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淺談智能母線監控系統在數據中心末端配電的設計應用

文章更新時間：2023-07-31　點擊量：494

摘要：針對數據中心終端供電列頭柜和電力電纜的不足，結合實際情況，采用終端智能母線系統的新終端供電方式，有效提高數據中心終端供電形式和容量的靈活性和可靠性，為安全、經濟、綠色、智能數據中心的建設提供支持。

關鍵詞：智能母線、智能母線系統、數據中心、終端供電

引言

通過現代通信網絡監控技術，數據中心終端智能母線實時監控母線溫升、電能運行參數等數據，對采集到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，發出報警信息，通過音頻和可視化界面對話窗口通知運營管理人員，及時排查故障。

與傳統的配電列頭柜和電力電纜相比，數據中心終端智能母線供電系統具有更大的優勢。配電列頭柜和電力電纜的終端配電方式是通過UPS輸出配電柜將電力電纜引入列頭柜，通過主路斷路器控制開關控制各分路斷路器開關，最后到IT設備機柜PDU插頭供電。如果配電列頭柜電能參數監控單元出現故障，相應配電列頭柜攜帶的機柜將失去監控，存在單點隱患。如果服務器在此期間停機，將無法及時有效處理，造成嚴重后果。

1智能母線系統架構、特點

數據中心終端供電智能母線架構圖如圖1所示。

圖1數據中心終端供電智能母線架構圖

母線優點：軌道主體結構簡單明了，安全性高；插箱旋轉插件，帶電插件，安裝快捷；母線干線隨處可插入插箱，靈活性強；雙零線結構，更好地應對諧波效應；全電參數智能檢測模塊單元，確保終端供電系統可靠、安全、智能。

插件箱單元特點：旋轉插件，無專用工具；磷銅卷口彈性插腳；可任意安裝1P/2P/3P開關；可實現一拖一或一拖多設置（單極開關單柜、三極開關三柜）；配備電壓、電流等電能參數監測模塊。

2配電列頭柜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.png

數據中心終端供配電系統平面圖2

數據中心末端配電列頭柜采用放射式供配電系統，UPS總輸出配電柜直接放射敷設至配電列頭柜和IT設備柜。其優點是各負荷之間獨立供電。如果發生系統故障，切斷故障電路，縮小停電范圍，不影響其他電路，wan全滿足國家相應規范對IT設備重要負荷的用電技術要求。缺點是分支線路多，有色金屬導體消耗大，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要求。分期實施時，終端電力電纜需要一次敷設到位，系統靈活性差。此外，在傳統配電列頭柜和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:電纜地板下鋪設周期長，難度大，后期維護管理困難；列頭柜空間有限，后期變化靈活性差；電纜鋪設密集，容易聚集溫升，存在火災隱患；電纜架空地板下鋪設影響制冷效果；列頭柜占據機柜位置，造成土地成本浪費。

圖3數據中心配電列頭柜拓撲圖

數據中心智能母線供配電系統采用樹干供配電系統，UPS總輸出配電柜與IT設備柜之間采用兩條干線（智能母線）連接。其優點是有色金屬導體消耗相對較少，安裝施工快捷方便，即插即用，系統擴展靈活，可滿足不同租賃用戶的個性化業務電容量，易于擴展和變更。與電力電纜相比，智能母線具有更高的可靠性、更長的工程生命周期和可重復使用性。缺點是智能母線主干線故障，影響范圍大，但母線主干線故障概率很低。

數據中心終端配電智能母線拓撲圖如圖4所示。優點:取消配電列頭柜，節約占地面積，爭取更多盈利機柜；開關控制和數據采集分布在始端箱和插件箱中，避免相互影響；避免架空地板下敷設強電，主動加熱少，制冷負擔小，有效降低數據中心能耗和PUE值；安裝方便快捷，工期大大縮短；插件箱模塊化，隨時調整分支數量和容量；內部是銅排輸電，安全性能更高。

圖4數據中心終端配電智能母線拓撲圖

3 B級數據中心IT設備終端配電設計

B級數據中心配電架構系統圖如圖5所示。

圖5.png

B級數據中心配電架構系統圖5

B級數據中心終端配電系統圖、電氣監控系統圖分別如圖6所示、圖7所示。

B級數據中心終端配電系統圖6

B級數據中心電氣監控系統圖7

其中，每個機柜IT設備的功耗考慮為4KW，機房配電系統使用的電纜為低煙無鹵電力電纜，從電源頭柜到設備機柜使用的電纜為低煙無鹵電力電纜。機房設備柜采用雙回路供電方式，每個機柜配備2個PDU模塊。雙回路供電系統從2N雙總線UPS輸出柜到機柜采用母線（UPS到天花板智能母線采用電力電纜轉接），母線到機柜采用插入箱+電力電纜，母線進口箱設置斷路器、監控、防雷模塊，插入箱具有開關、遠程監控電流、功率等參數監控功能，相應的監控參數上傳到數據中心ECC監控中心。

數據中心終端配電采用智能母線配電技術，供電容量靈活，可滿足不同承租人的個性化業務需求，施工安裝方便靈活，部署簡單快捷。為有效節約數據中心空間資源，取消終端強電列頭柜，原配電列頭柜位置可增加一套IT設備柜。一般情況下，每40個左右的IT設備柜配備2套配電列頭柜。取消配電列頭柜，可增加IT設備機柜數量的2/40左右。以主機房400個IT機柜為例，原需20個列頭柜。使用智能母線后，可設置420個IT設備機柜。對于對外租賃的數據中心，每個機柜的租賃費每年8萬元，經濟效益可提高160萬元，可有效提高數據中心的空間利用率和經濟性；采用智能母線系統，機柜上方接線，可減少架空地板下電線的火災安全隱患，便于后期維護。這為數據中心的安全運行提供了有力的保障，大大提高了供電運行的可靠性和運行管理的自動化水平。

4安科瑞智能小母線解決方案

安科瑞智能母線監控產品分為溝通和DC母線監控兩類，包括開始箱監控模塊、插入箱監控模塊和觸摸屏。此外，還可與母線槽連接器紅外溫度測量模塊配合，監測母線槽的運行溫度，確保母線槽的配電安全。

4.1系統結構