1 數(shù)據(jù)中心末端配電范圍界定
本數(shù)據(jù)中心按現(xiàn)行家標(biāo)準(zhǔn)《數(shù)據(jù)中心設(shè) 計規(guī)范》(GB 501 74．2017)和《電力調(diào)度通信中心工程設(shè)計規(guī)范》(GB／T 50980—2014)的要求建設(shè)，采用A、B雙路系統(tǒng)進(jìn)行供電。
數(shù)據(jù)中心末端配電的范圍指從UPS輸出配 電柜輸出端引出至機柜PDU插座端，供電對象為機柜承載的IT設(shè)備和服務(wù)器，相關(guān)配電系統(tǒng) 拓?fù)鋱D如圖1所示
圖1 數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)拓?fù)鋱D
2機柜端列頭柜配電方案
2.1 傳統(tǒng)列頭柜供電方式
傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心機柜端配電采用配電列頭柜加電纜的配電方式，同時每個機柜配置兩條PDU插座，通過電纜從列頭柜取電。列頭柜與機柜之間的供電般有兩種模式
2.1.1模式
每個列頭柜同時配置A和B兩路主輸人開關(guān)及對應(yīng)饋線開關(guān)，每個機柜從1個列頭柜取電。如圖2所示。
圖2單列頭柜供電模式
2.1.2模式二
每個列頭柜配置A或B兩路主輸入開關(guān)及對應(yīng)饋線開關(guān)，每個機柜從2個列頭柜取電。 如圖3所示。
圖3雙列頭柜供電模式
2.1.3模式和模式二比較
1)可靠性和可用性比較：供配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及配置直接決定了數(shù)據(jù)中心的可用性和可靠性。如果個系統(tǒng)是由各子系統(tǒng)組成的，則任何個子系統(tǒng)的故障將直接影響系統(tǒng)的正常運行。模式采用1個列頭柜向末端設(shè)備提供A、B路電源，模式二分布在兩個列頭柜向末端設(shè)備提供A路或B路電源。按照家標(biāo)準(zhǔn)A級機房供配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時，正常運行情況下模式和模式二均滿足容錯要求，即當(dāng)A、B路任何路出現(xiàn)故障時均不影響末端設(shè)備運行。從運維管理角度考慮，模式中的路出x故障時，因A、B兩路供電均在個列頭柜內(nèi)，因此需停電維護(hù)，增加了運維的難度和可操作性。當(dāng)列頭柜內(nèi)配置較低時，存在任何路故障時有可能對另外路造成故障的風(fēng)險。因此，從可靠性和可用性比較，模式二相對較高。
2)成本比較：模式和模式二兩種列頭柜同等配置情況下，列頭柜進(jìn)線電纜長度 相同，列頭柜與機柜之間電纜(以WDZB.YJV3×6 mm：配置為例)，每面機柜模式二 比模式多3米，相差不大。
因此，對于列頭柜兩種供電模式比較，每個機柜從兩個列頭柜取電可用性比從同個列頭柜取電可用性高，而成本差異不大。
2.2傳統(tǒng)列頭柜配置比較
列頭柜作為數(shù)據(jù)中心機房末端配電管理的**設(shè)備，需滿足配電、監(jiān)控、測量、保護(hù)、告警等作用。由于信息化設(shè)備進(jìn)步集中，數(shù)據(jù)中心對供電可靠性和可管理性要要求越來越高，同時，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和計算機技術(shù)的融合，列頭柜高度智能化的技術(shù)也逐步成熟，從代簡單智能列頭柜逐步演進(jìn)到高度智能四代的技術(shù)。
列頭柜的發(fā)展大致分為四代，如下：
代：普通開關(guān)水平安裝，配置機械表和指示燈，只有配電功能，無任何檢測及通訊 功能。
二代：多數(shù)采用開關(guān)豎直安裝，在進(jìn)線端加人數(shù)字電表或觸摸屏和通訊接口，只監(jiān)控主路，未監(jiān)控分路。
三代：在二代基礎(chǔ)上增加分路監(jiān)控,實現(xiàn)電源監(jiān)控和能源管理。
四代：在三代基礎(chǔ)上提高了智能化技術(shù)，集中開關(guān)模塊化、二次元件模塊化、調(diào)相、 監(jiān)控與體。
其中，代和二代為傳統(tǒng)配電柜，三代為目數(shù)據(jù)中心常用精密配電柜，四代為模塊化精密配電柜口，從柜體集成、監(jiān)控、維護(hù)等方面進(jìn)行比較，如表1所示。
表1各種類型配電列頭柜對比分析
從表1所示，相比傳統(tǒng)配電柜，從安全管理、運行管理角度看，精密配電柜可提供機房全面的電源管理功能，將配電系統(tǒng)完全納入機房監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)測內(nèi)容除電氣系統(tǒng)主母線及支路所有電氣參數(shù)，為機房提供為全面的管理及服務(wù)。同時，用戶可以及早發(fā)現(xiàn)安全隱患，采取相應(yīng)改進(jìn)措施改善機房供電情況，有效規(guī)避風(fēng)險。
3機柜配電端智能母線槽方案
3.1 智能母線槽概算
機柜端配電采用智能化母線槽作為機柜端配電成熟技術(shù)之，為內(nèi)外大型數(shù)據(jù)中心所應(yīng)用。目內(nèi)大型數(shù)據(jù)中心已有多個應(yīng)用案例，本數(shù)據(jù)中心也采用智能母線槽供電方案，如圖4所示。
圖4智能母線槽供電方案
3．2智能母線槽要求
3.2.1整體方案
本數(shù)據(jù)中心實施的機柜母線槽供電方案滿足機房要求，采用2N供電方式，如圖5所示。
圖5智能母線槽供電方案
主機房區(qū)各自從UPS室I和UPS室2中UPS系統(tǒng)輸出A、B路主干母線槽(本案采用 IP54．1250 A密集母線)接人至機房每列機柜段通道，每列機柜端母線槽始端箱通過電纜與主干母線槽上的插接箱進(jìn)行連接。
3.2.2設(shè)計要點
3.2.2.1主要構(gòu)成
機柜端智能母線槽包含“進(jìn)線箱、直線段、插接箱”如圖6所示。
圖6智能母線槽構(gòu)成圖
1）進(jìn)線箱：用作整條母線供電，通過電纜從UPS主干母線插接箱斷路器連接取電，并在箱體內(nèi)配置測量單元和通訊單元，監(jiān)測電流、電壓、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)。
2）直線段：用于承載電流、通過插接口和插接箱為機柜供電。根據(jù)插接箱安裝方式分兩種類型，為軌道滑觸式母線槽和固定式母線槽，兩者區(qū)別在于軌道式母線槽內(nèi)置滑觸導(dǎo)軌,其插接箱可以直接在母線上滑動，以靈活適應(yīng)機柜的位置擺放需求。而固定式母線槽直身段標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計密集插接口，間距般為0.6米和1.2米，基本能滿足高密度多變化的機柜擺放需求。軌道滑觸式母線槽適合當(dāng)數(shù)據(jù)中心設(shè)備機柜布置和變化調(diào)整需求。
3）插接箱：插接箱用于從母線直身段取電，支持熱插拔和調(diào)相，內(nèi)部配置測量單元、通訊單元、防雷單元及工業(yè)連接器單元等，可監(jiān)測機柜端電流、電壓、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)。
3.2.2.2安裝方式
母線槽安裝方便快捷，可采用機柜上方安裝和地板下安裝兩種方式。機柜上方安裝般需要預(yù)留1米左右垂直空間，需考慮強弱電橋架、風(fēng)管、照明等因素；地板下安裝般需要預(yù)留0.6米左右垂直空間，需考慮地板下送風(fēng)氣流組織因素。如圖7所示。本案數(shù)據(jù)中心機房梁底4米，考慮機柜上方綜合管線和下送風(fēng)等因素，機柜端母線槽采用機柜上安裝方式并A、B垂直上下安裝。
圖7智能母線槽安裝示意圖
3.2.3監(jiān)控管理
機柜端智能母線槽通過在進(jìn)線箱、插接箱配置電能儀表、開關(guān)狀態(tài)監(jiān)控單元、通訊接口單元等元件實時監(jiān)測電流，電壓，功率和電量，實時顯示每個機柜PDU的運行狀態(tài)，實現(xiàn)對機柜的精密監(jiān)控和能效管理。可實現(xiàn)故障報警，實時監(jiān)控電能質(zhì)量，包括負(fù)載系數(shù)，諧波含量等，所有監(jiān)測參數(shù)將匯集到母線系統(tǒng)的監(jiān)控總單元模塊，通過開放通訊協(xié)議接口可與機房綜合監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行對接，可實時查看數(shù)據(jù)中心機房運營狀況，任何監(jiān)測點出現(xiàn)故障，均可在系統(tǒng)顯示界面找到其對應(yīng)編號，以便維護(hù)人員*作出響應(yīng)，大大減少檢修工作量。如圖8所示。
圖8智能母線槽監(jiān)控圖
4 智能母線槽配電方案勢
4.1 可靠性對比
1）智能化插接母線相對傳統(tǒng)的“列頭柜+電纜”，既避免電纜所帶來的諸如電纜接頭*氧化、松動和接觸不良等施工工藝問題，將傳統(tǒng)現(xiàn)場機電工程安裝轉(zhuǎn)化為工廠預(yù)
制產(chǎn)品拼接，提升整體系統(tǒng)成品質(zhì)量可靠性。
2）相對傳統(tǒng)列頭柜集中配電管理，當(dāng)任意個機柜端供電故障時，采用智能化插接母線方案可減少供電故障影響范圍。
4.2 靈活性對比
1）智能化插接母線不需要敷設(shè)橋架和電纜，供電架構(gòu)清晰明朗，提高機房整潔度。
2）智能化插接母線可根據(jù)機柜數(shù)量、位置、功率密度的變化靈活地調(diào)整母線的長度、走向、機柜端開關(guān)容量或相位。
3）智能化插接母線在進(jìn)行巡檢或故障維護(hù)時，可降低系統(tǒng)維護(hù)影響范圍和檢修工作量。
4）系統(tǒng)支持部件級在線熱插拔擴展，可實現(xiàn)根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展需求分期投資擴容。
4.3 成本對比
1）智能化插接母線降低了空間占用率，采用智能母線槽可省去配電列頭柜，并且不占用任何地面面積，節(jié)省的地板空間可用于擺放IT機柜，可降低機柜容積比，提升機房內(nèi)部地面空間利用率。本信息中心機房采用智能化插接母線大約可降低大約6%的容積比，按機房面積單位造價可創(chuàng)造約800萬元空間**。
2）采用智能化插接母線可降低運行維護(hù)成本，規(guī)避了傳統(tǒng)方式所帶來的后期運維工作量大、運維周期不可控以及人為干預(yù)帶來的安全性降低等問題。
3）可隨時根據(jù)客戶需要調(diào)整配置，減少技改投資。
5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)機房末端設(shè)計的，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精確的電參量信息，并可通過通訊將數(shù)據(jù)上傳到動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對整個數(shù)據(jù)機房的實時監(jiān)控和有效管理，為實現(xiàn)*綠色I(xiàn)DC提供可靠保證。
5.1精密配電管理解決方案
5.1.1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，實現(xiàn)電壓、電流、功率等參數(shù)的越限報警功能。
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
5.1.2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，實現(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）
5.2產(chǎn)品規(guī)格
說明：■為標(biāo)配功能。
5.3配套附件
6安科瑞母線槽監(jiān)測產(chǎn)品介紹
6.1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，即插式插接箱給各個機柜內(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。
6.2 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、序電流、地電壓、漏電流、機柜溫度、機柜濕度、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、地電壓、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、機柜溫度、機柜濕度、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；
6.3產(chǎn)品介紹
說明：■為標(biāo)配功能。
7結(jié)束語
可靠性、可維護(hù)性、經(jīng)濟性、可擴展性和節(jié)能環(huán)保是電力數(shù)據(jù)建設(shè)和運維的幾大關(guān)鍵要素，供配電系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著電網(wǎng)IT信息系統(tǒng)快速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心末端配電應(yīng)采用具備高可用性、高安全性和靈活性的配電結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐。本文通過對不同種機柜端配電方式的對比分析，以及結(jié)合實際案例應(yīng)用分析智能母線槽設(shè)計要求、安裝方式、對比勢，智能母線槽是電力數(shù)據(jù)中心末端配電的選方案之。
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