電氣設(shè)備為舊式繼電保護(hù)裝置，可靠性差，隨著化工企業(yè)的快速發(fā)展，用電負(fù)荷快速增長，整體電網(wǎng)技術(shù)水平已很難滿足目前的供電要求。因此，結(jié)合化工企業(yè)實(shí)際供配電設(shè)施設(shè)備及用電需求，將新一代微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)用到化工企業(yè)供配電改造中。關(guān)鍵詞：化工企業(yè)

• 全國石油化工企業(yè)電氣與儀表技術(shù)交流會

  ?草長鶯飛三月天，安科瑞出席在寧波舉辦的全國石油化工企業(yè)電氣與儀表技術(shù)交流會，大會重點(diǎn)圍繞石油化工用戶企業(yè)及設(shè)計單位關(guān)心的問題進(jìn)行交流研討，探討石油化工行業(yè)智慧化解決方案和成功應(yīng)用案例，現(xiàn)場觀點(diǎn)交鋒、思想碰撞，反響熱烈，帶來一場智慧化思想盛宴。?? ? ? ?中石油、中石化、中海油、國家管網(wǎng)、中化集團(tuán)、中國化工、延長石油、神華、大唐等系統(tǒng)