淺談智能母線在數(shù)據(jù)中心低壓配電中的應(yīng)用與選型

時(shí)間：2024-12-26作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：865

 淮亞利

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801
 
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(jì)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)列柜配電方案，母線槽技術(shù) 、可靠性高 ，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(gè)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(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（ 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(gè)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)配電方如 圖1所示
 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(shí) ， 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。
（2）安裝便捷 母線 槽配有標(biāo)準(zhǔn) 的 安裝支架， *單橋架支 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）各個(gè)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(jì) ， 可實(shí)現(xiàn)集 成監(jiān)控 ， 監(jiān)測整個(gè)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(gè)機(jī)房供配電系統(tǒng)的每個(gè)機(jī)柜插接箱 ，采集每個(gè)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(shí) ，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(shí)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 智能母線系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/div>

 

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(jì)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 ，新增兩套立的800KV UPS系統(tǒng) ，共配置４臺400KVA UPS主機(jī)，每臺主機(jī)配置 1組 480/1000AH蓄電池組 。采用2N雙母線配電架構(gòu)，每個(gè)機(jī)柜安裝雙路PDU，分別由兩條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。

 

6 安科瑞列頭柜及監(jiān)測產(chǎn)品介紹

隨著數(shù)據(jù)中心的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)中心能耗問題也越來越，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。

AMC系列數(shù)據(jù)中心精密配電系統(tǒng)是針對數(shù)據(jù)機(jī)房末端設(shè)計(jì)的，能夠綜合采集所有能源數(shù)據(jù)的智能系統(tǒng)，為交直流電源配電柜提供電參量信息，并可通過通訊將數(shù)據(jù)上傳到動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)數(shù)據(jù)機(jī)房的實(shí)時(shí)監(jiān)控和有效管理，為實(shí)現(xiàn)綠色I(xiàn)DC提供可靠保證。     

6.1精密配電管理解決方案

6.1.1交流系統(tǒng)

1）功能要求：

遙測：輸入分路的三相電壓、三相電流、有功功率、有功電度；輸出分路的單相電壓、單相電流、有功功率、有功電度；

遙信：輸入分路的過壓/欠壓，缺相,過流，輸入分路和輸出分路的開關(guān)狀態(tài),具備電流、功率需用量分析和統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)電壓、電流、功率等參數(shù)的越限報(bào)警功能。

2）配置方案-示意圖

 

配置方案 

多功能儀表       PZ72L-E4

電流互感器       AKH-0.66-30I-XXA/5A

6.1.2直流系統(tǒng)

1) 功能要求

遙測：輸入分路的電壓、電流、功率、電度；

遙信：輸入分路的過壓/欠壓，輸入分路的熔絲狀態(tài),具備電流、功率需用量分析和統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)電壓、電流、功率等參數(shù)的越限功能。

2)配置方案-示意圖

 

 

配置方案

多功能儀表          PZ72L-DE

 霍爾傳感器          AHKC-F-  XXA/5V

 開關(guān)電源            SBD-30  （48V）

 

 

 6.2產(chǎn)品規(guī)格

 

 

 

 

說明：■為標(biāo)配功能。

 

6.3配套附件

 

7  安科瑞母線槽監(jiān)測產(chǎn)品介紹

7.1 概述

數(shù)據(jù)中心小母線系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心末端母線供配電系統(tǒng)的俗稱。近年來，隨著數(shù)據(jù)中心建設(shè)的快速發(fā)展和高需求，智能小母線系統(tǒng)逐漸被應(yīng)用于機(jī)房的末端配電中，具有電流小、插接方便、智能化程度高等特點(diǎn)，即插式插接箱給各個(gè)機(jī)柜內(nèi)的PDU分配電。始端箱和插接箱內(nèi)可設(shè)置監(jiān)測模塊，將數(shù)據(jù)上傳至動環(huán)監(jiān)控中心。

7.2  AMB智能小母線管理系統(tǒng)

1）交流系統(tǒng)功能：

遙測：三相電壓、電流、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、電纜溫度，系統(tǒng)頻率、零序電流、零地電壓、漏電流、機(jī)柜溫度、機(jī)柜濕度、開關(guān)狀態(tài)、電壓/電流諧波含量、電流/功率；

遙信：過電流2段閥值越限、過/欠壓、過功率告警、缺相、過頻率、欠頻率越限、零地電壓、零線電流、溫/濕度告警，開關(guān)狀態(tài)、開關(guān)跳閘；    

2）直流系統(tǒng)功能：

遙測：電壓、電流、功率、電能、電纜溫度、漏電流、機(jī)柜溫度、機(jī)柜濕度、開關(guān)狀態(tài)、電流/功率；

遙信：過電流2段閥值越限、過/欠壓、過功率告警、缺相、溫/濕度告警，開關(guān)狀態(tài)、開關(guān)跳閘；                             

7.3 產(chǎn)品介紹

       

 

說明：■為標(biāo)配功能。

 

 

8 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(jì)算機(jī)等設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

 

參考文獻(xiàn)： 

【1】級凡.母線槽的選用【Ｊ】．科技信息，2013（4）：402-404.

【2】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.

【3】安科瑞數(shù)據(jù)中心IDC配電監(jiān)控解決方案.2020.03版.

【4】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)應(yīng)用手冊.2019.11版.


安科瑞電氣股份有限公司專注于10KV饋線保護(hù)裝置,電流互感器,溫濕度控制器,有源電力濾波器,混合動態(tài)濾波補(bǔ)償裝置,有源濾波器廠家,低壓饋線保護(hù)器等, 歡迎致電 18702111791

• 詞條

  詞條說明

• 貴州明德學(xué)院節(jié)能項(xiàng)目預(yù)付費(fèi)云平臺系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

  ?楊馨安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；摘要：介紹貴州明德學(xué)院節(jié)能項(xiàng)目預(yù)付費(fèi)云平臺系統(tǒng)，采用遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)儀表DTSY1352-NK、DDSY1352-NK進(jìn)行遠(yuǎn)程分合控制，達(dá)到預(yù)付費(fèi)使用功能。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠(yuǎn)傳至后臺，通過AcrelCloud-3200型遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)配電回路用電的收費(fèi)和能效管理。?關(guān)鍵詞：預(yù)付費(fèi)電

• 淺談無線傳感網(wǎng)絡(luò)能耗監(jiān)測系統(tǒng)在高校老校區(qū)電力改造的研究

  摘 要：基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗監(jiān)測系統(tǒng)將無線傳感器節(jié)點(diǎn)添加到高校老校區(qū)現(xiàn)有教學(xué)建筑、實(shí)訓(xùn)建筑、圖書館和學(xué)生宿舍大樓的水、電力、供熱等設(shè)備及分支系統(tǒng)上，測量所有設(shè)備和分支系統(tǒng)的能耗數(shù)據(jù)，能耗數(shù)據(jù)通過網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)皆破脚_服務(wù)器，在服務(wù)器上建立實(shí)時(shí)能耗數(shù)據(jù)庫.服務(wù)器管理軟件對統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析比較，發(fā)現(xiàn)高校能耗設(shè)備能源消耗的主要原因。在此基礎(chǔ)上制定針對性的節(jié)能方案和控制措施，來達(dá)到高校老校區(qū)節(jié)能增效的目的。本系統(tǒng)

• 低碳綠色轉(zhuǎn)型背景下企業(yè)如何應(yīng)對電力市場變化

  摘? 要：2022年1月24日，***就努力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)進(jìn)行三十六次集體學(xué)習(xí)。在主持學(xué)習(xí)時(shí)強(qiáng)調(diào)，實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和，是、構(gòu)建新發(fā)展格局、推動高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在要求，是統(tǒng)籌國內(nèi)兩個(gè)大局作出的重大戰(zhàn)略決策，要扎扎實(shí)實(shí)把決策部署落到實(shí)處。2022年1月30日，國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布的《關(guān)于完善能源綠色低碳轉(zhuǎn)型體制機(jī)制和政策措施的意見》（發(fā)改能源〔2022〕206號），

• 大型公共建能耗監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用分析

  1.概述? ? ? ?隨著我國工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加速，高速發(fā)展的建筑業(yè)以及不斷擴(kuò)大的建筑規(guī)模使得建筑能耗日益增長問題越來越凸顯。預(yù)計(jì)到2020年，我國城市生活人口將達(dá)到總?cè)丝跀?shù)的56％以上，建筑能耗的大幅度增加將不可避免。目前，建筑耗能已與工業(yè)耗能、交通耗能并列，成為我國能源消耗的3大“耗能大戶”。在建筑能耗中，機(jī)關(guān)辦公和大型公共建筑節(jié)能監(jiān)管體系，依托科技