摘(zhāi) 要：針對(duì)數(shù)據中心末端配電方式(shì)展開了討(tǎo)論研究了機房(fáng)傳(chuán)統(tǒng)配電方式構成(chéng)及(jí)其缺(quē)點(diǎn)，從提高數(shù)據中心(xīn)配電係統的(dí)可(kě)靠性(xìng)，可用(yòng)性，擴(kuò)展(zhǎn)性以及維護性(xìng)等角(jiǎo)度 ，分析(xī)了智(zhì)能母綫的結構(gòu)和(hé)技(jì)術(shù)特點(diǎn)。結(jié)合(hé)智能母(mǔ)在江(jiāng)寧數(shù)據(jù)中心(xīn)建設項(xiàng)目的實際應(yīng)用(yòng)，對以(yǐ)往(wǎng)機房采用傳統(tǒng)配(pèi)電(diàn)解(jiě)決(jué)方(fāng)案帶來的(dí)技(jì)術和(hé)管(guǎn)理(lǐ)層(céng)麵上問(wèn)題提(tí)出(chū)了智(zhì)能母(mǔ)綫(xiàn)解決方(fāng)案(àn)。

關鍵詞：智能(néng)母(mǔ)綫；數據中(zhōng)心；末(mò)端(duān)配(pèi)電

1  引 言

  數據中心作(zuò)為電(diàn)力(lì)行業的(dí)信息中心樞(shū)紐 ，承載著(zhuó)關係(xì)電力(lì)行業核(hé)心信(xìn)息的服務器 ，是(shì)一(yī)整套(tào)復雜的(dí)綜合(hé)設施 。它不(bù)僅(jǐn)僅包括計算機係(xì)統和(hé)其他與(yǔ) 之(zhī)配(pèi)套(tào)的設(shè)備(bèi) ，還包含配電係(xì)統(tǒng) ， 空調(tiáo)係統(tǒng)，環(huán)境監(jiān)控(kòng)係統 ，消防(fáng)係統等 。配電係(xì)統作(zuò)為(wéi)數據中心的(dí)關(guān)鍵環節之一(yī) ， 在某種程(chéng)度上決定(dìng)了(liǎo)數(shù)據中心運營的安全和可(kě)用性 。 斷電(diàn)或(huò)低(dī)質量供電是造成(chéng)數據中心(xīn)服務器宕(dàng)機的(dí)主(zhǔ)要因素(sù)之(zhī)一 。 因此 ，保(bǎo)證數據中(zhōng)心(xīn)電(diàn)力持續而穩定的(dí)供應是(shì)工(gōng)作(zuò)的重中(zhōng)之(zhī)重， 對(duì) 比(bǐ)傳(chuán)統列櫃配(pèi)電方案，母綫槽(cáo)技術先(xiān)進(jìn) ，可靠性(xìng)高(gāo) ，近幾年在(zài)數據(jù)中(zhōng)心末端配(pèi)電中得到(dào)廣泛(fàn)應用(yòng) 。 

2  數(shù)據(jù)中心末端配電的界(jiè)定(dìng)

  數(shù)據(jù)中(zhōng)心(xīn)配電(diàn)係(xì)統存在３個(gè)層(céng)次(cì)。 

  主配電(diàn)區(qū) ：中(zhōng)壓(yā)配(pèi)電櫃，變(biàn)壓器(qì)，備用發(fā)電(diàn)機，低壓配電櫃(guì) 。 

  幹綫(xiàn)配(pèi)電(diàn)區：UPS(不(bù)間斷(duàn)電源），低壓(yā)二(èr)級(jí)配(pèi)電(diàn)櫃 。

  終端(duān)配電區(qū)：列頭(tóu)櫃(guì)，機架，IT設備。

  數據中(zhōng)心末(mò)端配電(diàn)範圍是(shì)指(zhǐ)從ups輸(shū)出櫃(guì)引出(chū) 至機(jī)櫃內部PDU（ 電源(yuán)分配單元），主要供(gōng)電對象為IT設備(bèi)。 由(yóu)於機(jī)房內物理(lǐ)跨(kuà)度(dù)在10-50M, 這一區域(yù)是(shì)數據(jù)中(zhōng)心(xīn)配電(diàn)係統(tǒng)的(dí)核(hé)心環節, 稱為(wéi)”後(hòu)50M”。

3  傳(chuán)統配電方案(àn)

  機(jī)房傳(chuán)統(tǒng)配電(diàn)係統一般采(cǎi)用2回10KV市(shì)電(diàn)接 入， 經(jīng)過(guò)變壓器，低壓(yā)配(pèi)電櫃(guì)分別(bié)接(jiē)入兩組UPS電(diàn)源設備 ，再(zài)經過UPS輸出櫃(guì)連(lián)接至各個列頭(tóu)櫃， 從(cóng)列(liè)頭櫃敷設 電纜接(jiē)入機櫃內PDU 。 傳(chuán)統(tǒng)配電方(fāng)式技(jì)術成(chéng)熟，單(dān)根(gēn)電纜故(gù)障影(yǐng)響範(fàn)圍小 。但是(shì)，列(liè)頭櫃占用機(jī)櫃空間(jiān)大， 電(diàn)纜電能損(sǔn)耗較大(dà)，施工復(fù)雜(zá)，隱患(huàn)排(pái)查(chá)和末端配電(diàn)擴(kuò)展困難 。機(jī)房(fáng)傳統(tǒng)配(pèi)電方如(rú) 圖1所(suǒ)示

 4  智(zhì)能(néng)母綫配電(diàn)方案(àn) 

4.1 概念

  智能母綫(xiàn)係統(tǒng)是一(yī)種(zhǒng)取(qǔ)代傳統(tǒng)電纜(lǎn)的數(shù)據中(zhōng)心末端配電解(jiě)決方案(àn)，由始端(duān)箱， 幹綫單元(yuán)，轉(zhuǎn)接(jiē)單元，插(chā)接(jiē)箱(xiāng)，連(lián)餅(bǐng)和綱組成，具有主(zhǔ)路和支(zhī)路(lù)電(diàn)壓，電流，頻率， 開關(guān)狀態， 母排(pái)溫度(dù)檢(jiǎn)測等功能(néng)。 母綫 槽(cáo)由 保(bǎo)護外(wài)殼 （ 鋼板或鋁(lǚ)板） ， 導電(diàn)排， 絕緣材料及 有關附件組成 智 能(néng)母綫組成部件如圖 2所(suǒ)示 。

 4.2 技(jì)術(shù)特(tè)點(diǎn) 

  （1） 安(ān)全可靠母綫(xiàn)槽(cáo)采(cǎi)用(yòng)銅(tóng)或鋁(lǚ)作為導(dǎo)電(diàn)體(tǐ)， 電流(liú)容(róng)量大 電氣(qì)和機械(xiè)性(xìng)能好(hǎo)。同(tóng) 時(shí) ， 使用金(jīn)屬(shǔ)槽(cáo)作為(wéi)保(bǎo)護外(wài)殼(ké)， 不(bù)會(huì)燃(rán)燒 。通過(guò)緊密(mì)接觸的(dí)金屬外殼散發(fā)熱(rè)量(liáng) ，散(sàn)熱(rè)性(xìng)能好。

  （2）安(ān)裝便(biàn)捷 母綫 槽配有標準(zhǔn) 的(dí) 安裝支(zhī)架， 無需單(dān)獨橋架支 撐(chēng)， 采(cǎi)用 插接方(fāng)式把主幹(gān)綫 電源(yuán)分接至支(zhī)綫 ， 結 構 緊(jǐn)湊(còu)， 插(chā)拔方便(biàn) 。

  （3）維(wéi)護方(fāng)便(biàn) 母(mǔ)綫(xiàn) 槽 日 常(cháng)維(wéi)護通(tōng)常僅需測量外殼(ké)， 穿(chuān)心(xīn)螺栓 和接頭溫升， 維(wéi)護量(liáng)少(shǎo) 。

  （4）各個功(gōng)能(néng)單(dān)元為(wéi)模(mó)塊(kuài)化定(dìng)製(zhì)， 靈活應對功(gōng)率變(biàn)化 ，並且可(kě) 以 隨(suí)需擴容

  （5）智 能(néng)監(jiān)控 終端(duān)箱(xiāng)及(jí)插接箱均采用智 能化設(shè)計 ， 可實(shí)現集 成監(jiān)控 ， 監測整個數(shù)據中(zhōng) 心的 運(yùn)行(háng)狀(zhuàng)況 

4.3智能(néng)母綫(xiàn)配電方式 

智能母綫在數(shù)據(jù)中心末(mò)端配電中(zhōng)連接(jiē)方(fāng)式如(rú)圖3所示。 幹綫(xiàn)母綫槽接自(zì)二(èr)級(jí)配(pèi)電櫃(guì) ，通過終端箱分接(jiē)至次級母綫(xiàn)槽(cáo) ，機櫃采用雙路PDU供電,分(fēn)別接入不(bù)同次級(jí)母(mǔ)綫(xiàn)槽插(chā)接箱(xiāng)

圖(tú)3 智(zhì)能(néng)母綫配(pèi)電(diàn)方式

4.4 智(zhì)能監控(kòng)

  智能母(mǔ)綫的數據采集 點分(fēn)散(sàn)於整(zhěng)個機(jī)房供配(pèi)電係統的每個機櫃插接箱 ，采集(jí)每(měi)個(gè)機櫃(guì)的每一(yī)回(huí)路的(dí)用(yòng)電信息(xī) ，包(bāo)含負載的電(diàn)壓 ，電(diàn)流 ，功率等 ；每一(yī)路母綫(xiàn)幹(gān)綫(xiàn)的電(diàn)能參數(shù) ，包含(hán)電(diàn)流 ，電壓 ，功(gōng)率 ,幹綫能(néng)耗(hào) ，諧波(bō)畸變(biàn)率(shuài)及(jí)功(gōng)率(shuài)因數(shù)等(děng) 。通(tōng)過(guò)開放式通(tōng)信協議(yì)將(jiāng)數(shù)據傳輸(shū)至(zhì)後台監控係統(tǒng) ，集中監控顯示 ，便(biàn)於運維人員獲(huò)取(qǔ)數據(jù)

   同時 ，智能母(mǔ)綫(xiàn)監控係 統還能通過(guò)數(shù)據(jù)采集(jí)實現母綫(xiàn)槽溫度 ，濕度和(hé)水浸智(zhì)能(néng)化(huà)實(shí)時(shí)顯示和(hé)控製 ，預警由安(ān)裝，維護(hù)不當，表麵積水(shuǐ)或水滲入(rù)內部引起的(dí)母綫(xiàn)故障(zhàng) ，提升智能(néng)母(mǔ)綫的安全(quán)性，實現全生命周(zhōu)期管理 。智(zhì)能母綫係統(tǒng)監控(kòng)網(wǎng)絡拓(tuò)撲如(rú)圖４所示

圖4 智能母綫係統監控網(wǎng)絡(luò)拓撲

4.5 性(xìng)能比較(jiào)數據中心(xīn)末(mò)端(duān)配(pèi)電(diàn)傳(chuán)統(tǒng)方式與智能母綫配(pèi)電(diàn)方(fāng)式性能(néng)比(bǐ)較(jiào)見表(biǎo)１ 

  表1末端配電傳統方(fāng)式(shì)與(yǔ)智能(néng)母(mǔ)綫(xiàn)配電方(fāng)式(shì)性能比(bǐ)較(jiào)

5 係(xì)統(tǒng)方(fāng)案 

5.1 項(xiàng)目(mù)介(jiè)紹

  江寧(níng)數據中(zhōng)心建(jiàn)設項(xiàng)目主要(yào)完成(chéng)機(jī)房基礎(chǔ)環境建設 ，包括(kuò)土建裝修(xiū)，電(diàn)源係統，空調係統，動環監控(kòng)係(xì)統(tǒng)，消防係(xì)統 ，數據(jù)配(pèi)套等 。按照國(guó)網公司機(jī)房(fáng)建設標(biāo)準，將江寧機房(fáng)建(jiàn)成符合(hé)模塊(kuài)化 ，虛擬(nǐ)化(huà)，智能化(huà)，綠色節(jié)能 ，安全可(kě)靠的(dí)數(shù)據(jù)中心 。 其中(zhōng)，電源係統是(shì)整體(tǐ)數據中(zhōng)心(xīn)機房髙(gāo)可用性(xìng)的(dí)後(hòu)盾 。

5.2 設計(jì)方(fāng)案

  采用(yòng)智能(néng)母(mǔ)綫取代(dài)傳統電(diàn)纜(lǎn)的數(shù)據中心配電解決方(fāng)案(àn)，IT設(shè)備(bèi)由UPS供電(diàn) ，製(zhì)冷機(jī)組，末端空調(tiáo) ，照明等其他(tā)負(fù)荷(hé)由市(shì)電直供。經核算(suàn) ，3層中(zhōng)密(mì)度(dù)機(jī)房可安(ān)裝機(jī)架208架(jià) ，新增兩套(tào)獨立的800KV UPS係統 ，共配置４台400KVA UPS主機(jī)，每(měi)台主(zhǔ)機(jī)配置(zhì) 1組 480/1000AH蓄(xù)電池組(zǔ) 。采(cǎi)用2N雙母綫配電架構，每(měi)個機(jī)櫃安(ān)裝(zhuāng)雙(shuāng)路(lù)PDU，分別由(yóu)兩(liǎng)條獨(dú)立(lì)母綫(xiàn)上的插(chā)接箱供(gōng)電(diàn) ，其中(zhōng)，UPS配電櫃(guì)至(zhì)始端(duān)箱(xiāng)智(zhì)能(néng)母綫采用 1250A規格，始端(duān)箱至封閉冷通(tōng)道各機櫃智(zhì)能(néng)母綫(xiàn)采用(yòng)160A規(guī)格 。中(zhōng)密(mì)度機房(fáng)末(mò)端配電方(fāng)式(shì)如 圖(tú)5所(suǒ)示。

6 安科(kē)瑞列(liè)頭(tóu)櫃及(jí)監(jiān)測產(chǎn)品(pǐn)介紹(shào)

  隨著(zhuó)數據中心的迅(xùn)猛(měng)發展(zhǎn)，數據(jù)中心能耗問(wèn)題也越來越突(tū)出，高效(xiào)可靠(kào)的(dí)數據(jù)中心配電係統方案，是提(tí)高(gāo)數(shù)據中心電(diàn)能使用效率(shuài)，降低設備能(néng)耗的(dí)有效(xiào)方式(shì)。

  AMC係列數據(jù)中(zhōng)心(xīn)精密配(pèi)電係統是(shì)針(zhēn)對數(shù)據(jù)機房末端設(shè)計的(dí)，能夠綜合(hé)采集所(suǒ)有(yǒu)能源數據的智能(néng)係統(tǒng)，為(wéi)交直(zhí)流電源配(pèi)電(diàn)櫃提供電參量信息，並(bìng)可通(tōng)過(guò)通訊將數據(jù)上傳到動環監控(kòng)係(xì)統，實現(xiàn)對(duì)整(zhěng)個(gè)數據(jù)機(jī)房(fáng)的(dí)實時監(jiān)控和(hé)有(yǒu)效管理(lǐ)，為(wéi)實現綠(lǜ)色IDC提供可靠(kào)保證(zhèng)。     

  6.1精密(mì)配(pèi)電管(guǎn)理解決方(fāng)案(àn)

  6.1.1交流係統

  1）功(gōng)能要(yào)求：

  遙測：輸入(rù)分路的(dí)三(sān)相電(diàn)壓(yā)，三(sān)相電流，有功功(gōng)率，有(yǒu)功電(diàn)度；輸(shū)出(chū)分(fēn)路(lù)的(dí)單相電壓(yā)，單(dān)相(xiāng)電(diàn)流(liú)，有功(gōng)功(gōng)率，有(yǒu)功電度；

  遙(yáo)信：輸入分路的過壓(yā)/欠壓(yā)，缺相(xiāng),過流(liú)，輸入(rù)分路和輸出分(fēn)路(lù)的(dí)開(kāi)關(guān)狀態,具備電流(liú)，功率需用量(liáng)分析和(hé)統計(jì)，實現(xiàn)電壓，電流(liú)，功(gōng)率等(děng)參數的越限報(bào)警功能。

  2）配置方(fāng)案-示意圖

配置方案 

多功能儀表       PZ72L-E4

電(diàn)流互感器(qì)       AKH-0.66-30I-XXA/5A

6.1.2直流係統(tǒng)

  1) 功能要求(qiú)

  遙測：輸(shū)入分路的(dí)電壓(yā)，電流，功率，電度(dù)；

  遙(yáo)信：輸入分路的(dí)過壓/欠(qiàn)壓，輸入分(fēn)路的熔絲狀(zhuàng)態(tài),具(jù)備電流，功(gōng)率(shuài)需用量分析和統計，實現電(diàn)壓(yā)，電流(liú)，功(gōng)率(shuài)等參(cān)數的越限功能(néng)。

  2)配置方案(àn)-示意(yì)圖(tú)

配置方案

多功能(néng)儀(yí)表(biǎo)          PZ72L-DE

 霍爾傳感(gǎn)器          AHKC-F-  XXA/5V

 開(kāi)關電(diàn)源(yuán)            SBD-30  （48V）

 6.2產品(pǐn)規(guī)格

  說(shuō)明：■為標配功能。

6.3配(pèi)套附件(jiàn)

7  安(ān)科瑞(ruì)母綫(xiàn)槽(cáo)監測產(chǎn)品(pǐn)介(jiè)紹

7.1 概述(shù)

  數(shù)據中心(xīn)小(xiǎo)母綫(xiàn)係(xì)統(tǒng)是(shì)數(shù)據中心末(mò)端母綫供配電(diàn)係統的俗(sú)稱(chēng)。近(jìn)年來，隨著(zhuó)數據中(zhōng)心建設的(dí)快速發展(zhǎn)和(hé)高需(xū)求，智能(néng)小母(mǔ)綫(xiàn)係統逐漸被(bèi)應(yīng)用於(yú)機(jī)房(fáng)的末端配電中(zhōng)，具有電流(liú)小(xiǎo)，插(chā)接方(fāng)便(biàn)，智(zhì)能化程(chéng)度高(gāo)等特點(diǎn)，即插(chā)式(shì)插接箱給各個機(jī)櫃內的PDU分(fēn)配(pèi)電。始端箱(xiāng)和插接箱(xiāng)內可設置監測(cè)模塊(kuài)，將(jiāng)數(shù)據(jù)上(shàng)傳至動環(huán)監控中心(xīn)。

7.2  AMB智(zhì)能(néng)小母綫管理(lǐ)係統(tǒng)

  1）交流係統(tǒng)功(gōng)能：

遙(yáo)測：三相電壓(yā)，電流(liú)，有功功率，無功功率，視(shì)在功(gōng)率(shuài)，功(gōng)率(shuài)因(yīn)數(shù)，有功電能，無(wú)功電(diàn)能(néng)，電纜溫度(dù)，係(xì)統(tǒng)頻率(shuài)，零序(xù)電(diàn)流(liú)，零地(dì)電(diàn)壓，漏(lòu)電流，機櫃(guì)溫(wēn)度，機(jī)櫃(guì)濕度，開關狀態(tài)，電(diàn)壓(yā)/電(diàn)流諧波含(hán)量，電流(liú)/功(gōng)率；

遙信(xìn)：過(guò)電流(liú)2段閥(fá)值越(yuè)限，過(guò)/欠壓(yā)，過(guò)功(gōng)率告(gào)警，缺相，過頻率(shuài)，欠(qiàn)頻率(shuài)越(yuè)限，零(líng)地(dì)電壓，零綫電流(liú)，溫/濕度(dù)告警，開(kāi)關(guān)狀態(tài)，開(kāi)關跳(tiào)閘(zhá)；    

  2）直(zhí)流(liú)係統功(gōng)能：

遙(yáo)測：電(diàn)壓，電流(liú)，功率，電(diàn)能，電(diàn)纜(lǎn)溫度，漏(lòu)電(diàn)流，機(jī)櫃溫(wēn)度，機櫃濕度，開關狀態，電流/功(gōng)率(shuài)；

遙(yáo)信(xìn)：過電(diàn)流2段(duàn)閥值越限(xiàn)，過(guò)/欠(qiàn)壓(yā)，過(guò)功(gōng)率告(gào)警，缺相(xiāng)，溫/濕度(dù)告(gào)警(jǐng)，開(kāi)關(guān)狀態，開關(guān)跳閘；                             

7.3 產品介(jiè)紹(shào)

  說明(míng)：■為標(biāo)配(pèi)功能。

8 結束語(yǔ) 

  江寧(níng)數據(jù)中(zhōng)心(xīn)建設項(xiàng)目在末端(duān)配(pèi)電(diàn)中采用智(zhì)能母綫(xiàn)係統方(fāng)案取(qǔ)代傳統列頭櫃＋電纜(lǎn)方(fāng)案(àn) ，可(kě)靠性(xìng)髙(gāo)，易於安裝維(wéi)護(hù)，提高了數(shù)據中心配電係(xì)統的(dí)可用(yòng)性，節能性(xìng)，經濟性以及靈(líng)活性，確保了服務(wù)器，計算(suàn)機等設(shè)備的穩定(dìng)運行。

參考文(wén)獻： 

  【1】級凡.母綫(xiàn)槽(cáo)的(dí)選(xuǎn)用(yòng)【Ｊ】．科(kē)技(jì)信息，2013（4）：402-404.

  【2】談(tán)軍，戴勇(yǒng)，李偉，李沛(pèi) .智能母(mǔ)綫在數(shù)據中心末(mò)端配(pèi)電(diàn)中(zhōng)的(dí)應(yīng)用研究.

  【3】安科(kē)瑞(ruì)數據(jù)中心IDC配電(diàn)監(jiān)控解決方案.2020.03版(bǎn).

  【4】安(ān)科瑞企業(yè)微(wēi)電網(wǎng)設計應用手冊.2019.11版.