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淺談母線配電在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用以及產(chǎn)品監(jiān)控選型
閱讀：627 發(fā)布時間：2022-12-7
摘要：隨著現(xiàn)代信息科技的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的機(jī)柜功率逐漸增加,，而且現(xiàn)實環(huán)境對機(jī)房的調(diào)整和改造需求逐漸增多,，傳統(tǒng)的配電模式已無法滿足如今發(fā)展的多樣化需求，小母線作為數(shù)據(jù)中心一種新型機(jī)房配電產(chǎn)品，可以有效地解決傳統(tǒng)配電模式中存在的各種問題,，大大提高了數(shù)據(jù)中心的可用性及供配電的穩(wěn)定性,。
關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心；小母線,；配電模式,；穩(wěn)定性
0引言
隨著信息技術(shù)的發(fā)展和社會信息化水平的提高，各個行業(yè)愈加依賴于信息系統(tǒng),，這對信息系統(tǒng)安全,、穩(wěn)定性的運(yùn)行有較高的要求。與此同時,，各行業(yè)對計算及相關(guān)資源的需求依然保持持續(xù)增加的趨勢,，計算設(shè)備和資源數(shù)量仍需要保持快速的增長速度，以滿足大數(shù)據(jù),、5G,、人工智能和云計算等新興技術(shù)發(fā)展需要。因此,，在數(shù)據(jù)中心的建設(shè)過程中,，限于有限的資源，提高單機(jī)柜裝機(jī)的功率密度,，使數(shù)據(jù)中心單位面積產(chǎn)生更大的價值是很有必要的,。然而，單機(jī)柜功率的提高,，勢必會造成供電,、空調(diào)等系統(tǒng)的壓力，比如在傳統(tǒng)配電模式供電系統(tǒng)中,，配電線路的載流量需要大幅度提高才能滿足高功率密度機(jī)柜的用電需求,，這就使得配電支、干線的電力電纜線徑增加,，特別是對于數(shù)據(jù)中心,，由于2N架構(gòu)的需要，更是使得兩倍載流量計算線徑的電纜方能滿足要求,。再加上供電回路數(shù)量較多,，這無疑加大了工程施工、運(yùn)維檢查,、事故檢修以及后期改造的難度,。此外，較多的電纜堆積,，會對機(jī)房氣流造成一定影響,，不利于IT設(shè)備的散熱,。因此，打破傳統(tǒng)配電模式,，驅(qū)動新型數(shù)據(jù)中心配電方式的變革勢在必行,。
1數(shù)據(jù)中心傳統(tǒng)的IT設(shè)備配電模式
1.1傳統(tǒng)配電模式簡介
在數(shù)據(jù)中心中傳統(tǒng)的配電模式中，IT機(jī)房采用列頭柜從總配受電,，然后通過不同的開關(guān)回路,，用電纜經(jīng)地板下的電纜橋架分配給各個機(jī)柜，是典型的放射式供配電系統(tǒng),。列頭柜的配電模式特點是各負(fù)荷獨立受電,，當(dāng)單臺設(shè)備發(fā)生故障時，其影響范圍只局限于本身,，而不會影響到其他回路,，能夠滿足國家現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范對重要用電負(fù)荷的相關(guān)技術(shù)要求。此外,，在數(shù)據(jù)中心,，還采用2N架構(gòu)，即兩臺引自不同電源的列頭柜分別給同一列機(jī)柜供電,，以達(dá)到一路電源故障時,，另一路仍可支持所有設(shè)備正常運(yùn)行的目的。
1.2傳統(tǒng)配電模式存在的問題
在早些時候,，由于相關(guān)技術(shù)不夠成熟,，數(shù)據(jù)中心建設(shè)和規(guī)劃過程中并未考慮到高功率密度的單機(jī)柜需求，傳統(tǒng)的列頭柜配電模式足以支撐1~3kW單機(jī)柜功率密度的需求,。但隨著信息科技的快速發(fā)展,，業(yè)務(wù)量大幅度提升，支撐數(shù)據(jù)存儲與計算的數(shù)據(jù)中心面臨著巨大壓力,，提升單機(jī)柜密度是業(yè)內(nèi)更傾向采取的措施,，畢竟對于數(shù)據(jù)中心來說，提升利用效率需要的造價,，遠(yuǎn)低于擴(kuò)大建筑面積產(chǎn)生的成本,。
2小母線配電模式及其優(yōu)勢
2.1小母線配電模式簡介
小母線配電模式，就是利用高載流量的母線槽取代傳統(tǒng)的列頭柜+線纜的配電模式,，直接由母線本體的插接口接出供電回路至服務(wù)器機(jī)柜,。如圖1所示，在IT機(jī)房內(nèi),，通過在機(jī)柜上方安裝小母線，然后從母線的插接口引出分支回路連接至機(jī)柜的配電模塊,，無需占據(jù)地板下方空間,。同時,，該產(chǎn)品支持熱插拔，即插即用的靈活供配電方式,，可以實現(xiàn)在帶電狀況下,、在任何地方快速安裝使用，無論是安裝或檢修維護(hù),，均可提升工作效率,。
圖1
如圖2所示，小母線由始端箱母線槽,、T型件,、連接件、母線直線段,、吊裝件,、末端蓋、轉(zhuǎn)彎件和分接單元等部件組成,，每個部件承擔(dān)不同的功能,。端口母線槽在整條母線的初始位置，用于和上端總配電柜引來的電纜或母線相連接,；連接件負(fù)責(zé)直線段,、端口母線槽、T型件及轉(zhuǎn)彎件等部件的相互連接作用,；直線段又可以分為饋線段和插接段,，饋線段用于傳導(dǎo)電能，插接段用于連接分接單元,；吊裝件在與母線支吊架連接時起到作用,，便于安裝；末端蓋保持母線末端的封閉性,，防止進(jìn)入灰塵,、水分等；由于母線槽不便彎曲,，需借助于轉(zhuǎn)彎件和T型件來達(dá)到轉(zhuǎn)彎和分流的目的,；分接單元又叫做母線插接箱，用于小母線和列頭柜的連接,。
圖2小母線的組成部分
2.2小母線的優(yōu)勢
小母線的應(yīng)用,，從某些程度上避免了傳統(tǒng)列頭柜配電模式的弊端，在新的數(shù)據(jù)中心建設(shè)形勢下,，有著巨大的優(yōu)勢,。
1)安裝方便、可靠性高
與架空地板下走線方式需鋪設(shè)電力橋架和成百上千條電纜線相對比,，小母線的安裝既不需要在空間狹小的地板下進(jìn)行,，又節(jié)約了大量的分支電纜敷設(shè)及電纜頭的制作工作,，預(yù)制化的產(chǎn)品到場直接對接安裝，其安裝方式簡單又省時省力,。此外,，由于省去了電纜頭的制作,，還可以避免電纜接頭氧化、接觸不良等問題，提高了供電的可靠性和安全性,。
2)使用壽命較長
使用年限方面,，由于傳統(tǒng)的配電模式中,，列頭柜壽命一般在10-15年之間,，不利于系統(tǒng)定運(yùn)行。而小母線的使用壽命一般可達(dá)40年,，可以更好地與建筑使用年限相匹配,，而不用頻繁更換設(shè)備、下架信息系統(tǒng)服務(wù)器,，可擺脫傳統(tǒng)列頭柜配電模式末端電力調(diào)整的不連續(xù)性,、工程化和周期長等問題。
3)安裝檢修方便,、配電靈活
相對于固定配電模式的列頭柜,，小母線可根據(jù)機(jī)柜實際負(fù)載大小進(jìn)行靈活分配。在安裝小母線時,，可以預(yù)留一定的插接口,，以便后續(xù)容量調(diào)整、容量增加,。當(dāng)需要擴(kuò)容時,，只需要增加或更換插接箱即可。再加上插接口可支持熱插拔,，當(dāng)需要進(jìn)行調(diào)相,、維修等相關(guān)操作時，只需對小母線上的插接箱進(jìn)行相關(guān)調(diào)整即可,，無需在線路上進(jìn)行任何操作,。
4)后繼成本低，可提升數(shù)據(jù)中心的可用性
后繼成本低體現(xiàn)在節(jié)約建設(shè)工程造價和運(yùn)維花費兩個方面,，一方面,，小母線使用壽命長、擴(kuò)容改造方便,，降低了后期機(jī)房改造的工程建設(shè)成本,；另一方面，日常運(yùn)維時，檢查及檢修方便,，節(jié)省人力并大大降低平均可修復(fù)時間,，提升數(shù)據(jù)中心的可用性。
3安科瑞精密配電及監(jiān)控系統(tǒng)解決方案
3.1概述
隨著數(shù)據(jù)中心的迅猛發(fā)展,，數(shù)據(jù)中心的能耗問題也越來越突出，有關(guān)數(shù)據(jù)中心的能源管理和供配電設(shè)計已經(jīng)成為熱門問題,，有效可靠的數(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,。要實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的節(jié)能,，首先需要監(jiān)測每個用電負(fù)載，而數(shù)據(jù)中心負(fù)載回路非常的多,，傳統(tǒng)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(shù)據(jù)中心集中監(jiān)控要求的多回路監(jiān)控裝置。
3.2應(yīng)用場所
適用于運(yùn)營商,、金融,、政府、互聯(lián)網(wǎng),、企業(yè)等數(shù)據(jù)中心
3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1）交流
2）直流
3.4系統(tǒng)功能
1）主頁
開機(jī)進(jìn)入主頁,，包含進(jìn)線參數(shù)、開關(guān)狀態(tài),、出線參數(shù),、報警查詢等功能，按按鈕可進(jìn)入各功能界面查看,。
2）進(jìn)線參數(shù)監(jiān)測
監(jiān)測主路的三相電壓,、電流、系統(tǒng)頻率,；各項及總的有功功率,，無功功率，視在功率,，功率因數(shù),，有功電能、無功電能,；電流,、電壓不平衡度；電流,、電壓諧波含量,；需量,。
3）出線參數(shù)監(jiān)測
分支回路的電壓、電流,、有功功率,、有功電能、功率因數(shù)額定電流設(shè)置,、各相電流值,；負(fù)載百分比；需量,。
4）開關(guān)狀態(tài)
左側(cè)一列為主路開關(guān)狀態(tài),，主路跳閘SD狀態(tài)、主路防雷開關(guān)狀態(tài),、主路防雷故障點狀態(tài),，默認(rèn)為無源檢測點，分閘為綠色,，合閘為紅色,。主路右側(cè)的皆為支路開關(guān)狀態(tài)；默認(rèn)為有源檢測點,，合閘為紅色,，分閘為綠色。
5）報警查詢
當(dāng)前報警界面可查看實時報警和歷史報警,；開關(guān)量動作告警,；任意數(shù)據(jù)的定時存儲；進(jìn)線過電流2段閥值越限告警,，可任意設(shè)定告警值,；進(jìn)線過壓、欠壓,、缺相,、過頻率、低頻率越限告警;聲光告警功能,。
3.5系統(tǒng)硬件配置
4安科瑞智能母線監(jiān)控解決方案
4.1概述
數(shù)據(jù)中心IT服務(wù)器配電傳統(tǒng)采用精密配電柜,，占用空間較大，配電線纜多,，新增設(shè)備不便,，為了節(jié)省面積，智能小母線方案由于不占用機(jī)房面積,、可按需靈活插拔,，受到很多數(shù)據(jù)中心的青睞，被越來越多的應(yīng)用。
安科瑞智能母線監(jiān)控產(chǎn)品分為交流和直流母線監(jiān)控兩類,，包括始端箱監(jiān)測模塊,、插接箱監(jiān)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(jiān)測母線槽的運(yùn)行溫度,，確保母線槽配電安全,。通過標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)線手拉手簡單組網(wǎng)，可以實現(xiàn)任意插接箱檢修或更換時不影響其他在線運(yùn)行的插接箱的數(shù)據(jù)上傳通訊,。
4.2應(yīng)用場所
適用于運(yùn)營商,、金融、政府,、互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)等數(shù)據(jù)中心
4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
4.4系統(tǒng)功能
1)實時監(jiān)測
在主頁點擊數(shù)據(jù)采集按鈕后,，進(jìn)入系統(tǒng)圖界面：此界面顯示了每個箱子的電壓,。
2)基本參數(shù)界面
顯示電壓、電流,、功率,、電能等電參數(shù)數(shù)據(jù)，在設(shè)備地址旁邊的輸入框輸入本箱子對應(yīng)的儀表地址,，即可實現(xiàn)對箱子中儀表數(shù)據(jù)的采集,。
3)諧波數(shù)據(jù)
通過點擊“箭頭"來左右切換2-63次諧波數(shù)據(jù)。
4)需量
顯示電壓,、電流,、功率的需量的數(shù)值及發(fā)生時間。
5)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(jù)選擇不同時間查詢電能值,。
4.5系統(tǒng)硬件配置
5結(jié)論
可靠性,、可維護(hù)性、經(jīng)濟(jì)性,、可擴(kuò)展性和節(jié)能環(huán)保是電力數(shù)據(jù)建設(shè)和運(yùn)維的幾大關(guān)鍵要素,，供配電系統(tǒng)更是數(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)中心低壓配電應(yīng)采用具備更高可用性,、更高安全性和靈活性的配電結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐。本文通過對全母線方案和傳統(tǒng)電纜配電方案的定性和定量對比分析可以看出,，全母線配電方案具有更高的靈活性,，同時其具有施工周期短、使用壽命長、可重復(fù)利用等特點,，增加了機(jī)房的利用率和收益,，投資回收期較短，因此隨著今后技術(shù)逐步成熟,、成本進(jìn)一步降低,，可考慮逐步推廣使用。
參考文獻(xiàn)
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