摘 要：數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)是為機(jī)房?jī)?nèi)所有需要?jiǎng)恿﹄娫吹脑O(shè)備提供穩(wěn)定,、可靠的動(dòng)力電源支持的系統(tǒng)；是數(shù)據(jù)中心日常運(yùn)維的重大支出之一,，在數(shù)據(jù)中心,，供配電系統(tǒng)相當(dāng)于一個(gè)人的“心臟和血管”，負(fù)責(zé)把能量輸送到系統(tǒng)的每一臺(tái)設(shè)備,。一旦供配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障,，會(huì)導(dǎo)致IT設(shè)備斷電宕機(jī)，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響,。故數(shù)據(jù)中心運(yùn)維人員和管理者對(duì)數(shù)據(jù)中心的供配電系統(tǒng)是否正常運(yùn)行尤為關(guān)注,。
關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心；供配電系統(tǒng),；配電監(jiān)控,；能效管理；
1數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)架構(gòu)
說(shuō)到數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng),，就不得不談系統(tǒng)架構(gòu),，關(guān)于數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)架構(gòu),，GB50174 - 2017《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》在附錄“電氣”中規(guī)定：數(shù)據(jù)中心應(yīng)滿足容錯(cuò)要求，可采用2N系統(tǒng),，也可采用其他避免單點(diǎn)故障的系統(tǒng)配置,。
數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)主要有3種架構(gòu)：2N、DR,、RR,。
1.1 2N系統(tǒng)
由兩個(gè)供配電單元組成，每個(gè)單元均能滿足全部負(fù)載的用電需要,，兩個(gè)單元同時(shí)工作,，互為備用,。
正常運(yùn)行時(shí),，每個(gè)單元向負(fù)載提供50 % 的電能，當(dāng)一個(gè)單元故障停止運(yùn)行時(shí),，另一個(gè)單元向負(fù)載提供100 % 的電能,。
這種多電源系統(tǒng)冗余的供電方式，克服單電源系統(tǒng)存在的單點(diǎn)故障瓶頸,，增加了供電系統(tǒng)可靠性,。但是由于設(shè)備配置多、成本高,，通常情況下效率比N+X系統(tǒng)低,。
1.1 DR系統(tǒng)
DR是Distribution Redundancy的簡(jiǎn)稱(chēng)，意思是分布冗余,。
由N（N≥3）個(gè)配置相同的供配電單元組成,，N個(gè)單元同時(shí)工作。將負(fù)載均分為N組,，每個(gè)供配電單元為本組負(fù)載和相鄰負(fù)載供電,，形成“手拉手”供電方式。
正常運(yùn)行情況下,，每個(gè)供配電單元的負(fù)荷率為66%,。當(dāng)一個(gè)供配電系統(tǒng)發(fā)生故障，其對(duì)應(yīng)負(fù)載由相鄰供配電單元繼續(xù)供電,。
1.3 RR系統(tǒng)
RR是Reserve Redundancy的簡(jiǎn)稱(chēng),，意思是后備冗余。
由多個(gè)供配電單元組成,，其中一個(gè)單元作為其它運(yùn)行單元的備用,。當(dāng)一個(gè)運(yùn)行單元發(fā)生故障，通過(guò)電源切換裝置,，備用單元繼續(xù)為負(fù)載供電,。
2數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)組成
這里我們說(shuō)的“數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)”是從電源線路進(jìn)用戶起經(jīng)過(guò)高/低壓供配電設(shè)備到負(fù)載止的整個(gè)電路系統(tǒng),，將主要包括市電引入、變電站,、高壓配電設(shè)備——高壓變配電系統(tǒng),、柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)系統(tǒng),、輸入低壓配電系統(tǒng),、不間斷電源系統(tǒng)、列頭柜/母線槽配電系統(tǒng)和機(jī)架配電系統(tǒng),。
2.1高壓變配電系統(tǒng)
主要是將市電通過(guò)該變壓器轉(zhuǎn)換成380V,，供后級(jí)低壓設(shè)備用電。常規(guī)情況下,，數(shù)據(jù)中心主要采用市電配電,，一般可靠性要求數(shù)據(jù)中心引入兩路市電電源，每一路市電電源的供電容量,，都需要*數(shù)據(jù)中心的全部電力需求,，兩路電源負(fù)荷設(shè)備輸入端自動(dòng)切換，正常時(shí)同時(shí)供電運(yùn)行,。
2.2柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)
主要用作后備電源,，一旦市電失電，迅速啟動(dòng)為后級(jí)低壓設(shè)備提供備用電源,。
2.3自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)系統(tǒng)
主要是自動(dòng)完成市電與市電或市電與柴油發(fā)電機(jī)之間的備用切換,。
2.4輸入低壓配電系統(tǒng)
主要作用是電能分配，將前級(jí)的電能按照要求,、標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范分配給各種類(lèi)型的用電設(shè)備,，如UPS、空調(diào),、照明設(shè)備等,。
2.5不間斷電源系統(tǒng)
不間斷電源UPS，是一種將蓄電池與主機(jī)相連接,，通過(guò)主機(jī)逆變器等模塊電路將直流電轉(zhuǎn)換成市電（交流電）的系統(tǒng)設(shè)備,。主要作用是電能凈化、電能后備,，為IT負(fù)載提供純凈,、可靠的用電保護(hù),。在數(shù)據(jù)中心,，UPS一般采用一用一備容錯(cuò)配置,，且任何一路都可以帶起整個(gè)核心負(fù)載。
2.6列頭柜/小母線系統(tǒng)
主要作用是將UPS輸出電能的進(jìn)行分配，將電能按照要求與標(biāo)準(zhǔn)分配給各種類(lèi)型的IT設(shè)備,。
2.7機(jī)架配電系統(tǒng)
主要作用是機(jī)架內(nèi)的電能分配,，通常是采用PDU來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)架內(nèi)服務(wù)器等IT設(shè)備的電能分配。
3安科瑞為數(shù)據(jù)中心供配電提供整體解決方案
3.1方案組成
安科瑞電氣緊跟數(shù)據(jù)中心發(fā)展形式,，推出數(shù)據(jù)中心AcrelEMS-IDC綜合能效解決方案,，集成了變配電監(jiān)測(cè)、電源備自投,、電氣接點(diǎn)測(cè)溫,、智能照明控制、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)及治理,、蓄電池在線監(jiān)測(cè),、列頭柜監(jiān)控、智能母線監(jiān)控以及消防監(jiān)控等多種子系統(tǒng)功能,，能夠幫助用戶實(shí)時(shí)掌握數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行情況,，保障數(shù)據(jù)中心安全可靠的運(yùn)行，輔助運(yùn)維團(tuán)隊(duì)提升數(shù)據(jù)中心能效,、資源利用率和可用性,，提高運(yùn)維效率并降低,。
3.2功能介紹
1）系統(tǒng)主頁(yè)
展示當(dāng)前數(shù)據(jù)中心總能耗,，動(dòng)力能耗，空調(diào)能耗,，及其他能耗并且計(jì)算出當(dāng)前數(shù)據(jù)中心實(shí)時(shí)PUE值,，通過(guò)儀表盤(pán)形式直觀展示。
2）變電站綜自
對(duì)數(shù)據(jù)中心變電站實(shí)時(shí)監(jiān)控,，并在一次圖顯示配電系統(tǒng)當(dāng)前遙測(cè),、遙信數(shù)據(jù)和狀態(tài)。
在變配電過(guò)程中的各場(chǎng)景,，安科瑞可以提供各類(lèi)硬件產(chǎn)品,。如AM系列微機(jī)保護(hù)裝置、APView電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置,、APF&SVG電能質(zhì)量治理裝置,、ANDPF精密配電列頭柜、ARCM電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng),、ASL系列智能照明控制等產(chǎn)品,。
3）電力監(jiān)控
電力監(jiān)控云平臺(tái)針對(duì)供配電系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)35KV及以下供配電實(shí)施一體化的實(shí)時(shí)監(jiān)控,，對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行提供現(xiàn)代化手段,，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。
4）電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)
電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)，可以監(jiān)測(cè)電流和電壓諧波畸變率,、電壓暫升暫降暫中斷等暫態(tài)事件記錄,、ITIC容忍曲線等。
5）分布式光伏
對(duì)逆變器運(yùn)行和電站進(jìn)行監(jiān)測(cè),，對(duì)電站發(fā)電進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析,。
6）UPS監(jiān)測(cè)
系統(tǒng)采集UPS輸入、輸出端和旁路三相電壓,、電流,、有功功率、功率因數(shù)頻率,，同時(shí)監(jiān)測(cè)UPS溫度,、蓄電池電壓、當(dāng)前負(fù)載下的剩余時(shí)間等數(shù)據(jù),。
7）蓄電池監(jiān)測(cè)
展示單體電池電壓,、內(nèi)阻和溫度，預(yù)測(cè)電池帶載時(shí)剩余時(shí)間,，每節(jié)電池?cái)?shù)據(jù)均可以設(shè)置異常報(bào)警,，及時(shí)發(fā)現(xiàn)蓄電池異常。
8）列頭柜監(jiān)測(cè)
系統(tǒng)可以展示精密配電柜內(nèi)進(jìn)線和饋線回路電氣參數(shù),，包括電流電壓功率電能以及開(kāi)關(guān)狀態(tài),，并可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)警設(shè)置和分級(jí)，數(shù)據(jù)取自精密配電柜測(cè)量模塊,。
9）母線槽監(jiān)測(cè)
系統(tǒng)可以展示智能小母線的始端箱和插接箱電氣參數(shù),，包括電流電壓、開(kāi)關(guān)狀態(tài),、插接點(diǎn)溫度,，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)警設(shè)置和分級(jí)。
10）能源分布
通過(guò)平面圖顯示數(shù)據(jù)中心能源分布,，設(shè)備分布情況,，并顯示設(shè)備能耗數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊平面圖上設(shè)備可以進(jìn)入具體設(shè)備監(jiān)控界面,。
11）能耗分析
顯示電能消耗日/月/年報(bào)表,，并可對(duì)具體回路選擇曲線圖、餅圖進(jìn)行展示,。對(duì)數(shù)據(jù)中心用電數(shù)據(jù)進(jìn)行同比,、環(huán)比分析比較，查看用電趨勢(shì),。
12）環(huán)境監(jiān)測(cè)
監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中心溫濕度,、開(kāi)關(guān)門(mén)、水浸、煙霧,、噪聲,、氣體濃度狀態(tài)等參數(shù)。曲線圖直觀明了,，同時(shí)支持歷史數(shù)據(jù)查詢(xún),。
13）空調(diào)監(jiān)測(cè)
系統(tǒng)可監(jiān)測(cè)精密空調(diào)的回風(fēng)溫濕度，出回水溫度,，并可以設(shè)定精密空調(diào)的溫濕度,，達(dá)到更好的控制效果。
14） 智能照明
用戶可通過(guò)控制面板,、人體感應(yīng),、照度感應(yīng)、微波感應(yīng),、上位機(jī)系統(tǒng),、觸摸屏、手機(jī),、平板端等多種控制終端實(shí)現(xiàn)靈活多樣的智能化控制,。
15）電氣安全
電氣接點(diǎn)溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，斷路器觸頭,、觸臂,、母排和線纜連接等位置安裝無(wú)線測(cè)溫傳感器監(jiān)測(cè)接點(diǎn)溫度，便于提前發(fā)現(xiàn)溫度異常導(dǎo)致的事故,。
16）消防監(jiān)控
智慧消防管理云平臺(tái)是在智慧安全用的基礎(chǔ)上,，增加了火報(bào)系統(tǒng),，智慧煙感和智慧消防用水等設(shè)備和系統(tǒng),。實(shí)現(xiàn)火災(zāi)預(yù)防、火情報(bào)警和聯(lián)動(dòng)控制等功能,。
17）故障報(bào)警
報(bào)警事件分為四級(jí),，通過(guò)列表顯示各類(lèi)報(bào)警事件數(shù)量，通過(guò)柱狀圖顯示逐日?qǐng)?bào)警數(shù)量,，提供報(bào)警總數(shù)以及增長(zhǎng)趨勢(shì),。
18）運(yùn)維管理
運(yùn)維管理功能，可針對(duì)數(shù)據(jù)中心各主要設(shè)備進(jìn)行巡檢派工,，消缺,，搶修等維護(hù)工作。
3.3典型硬件
下圖為安科瑞AcrelEMS-IDC數(shù)據(jù)中心綜合能效管理系統(tǒng)的系統(tǒng)拓?fù)鋱D,，按照能源的流向,、電壓等級(jí)的變化，數(shù)據(jù)中心的供配電從市電引入后，需要經(jīng)過(guò)用戶變電站,、中高壓配電室,、柴發(fā)室、低壓配電室,、電池室等場(chǎng)景,、最后能源流向數(shù)據(jù)機(jī)房給IT設(shè)備進(jìn)行供電。
整個(gè)供配電場(chǎng)景中可以用到安科瑞的相關(guān)產(chǎn)品如下：
5結(jié)語(yǔ)
數(shù)據(jù)中心建設(shè)正朝著規(guī)?；?、科學(xué)化、集中化,、綠色化方向發(fā)展,，在此背景下安科瑞希望能夠如何通過(guò)AcrelEMS-IDC綜合能效管理系統(tǒng)幫助數(shù)據(jù)中心建設(shè)者管理者保障數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定、安全,、持續(xù)運(yùn)行,。
安科瑞侯文莉
