數(shù)據(jù)中心精密配電柜

徐霜

（安科瑞電氣股份有限公司  上海  嘉定 201801）

引言

    由于IT技術(shù)飛速發(fā)展，特別是云計(jì)算和虛擬化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，數(shù)據(jù)中心內(nèi)服務(wù)器、交換機(jī)等IT設(shè)備正經(jīng)歷迅速變化．?dāng)?shù)據(jù)中心及其配電系統(tǒng)為了滿足這種變化并實(shí)現(xiàn)高可用性和節(jié)能減排的要求，在配電產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面也進(jìn)行了諸多改進(jìn)．專為數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)的精密配電單元通過可在線擴(kuò)展、實(shí)時(shí)在線監(jiān)測等功能可滿足新一代數(shù)據(jù)中心的需求。

1、精密配電單元

    為了更好地理解精密配電單元，我們首先介紹其所處的使用環(huán)境和負(fù)載類型。正是其使用類型和負(fù)載系統(tǒng)決定了該設(shè)備一系列與眾不同的特點(diǎn)。

    精密配電單元是一種主要用于數(shù)據(jù)中心內(nèi)的配電系統(tǒng)，又叫配電列頭柜，精密配電單元主要安裝于數(shù)據(jù)中心內(nèi)。數(shù)據(jù)中心是一個(gè)聚集了大量服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及配套UPS、精密空調(diào)等設(shè)備的IT設(shè)備場所，是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的集中處理、存儲(chǔ)、傳輸、交換和集中管理等業(yè)務(wù)的服務(wù)平臺(tái)，近年來，各行業(yè)業(yè)務(wù)處理對(duì)信息技術(shù)的依賴不斷增加，數(shù)據(jù)中心市場逐漸擴(kuò)大，投資規(guī)?？焖僭鲩L，對(duì)用電的需求也逐年增加，數(shù)據(jù)中心主要面臨著以下幾個(gè)問題點(diǎn)：

    1） 首先，由于IT技術(shù)，特別是虛擬化和云計(jì)算的發(fā)展，要求對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)中心的電流分布和功率分布進(jìn)行全面的實(shí)時(shí)管理，以保證供電系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心的可靠運(yùn)行，達(dá)到數(shù)據(jù)中心的高可靠性和節(jié)能減排的雙重目的。

    2） 其次，精密配電單元向IT負(fù)載提供電力，IT設(shè)備的制造技術(shù)正在經(jīng)歷快速發(fā)展變化。數(shù)據(jù)中心內(nèi)的IT設(shè)備和負(fù)載功率在未來10年將發(fā)生很大變化，但數(shù)據(jù)中心及其配電系統(tǒng)—般使用壽命在10年及以上的時(shí)間。

3） 同時(shí)，由于虛擬化和云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的功率消耗也將變得難以預(yù)測。

    綜上所述，數(shù)據(jù)中心主要體現(xiàn)在如何使數(shù)據(jù)中心的整個(gè)生命周期中不斷滿足變化的IT負(fù)載類型和負(fù)載運(yùn)營水平，使整個(gè)數(shù)據(jù)中心在從建成到推出使用的過程中始終保持和可靠的運(yùn)行，是對(duì)數(shù)據(jù)中心的配電系統(tǒng)提出的新挑戰(zhàn)。

2、精密配電單元應(yīng)用方案

    針對(duì)數(shù)據(jù)中心精密配電柜的IT負(fù)載的不斷變化和快速發(fā)展，也提高了對(duì)于精密配電柜中監(jiān)測裝置要求，一套可集成各項(xiàng)參數(shù)測量監(jiān)控、且可充分滿足不斷增加的負(fù)載要求的監(jiān)控裝置，成了現(xiàn)代精密配電柜中的重要指標(biāo)，我們?cè)O(shè)計(jì)了以AMC16MH為監(jiān)控主體的數(shù)據(jù)中心精密配電柜單元電能質(zhì)量管理系統(tǒng)方案來實(shí)現(xiàn)對(duì)兩路進(jìn)線、多路出線的電參數(shù)、進(jìn)出線開關(guān)狀態(tài)、溫度、接地電壓、漏電流等實(shí)現(xiàn)全面的監(jiān)測。且可根據(jù)用戶需求靈活增加減少出線測量回路數(shù)。以下我們就突出講解我司開發(fā)的以AMC16MH為監(jiān)控主體的數(shù)據(jù)中心精密配電柜單元電能質(zhì)量管理系統(tǒng)方案。

圖1  精密配電柜內(nèi)一次接線圖

圖2  AMC16MH精密配電監(jiān)測方案系統(tǒng)圖

2.1 實(shí)時(shí)在線監(jiān)控

    為了對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)中心的電流分布和功率分布進(jìn)行全面的實(shí)時(shí)管理。精密配電單元采用了AMC16MH多回路監(jiān)控裝置，它既可以測量進(jìn)線側(cè)三相電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率，還可同時(shí)檢測出線多達(dá)84路的電流、有功功率、功率因數(shù)，同時(shí)，可顯示累積的有功電能和增量電能。這樣地對(duì)整個(gè)配電單元的電氣參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄，尤其對(duì)其電力消耗有實(shí)時(shí)的了解?？梢詽M足用戶對(duì)于電能計(jì)量的要求，為全面的能耗管理提供了硬件基礎(chǔ)，AMC16MH多回路監(jiān)控裝置還具有2路RS-485接口，多回路計(jì)量監(jiān)測裝置通過RS-485標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。通過AMC16MH多回路監(jiān)控裝置，精密配電裝置采集了輸入和輸出的各種電氣參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電氣系統(tǒng)的監(jiān)測和管理，以滿足數(shù)據(jù)中心負(fù)載水平實(shí)時(shí)變化條件下的高可靠性。同時(shí)。提供對(duì)于輸出電流的報(bào)警，可防止由于過負(fù)載所導(dǎo)致的斷電發(fā)生。

2.2 精密配電管理系統(tǒng)軟件

    為了達(dá)到遠(yuǎn)程管理的目的，在精密配電監(jiān)測方案中，我司為其專門開發(fā)了精密配電管理系統(tǒng)軟件，有了這套管理軟件，用戶可以通過數(shù)據(jù)中心后臺(tái)管理系統(tǒng)對(duì)兩者進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問，實(shí)現(xiàn)電參數(shù)值、開關(guān)狀態(tài)、零地電壓和漏電流等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控；還可實(shí)現(xiàn)越限告警、事件記錄、數(shù)據(jù)上傳等功能。為了方便客戶操作和瀏覽，我們特意安裝了彩色觸摸屏。用戶可以在柜前直接在觸摸屏上進(jìn)行操作。

圖3  AMC16MH顯示主界面

圖4 AMC16MH 開關(guān)狀態(tài)指示界面

 2.3 多回路可靈活擴(kuò)展

    為了適應(yīng)適應(yīng)IT設(shè)備和IT技術(shù)快速升級(jí)的需要。數(shù)據(jù)中心精密配電單元中使用了模塊化互感器排，每個(gè)AMC16MH裝置zui多可測量84路單相出線回路各相參數(shù)，對(duì)應(yīng)可配備4個(gè)互感器排，每個(gè)互感器排可連接21路單相出線回路，針對(duì)不同IT設(shè)備，可隨意減少或添加互感器排，以適應(yīng)不同客戶需求。

2.4 零地電壓監(jiān)控

    中性線與PE線之間的點(diǎn)位差稱為“零點(diǎn)電壓”，當(dāng)零點(diǎn)電壓高于電子信息設(shè)備的允許值時(shí)，將引起硬件故障、燒毀設(shè)備，引發(fā)控制信號(hào)的誤動(dòng)作，影響通信質(zhì)量，延誤或阻止通信的正常進(jìn)行，因此，當(dāng)零地電壓不滿足負(fù)載的使用要求時(shí)（一般零地電壓應(yīng)小于2V），應(yīng)采取措施，降低零地電壓，以AMC16MH多回路監(jiān)控裝置為監(jiān)控主體的精密配電柜電能質(zhì)量管理方案中，帶有零點(diǎn)電壓測量功能，能將監(jiān)測的零地電壓值實(shí)時(shí)傳送到安全監(jiān)管平臺(tái)服務(wù)器中，并在界面上以直觀的數(shù)據(jù)表現(xiàn)出來，一旦零地電壓值越限，系統(tǒng)將自動(dòng)彈出報(bào)警框并觸發(fā)報(bào)警，提示管理員進(jìn)行及時(shí)進(jìn)行線路檢查，保護(hù)精密配電柜安全性能。

2.5 零序電流監(jiān)控

    當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，三相變得不對(duì)稱了，這時(shí)就能分解出有幅值的零序分量了，因此通過檢測這零序電流分量，就可以知道系統(tǒng)出了故障（特別是單相接地時(shí)的零序分量）。所以該值的監(jiān)測對(duì)系統(tǒng)用電的安全性有著不可忽視的主要性，以AMC16MH為監(jiān)測裝置的數(shù)據(jù)中心電源管理系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測精密配電柜體重的零序電流，根據(jù)該值分析電路，避免引起更大的電氣故障。

2.6 漏電流采集功能

    數(shù)據(jù)中心市場逐漸擴(kuò)大，投資規(guī)?？焖僭鲩L，對(duì)用電的需求也逐年增加，同時(shí)也留下了安全隱患，近年來，電氣火災(zāi)在火災(zāi)起因中居*。針對(duì)近年來電氣火災(zāi)事故居高不下的嚴(yán)峻形勢，根據(jù)電氣火災(zāi)的規(guī)律和數(shù)據(jù)中心用電特點(diǎn)，在我們的精密配電柜應(yīng)用方案中增加了漏電流采集功能，并能將漏電流采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到后臺(tái)管理系統(tǒng)，達(dá)到后臺(tái)統(tǒng)一管理，實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。

2.7 溫度采集功能

    在機(jī)房中，有大量的服務(wù)器等精密設(shè)備，設(shè)備對(duì)溫、濕度等運(yùn)行環(huán)境的要求非常嚴(yán)格，所以應(yīng)加裝溫度傳感器，以實(shí)時(shí)監(jiān)測精密配電柜內(nèi)的溫度，以AMC16MH多回路監(jiān)控裝置為監(jiān)控主體的精密配電柜電能質(zhì)量管理方案中，帶有2路溫度傳感器，能將監(jiān)測的溫度值實(shí)時(shí)傳送到當(dāng)?shù)氐臋C(jī)房監(jiān)控及安全監(jiān)管平臺(tái)服務(wù)器中，并在界面上以直觀的數(shù)據(jù)表現(xiàn)出來，一旦溫度值越限，系統(tǒng)將自動(dòng)彈出報(bào)警框并觸發(fā)報(bào)警，提示管理員通過調(diào)節(jié)空調(diào)溫度值為精密配電柜提供*運(yùn)行環(huán)境。

2.8 諧波測量功能

    隨著數(shù)據(jù)中心的發(fā)展，大量增加使用的大功率半導(dǎo)體開關(guān)器件以及各類開關(guān)電源產(chǎn)品，如顯示器、空調(diào)器、節(jié)能燈，在這些信息技術(shù)設(shè)備雖然每臺(tái)設(shè)備向電網(wǎng)注入的諧波電流不大，但這些設(shè)備數(shù)量大、分布廣。在使用時(shí)具有集中的特點(diǎn)，在某些時(shí)段會(huì)使注入到電網(wǎng)的諧波電流對(duì)電網(wǎng)造成的諧波問題特別突出，這不但使接入該電網(wǎng)的設(shè)備無法正常工作，甚至造成故障，而且還會(huì)使供電系統(tǒng)中性線承受的電流超載，影響供電系統(tǒng)的電力輸送。因此諧波問題得到各有關(guān)方面的高度重視。AMC16MH增加了進(jìn)線和出線諧波、總諧波測量功能，并能將監(jiān)測的諧波值實(shí)時(shí)傳送到當(dāng)?shù)氐臋C(jī)房監(jiān)控及安全監(jiān)管平臺(tái)服務(wù)器中，在界面上以直觀的數(shù)據(jù)表現(xiàn)出來，一旦諧波值越限，系統(tǒng)將自動(dòng)彈出報(bào)警框并觸發(fā)報(bào)警。

 3 主要產(chǎn)品型號(hào)設(shè)備清單

    安科瑞公司的數(shù)據(jù)中心精密配電柜監(jiān)測采集裝置是針對(duì)數(shù)據(jù)中心中多回路出線的供電需求而開發(fā)設(shè)計(jì)的，能夠很好的滿足數(shù)據(jù)中心中各設(shè)備對(duì)電源安全性和可靠性的要求，并符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以下表格為該套方案的產(chǎn)品配套型號(hào)功能介紹。

4、結(jié)語

    由于IT技術(shù)的快速發(fā)展和IT應(yīng)用的日益廣泛，尤其是云計(jì)算和虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)，服務(wù)器的負(fù)載水平不斷提高同時(shí)變得難以預(yù)測，這使得數(shù)據(jù)中心內(nèi)的電流管理變得非常重要，良好的全系統(tǒng)電流管理和報(bào)警可以地降低由于開關(guān)誤動(dòng)作或過載保護(hù)而造成的IT負(fù)載斷電，同時(shí)減少了由于斷電而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)和聲譽(yù)上的損失。從各個(gè)方面來看，我們所研發(fā)出來的以AMC16MH為監(jiān)測裝置的數(shù)據(jù)中心精密配電電源質(zhì)量管理方案能地適應(yīng)了精密配電柜單元的需求，使客戶在節(jié)省初期投資的同時(shí)，提高整個(gè)供電系統(tǒng)的可靠性和管理性，從而可觀地降低了數(shù)據(jù)中心的初期投資和運(yùn)營費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)

[1]專為數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)的精密配電單元介紹.：周巍

[2]安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品選型手冊(cè)2013.08版

作者簡介：

徐霜，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)中心配電柜設(shè)計(jì)，: