數(shù)據(jù)中心精密配電柜

更新時間：2014-07-02

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霍麗麗

（安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801）

引言

由于IT技術飛速發(fā)展，特別是云計算和虛擬化技術的廣泛應用，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，國內(nèi)各行業(yè)業(yè)務處理對信息技術的依賴不斷增加，國內(nèi)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，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。這樣有效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，可有效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

國內(nèi)數(shù)據(jù)中心市場逐漸擴大，投資規(guī)模快速增長，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器件以及各類開關電源產(chǎn)品，如顯示器、空調(diào)器、節(jié)能燈，在這些信息技術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，并符合國家相關標準，以下表格為該套方案的產(chǎn)品配套型號功能介紹。

應用場合	型號	主要功能
單元電源質(zhì)量管理	AMC16MH	測量3相進線的母線電壓+2路三相進線及84路單相出線（28路三相）的電流、有功功率、無功功率、有功電能、無功電能、zui大需量、2~15分次及總諧波+2路開關量輸出+2路RS485通訊+2路溫度檢測+4路DI輸入+零地電壓檢測+零序電流檢測+漏電流檢測。
	AMC16K	38路有源開關量輸入（AC220V）+4路無源開關量輸入+路開關量輸出+1路RS485通訊
	觸摸屏	數(shù)據(jù)采集、顯示、儲存、查詢、轉(zhuǎn)發(fā)
	精密配電管理系統(tǒng)軟件	進線、出線回路、漏電流、零地電壓、零序電流電參數(shù)檢測、開關狀態(tài)監(jiān)測、負荷百分比檢測；三相電壓、三相電流不平衡度檢測；越限告警、事件記錄、數(shù)據(jù)上傳
	AMC16MH-CT互感器排	與AMC16MH監(jiān)測產(chǎn)品配套使用的保護型電流互感器。含21路互感器，可測電流為50A，變比為50A/20mA
	AKH-0.66-xx/	與AMC16MH配套使用的測量型電流互感器

4、結(jié)語

由于IT技術的快速發(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有效地降低由于開關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)量管理方案能有效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：

霍麗麗，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，: :

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