淺析數據中心末端供電智能母線系統應用及產品監控選型

涂志燕

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：針對目前數據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全新的末端供電方式，有效提升了數據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、智能的數據中心提供支撐。

關鍵詞：數據中心；末端供電；智能母線；供電方式

0引言

       數據中心末端智能母線通過現代通信網絡監控技術，實時監控母線的溫升、電能運行參數等數據，并對采集的實時數據進行分析處理和存儲，上傳至數據中心ECC監控中心，發出告警及報警信息，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。數據中心末端智能母線供電系統相對于傳統的配電列頭柜加電力電纜有更大的優勢。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，最終至IT設備機柜PDU插排供電，若配電列頭柜電能參數監控單元出現故障，導致相應配電列頭柜所帶載的機柜失去監控，故存在單點隱患，若期間服務器發生宕機，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架構及特點

       數據中心末端供電智能母線架構圖如圖1所示。

圖1數據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，也可根據現場需求定制。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，安全系數高。

       母線優點：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，更好地應對諧波效應；全電參量智能檢測模塊單元，保證末端供電系統可靠、安全、智能。

       插接箱單元特點：旋轉式插接，無需專用工具；磷銅卷口彈性插腳；可任意選裝1P/2P/3P開關；可以實現一拖一或者一拖多設置（單極開關單機柜，三極開關三機柜）；內裝有電壓、電流等電能參數監測模塊。

2配電列頭柜電力電纜與智能母線末端供電對比

       數據中心末端供配電系統平面圖如圖2所示

圖2數據中心末端供配電系統平面圖

       數據中心末端配電列頭柜采用放射式的供配電系統，UPS總輸出配電柜直接放射敷設至配電列頭柜及IT設備柜。其優點是各負載之間獨立受電，若發生系統故障，切除故障回路，縮小停電范圍，不影響其他回路，滿足國家相應規范對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、系統可擴展性差，不能滿足不同業務的用電容量需求，分期實施時需要把末端電力線纜一次敷設到位，系統靈活性差。此外，傳統配電列頭柜加電力電纜形式的供配電系統中，配電列頭柜需要占用數據中心的空間資源。

數據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數據中心配電列頭柜電力電纜拓撲圖

3安科瑞精密配電及監控系統解決方案

3.1概述

       隨著數據中心的迅猛發展，數據中心的能耗問題也越來越突出，有關數據中心的能源管理和供配電設計已經成為熱門問題，高效可靠的數據中心配電系統方案，是提高數據中心電能使用效率，降低設備能耗的有效方式。要實現數據中心的節能，首先需要監測每個用電負載，而數據中心負載回路非常的多，傳統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據中心集中監控要求的多回路監控裝置。

3.2應用場所

       適用于運營商、金融、、互聯網、企業等數據中心

3.3系統結構

1）交流

2）直流

3.4系統功能

1）主頁

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

2）進線參數監測

       監測主路的三相電壓、電流、系統頻率；各項及總的有功功率，無功功率，視在功率，功率因數，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。

3.5系統硬件配置

4安科瑞智能母線監控解決方案

4.1概述

       數據中心IT服務器配電傳統采用精密配電柜，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，受到很多數據中心的青睞，被越來越多的應用。

安科瑞智能母線監控產品分為交流和直流母線監控兩類，包括始端箱監測模塊、插接箱監測模塊以及觸摸屏，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據上傳通訊。

4.2應用場所

       適用于運營商、金融、、互聯網、企業等數據中心

4.3系統結構

4.4系統功能

1）實時監測

       在主頁點擊數據采集按鈕后，進入系統圖界面：此界面顯示了每個箱子的電壓。

2）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、根據選擇不同時間查詢電能值。

4.5系統硬件配置

5結語

       本文介紹了數據中心末端配電智能母線系統與配電列頭柜形式供配電系統的技術性能，通過案例更進一步明確了末端智能母線系統的優點，并對配電列頭柜電力電纜方案和智能母線系統配電方案進行分析。采用柔性更強、安全性和可靠性更高的智能母線系統將更加適合新基建數據中心行業發展需求。

參考文獻

【1】邵帥飛、鄭曉茜.《數據中心末端供電智能母線系統設計應用》

【2】數據中心設計規范：GB 50174—2017[S]

【3】AcrelEMS-IDC數據中心綜合能效管理解決方案-樣本

【4】數據中心解決方案樣本2022.04版