數(shù)據(jù)中心精密配電柜

徐霜

（安科瑞電氣股份有限公司  上海  嘉定 201801）

引言

    由于IT技術(shù)飛速發(fā)展，特別是云計算和虛擬化技術(shù)的廣泛應用，數(shù)據(jù)中心內(nèi)服務器、交換機等IT設備正經(jīng)歷迅速變化．數(shù)據(jù)中心及其配電系統(tǒng)為了滿足這種變化并實現(xiàn)高可用性和節(jié)能減排的要求，在配電產(chǎn)品設計方面也進行了諸多改進．專為數(shù)據(jù)中心設計的精密配電單元通過可在線擴展、實時在線監(jiān)測等功能可滿足新一代數(shù)據(jù)中心的需求。

1、精密配電單元

    為了更好地理解精密配電單元，我們首先介紹其所處的使用環(huán)境和負載類型。正是其使用類型和負載系統(tǒng)決定了該設備一系列與眾不同的特點。

    精密配電單元是一種主要用于數(shù)據(jù)中心內(nèi)的配電系統(tǒng)，又叫配電列頭柜，精密配電單元主要安裝于數(shù)據(jù)中心內(nèi)。數(shù)據(jù)中心是一個聚集了大量服務器、存儲設備、網(wǎng)絡設備及配套UPS、精密空調(diào)等設備的IT設備場所，是實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的集中處理、存儲、傳輸、交換和集中管理等業(yè)務的服務平臺，近年來，各行業(yè)業(yè)務處理對信息技術(shù)的依賴不斷增加，數(shù)據(jù)中心市場逐漸擴大，投資規(guī)?？焖僭鲩L，對用電的需求也逐年增加，數(shù)據(jù)中心主要面臨著以下幾個問題點：

    1） 首先，由于IT技術(shù)，特別是虛擬化和云計算的發(fā)展，要求對整個數(shù)據(jù)中心的電流分布和功率分布進行全面的實時管理，以保證供電系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心的可靠運行，達到數(shù)據(jù)中心的高可靠性和節(jié)能減排的雙重目的。

    2） 其次，精密配電單元向IT負載提供電力，IT設備的制造技術(shù)正在經(jīng)歷快速發(fā)展變化。數(shù)據(jù)中心內(nèi)的IT設備和負載功率在未來10年將發(fā)生很大變化，但數(shù)據(jù)中心及其配電系統(tǒng)—般使用壽命在10年及以上的時間。

3） 同時，由于虛擬化和云計算技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的功率消耗也將變得難以預測。

    綜上所述，數(shù)據(jù)中心主要體現(xiàn)在如何使數(shù)據(jù)中心的整個生命周期中不斷滿足變化的IT負載類型和負載運營水平，使整個數(shù)據(jù)中心在從建成到推出使用的過程中始終保持和可靠的運行，是對數(shù)據(jù)中心的配電系統(tǒng)提出的新挑戰(zhàn)。

2、精密配電單元應用方案

    針對數(shù)據(jù)中心精密配電柜的IT負載的不斷變化和快速發(fā)展，也提高了對于精密配電柜中監(jiān)測裝置要求，一套可集成各項參數(shù)測量監(jiān)控、且可充分滿足不斷增加的負載要求的監(jiān)控裝置，成了現(xiàn)代精密配電柜中的重要指標，我們設計了以AMC16MH為監(jiān)控主體的數(shù)據(jù)中心精密配電柜單元電能質(zhì)量管理系統(tǒng)方案來實現(xiàn)對兩路進線、多路出線的電參數(shù)、進出線開關(guān)狀態(tài)、溫度、接地電壓、漏電流等實現(xiàn)全面的監(jiān)測。且可根據(jù)用戶需求靈活增加減少出線測量回路數(shù)。以下我們就突出講解我司開發(fā)的以AMC16MH為監(jiān)控主體的數(shù)據(jù)中心精密配電柜單元電能質(zhì)量管理系統(tǒng)方案。

圖1  精密配電柜內(nèi)一次接線圖

圖2  AMC16MH精密配電監(jiān)測方案系統(tǒng)圖

2.1 實時在線監(jiān)控

    為了對整個數(shù)據(jù)中心的電流分布和功率分布進行全面的實時管理。精密配電單元采用了AMC16MH多回路監(jiān)控裝置，它既可以測量進線側(cè)三相電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率，還可同時檢測出線多達84路的電流、有功功率、功率因數(shù)，同時，可顯示累積的有功電能和增量電能。這樣地對整個配電單元的電氣參數(shù)進行實時監(jiān)控和記錄，尤其對其電力消耗有實時的了解?？梢詽M足用戶對于電能計量的要求，為全面的能耗管理提供了硬件基礎，AMC16MH多回路監(jiān)控裝置還具有2路RS-485接口，多回路計量監(jiān)測裝置通過RS-485標準Modbus協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。通過AMC16MH多回路監(jiān)控裝置，精密配電裝置采集了輸入和輸出的各種電氣參數(shù)，從而實現(xiàn)對整個電氣系統(tǒng)的監(jiān)測和管理，以滿足數(shù)據(jù)中心負載水平實時變化條件下的高可靠性。同時。提供對于輸出電流的報警，可防止由于過負載所導致的斷電發(fā)生。

2.2 精密配電管理系統(tǒng)軟件

    為了達到遠程管理的目的，在精密配電監(jiān)測方案中，我司為其專門開發(fā)了精密配電管理系統(tǒng)軟件，有了這套管理軟件，用戶可以通過數(shù)據(jù)中心后臺管理系統(tǒng)對兩者進行遠程訪問，實現(xiàn)電參數(shù)值、開關(guān)狀態(tài)、零地電壓和漏電流等數(shù)據(jù)實時監(jiān)控；還可實現(xiàn)越限告警、事件記錄、數(shù)據(jù)上傳等功能。為了方便客戶操作和瀏覽，我們特意安裝了彩色觸摸屏。用戶可以在柜前直接在觸摸屏上進行操作。

圖3  AMC16MH顯示主界面

圖4 AMC16MH 開關(guān)狀態(tài)指示界面

 2.3 多回路可靈活擴展

    為了適應適應IT設備和IT技術(shù)快速升級的需要。數(shù)據(jù)中心精密配電單元中使用了模塊化互感器排，每個AMC16MH裝置zui多可測量84路單相出線回路各相參數(shù)，對應可配備4個互感器排，每個互感器排可連接21路單相出線回路，針對不同IT設備，可隨意減少或添加互感器排，以適應不同客戶需求。

2.4 零地電壓監(jiān)控

    中性線與PE線之間的點位差稱為“零點電壓”，當零點電壓高于電子信息設備的允許值時，將引起硬件故障、燒毀設備，引發(fā)控制信號的誤動作，影響通信質(zhì)量，延誤或阻止通信的正常進行，因此，當零地電壓不滿足負載的使用要求時（一般零地電壓應小于2V），應采取措施，降低零地電壓，以AMC16MH多回路監(jiān)控裝置為監(jiān)控主體的精密配電柜電能質(zhì)量管理方案中，帶有零點電壓測量功能，能將監(jiān)測的零地電壓值實時傳送到安全監(jiān)管平臺服務器中，并在界面上以直觀的數(shù)據(jù)表現(xiàn)出來，一旦零地電壓值越限，系統(tǒng)將自動彈出報警框并觸發(fā)報警，提示管理員進行及時進行線路檢查，保護精密配電柜安全性能。

2.5 零序電流監(jiān)控

    當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，三相變得不對稱了，這時就能分解出有幅值的零序分量了，因此通過檢測這零序電流分量，就可以知道系統(tǒng)出了故障（特別是單相接地時的零序分量）。所以該值的監(jiān)測對系統(tǒng)用電的安全性有著不可忽視的主要性，以AMC16MH為監(jiān)測裝置的數(shù)據(jù)中心電源管理系統(tǒng)，可實時監(jiān)測精密配電柜體重的零序電流，根據(jù)該值分析電路，避免引起更大的電氣故障。

2.6 漏電流采集功能

    數(shù)據(jù)中心市場逐漸擴大，投資規(guī)?？焖僭鲩L，對用電的需求也逐年增加，同時也留下了安全隱患，近年來，電氣火災在火災起因中居*。針對近年來電氣火災事故居高不下的嚴峻形勢，根據(jù)電氣火災的規(guī)律和數(shù)據(jù)中心用電特點，在我們的精密配電柜應用方案中增加了漏電流采集功能，并能將漏電流采集數(shù)據(jù)實時傳送到后臺管理系統(tǒng)，達到后臺統(tǒng)一管理，實時監(jiān)控的目的。

2.7 溫度采集功能

    在機房中，有大量的服務器等精密設備，設備對溫、濕度等運行環(huán)境的要求非常嚴格，所以應加裝溫度傳感器，以實時監(jiān)測精密配電柜內(nèi)的溫度，以AMC16MH多回路監(jiān)控裝置為監(jiān)控主體的精密配電柜電能質(zhì)量管理方案中，帶有2路溫度傳感器，能將監(jiān)測的溫度值實時傳送到當?shù)氐臋C房監(jiān)控及安全監(jiān)管平臺服務器中，并在界面上以直觀的數(shù)據(jù)表現(xiàn)出來，一旦溫度值越限，系統(tǒng)將自動彈出報警框并觸發(fā)報警，提示管理員通過調(diào)節(jié)空調(diào)溫度值為精密配電柜提供*運行環(huán)境。

2.8 諧波測量功能

    隨著數(shù)據(jù)中心的發(fā)展，大量增加使用的大功率半導體開關(guān)器件以及各類開關(guān)電源產(chǎn)品，如顯示器、空調(diào)器、節(jié)能燈，在這些信息技術(shù)設備雖然每臺設備向電網(wǎng)注入的諧波電流不大，但這些設備數(shù)量大、分布廣。在使用時具有集中的特點，在某些時段會使注入到電網(wǎng)的諧波電流對電網(wǎng)造成的諧波問題特別突出，這不但使接入該電網(wǎng)的設備無法正常工作，甚至造成故障，而且還會使供電系統(tǒng)中性線承受的電流超載，影響供電系統(tǒng)的電力輸送。因此諧波問題得到各有關(guān)方面的高度重視。AMC16MH增加了進線和出線諧波、總諧波測量功能，并能將監(jiān)測的諧波值實時傳送到當?shù)氐臋C房監(jiān)控及安全監(jiān)管平臺服務器中，在界面上以直觀的數(shù)據(jù)表現(xiàn)出來，一旦諧波值越限，系統(tǒng)將自動彈出報警框并觸發(fā)報警。

 3 主要產(chǎn)品型號設備清單

    安科瑞公司的數(shù)據(jù)中心精密配電柜監(jiān)測采集裝置是針對數(shù)據(jù)中心中多回路出線的供電需求而開發(fā)設計的，能夠很好的滿足數(shù)據(jù)中心中各設備對電源安全性和可靠性的要求，并符合國家相關(guān)標準，以下表格為該套方案的產(chǎn)品配套型號功能介紹。

4、結(jié)語

    由于IT技術(shù)的快速發(fā)展和IT應用的日益廣泛，尤其是云計算和虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)，服務器的負載水平不斷提高同時變得難以預測，這使得數(shù)據(jù)中心內(nèi)的電流管理變得非常重要，良好的全系統(tǒng)電流管理和報警可以地降低由于開關(guān)誤動作或過載保護而造成的IT負載斷電，同時減少了由于斷電而產(chǎn)生的經(jīng)濟和聲譽上的損失。從各個方面來看，我們所研發(fā)出來的以AMC16MH為監(jiān)測裝置的數(shù)據(jù)中心精密配電電源質(zhì)量管理方案能地適應了精密配電柜單元的需求，使客戶在節(jié)省初期投資的同時，提高整個供電系統(tǒng)的可靠性和管理性，從而可觀地降低了數(shù)據(jù)中心的初期投資和運營費用。

參考文獻

[1]專為數(shù)據(jù)中心設計的精密配電單元介紹.：周巍

[2]安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品選型手冊2013.08版

作者簡介：

徐霜，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為數(shù)據(jù)中心配電柜設計，: