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淺析智能小母線(xiàn)在數據中心的應用及監控系統產(chǎn)品選型

 更新日期:2023-04-17 點(diǎn)擊量:359
淮亞利
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801
摘要:智能小母線(xiàn)是目前數據中心機房末端配電的一種形式,在數據中心應用中,相對于傳統列頭柜形式,有其*的優(yōu)勢。在當今數據中心趨于裝配式、模塊化、預制化的形勢下,智能小母線(xiàn)的普及應用無(wú)疑是一種趨勢。本文通過(guò)對智能小母線(xiàn)的架構、容量規格、組件、監控方式、安裝方式等的介紹,詳細分析了智能小母線(xiàn)在數據中心的應用及其優(yōu)勢。
關(guān)鍵詞:智能小母線(xiàn);容量規格;安裝方式;智能監控;數據中心
一、何為智能小母線(xiàn)
     智能小母線(xiàn)是目前數據中心機房末端配電的一種形式。十年前,國內數據中心機房機柜的配電均采用列頭柜的形式,即采用放置于一列IT機柜端部的配電機柜,作為一列或若干列IT機柜的電源分配與保護的終端配電柜。列頭柜通常以主斷路器從前端UPS柜受電,再依靠多個(gè)微型輸出斷路器以放射式與各個(gè)IT機柜的PDU連接,從而構成數據中心傳統的終端供配電系統。
     近五年來(lái),在數據中心趨于裝配式、模塊化、預制化的形勢下,智能小母線(xiàn)系統逐漸被應用于機房的末端配電中。智能小母線(xiàn)系統通過(guò)始端箱接受前端UPS來(lái)電,以具有金屬外殼的母排系統組成輸電干線(xiàn),采用即插式插接箱給各個(gè)機柜內的PDU分配電。始端箱和插接箱內設置電力監測模塊,并具有通訊至動(dòng)環(huán)監控中心功能。
二、小母線(xiàn)的分類(lèi)、組成及規格選型
(一)小母線(xiàn)的分類(lèi)
     智能小母線(xiàn)可分為滑動(dòng)小母線(xiàn)和固定小母線(xiàn)?;瑒?dòng)小母線(xiàn)的接插箱可以根據機柜位置和使用需要在母線(xiàn)上隨意滑動(dòng),固定小母線(xiàn)的接插箱一旦接插到母線(xiàn)上則不能隨意滑動(dòng)位置。
(二)小母線(xiàn)的組成
     智能小母線(xiàn)主要由下列組件組成:始端箱、插接箱、母線(xiàn)段、拐彎母線(xiàn)段(T型、直角)、母線(xiàn)連接配件(連接耦合器)、末端蓋(箱)、pvc蓋板、監控模塊、安裝工具。始端箱是給母線(xiàn)供電的裝置,一端與電源進(jìn)線(xiàn)的大母線(xiàn)對接,另一端與末端小母線(xiàn)連接。接插箱則是接插在小母線(xiàn)上進(jìn)行分線(xiàn)出線(xiàn)的母線(xiàn)分支插接箱,也稱(chēng)為終端箱,通過(guò)接插電纜及工業(yè)連接器即可與IT機柜內的PDU連接,為IT設備供電。與下圖為智能小母線(xiàn)各組件連接示意圖:
智能小母線(xiàn)各組件連接示意圖
(三)小母線(xiàn)的容量規格
     智能小母線(xiàn)在數據中心常用的容量主要有:100A、160A、225A、250A、400A,直線(xiàn)段的成品長(cháng)度有1米、1.5米、2米、3米,針對非直線(xiàn)路徑,還通常配有外彎段、內彎段、T型件等滿(mǎn)足拐彎需要。
三、小母線(xiàn)的安裝方式
     小母線(xiàn)的安裝方式大致分為機柜上安裝及機柜下安裝兩種方式。機柜上安裝又分為柜頂支架安裝、吊桿安裝、天花嵌入式安裝等,天花嵌入安裝通常用在與后部煙沖機柜一起使用,嵌在天花內。機柜下安裝即為地板下安裝,采用支架支于地面上。除此之外,還有集裝箱及模塊化機房*的安裝方式。
     接插箱的安裝則非常便捷,一般準備、插入、旋轉、鎖定四部搞定?;瑒?dòng)型小母線(xiàn)的接插箱可以根據機柜位置和使用需要在小母線(xiàn)上隨意滑動(dòng)。
四、小母線(xiàn)的監控方式
     智能小母線(xiàn)的始端箱和插接箱內設置電力監測模塊,接于數據中心動(dòng)環(huán)監控系統,便于監控中心對其進(jìn)行實(shí)時(shí)電力監控。智能小母線(xiàn)的始端箱和插接箱內分別設置智能電量?jì)x,通過(guò)RS485總線(xiàn)手拉手環(huán)形連接至一個(gè)主控模塊,主控模塊箱上口有RS485、TCP/IP接口用于接入動(dòng)環(huán)系統。
五、小母線(xiàn)系統相對于傳統列頭柜的比較
(一)小母線(xiàn)具有更高的靈活性
     傳統的配電方式為典型的放射式供配電系統,今后新增或機柜擴容變更提升功率時(shí)需要重新排放電纜。而小母線(xiàn)配電系統是典型的樹(shù)干式供配電系統,總配電柜至各機柜之間采用一條干線(xiàn)覆蓋,再依靠分接單元配電至各機柜PDU。初期建設時(shí),僅需將母線(xiàn)槽安裝到所有機柜位上方,包括遠期規劃的機柜位,可以依據用戶(hù)的進(jìn)駐實(shí)現即需即安裝的部署。個(gè)別機柜增加輸出容量或者回路數量無(wú)需對母線(xiàn)槽做出變更,僅需增加或者變更插接箱即可,可帶電插拔,適合IT業(yè)務(wù)不確定性發(fā)展擴容的需求。
(二)小母線(xiàn)增加了機房的利用率和收益
     傳統列頭柜的方式每個(gè)列頭柜占據了一個(gè)IT機柜位。按每20個(gè)IT機柜配置1臺強電列頭柜計算,一個(gè)1000機柜的數據中心則需要50個(gè)列頭柜,采用智能小母線(xiàn)后,這50個(gè)列頭柜均可省去,用于安裝50個(gè)IT機柜,大大提高了機房的利用率。每個(gè)機柜租賃費按6萬(wàn)元/年計算,則可增加收益300萬(wàn)元。
(三)小母線(xiàn)系統投入快,施工周期短
     智能小母線(xiàn)系統安裝部署快速,無(wú)須鋪設大量電纜,IT機柜PDU工業(yè)插頭可直接插入到母線(xiàn)插接箱中,相序自動(dòng)對應,無(wú)復雜接線(xiàn)工作。而傳統列頭柜加線(xiàn)纜模式,需要完成配電柜就位、電纜橋架安裝、電纜裁剪鋪設、電纜對接等多個(gè)煩瑣工序。小母線(xiàn)系統的安裝工期相比列頭柜系統能縮短3~4倍左右,節約大量的施工時(shí)間和人工投入。
(四)小母線(xiàn)使用壽命長(cháng),可重復利用
     智能小母線(xiàn)使用壽命可達到20~25年以上,由于采用模塊化拼裝結構設計,可多次拆卸、移位使用。而傳統的配電列頭柜加電纜的使用周期為8~10年左右,且一旦擴容或搬遷,列頭柜和線(xiàn)纜無(wú)重復利用的可能。因此,智能小母線(xiàn)系統的使用周期比列頭柜系統要長(cháng)2~3倍以上,而且可以多次重復使用,降低了長(cháng)期應用費用。
六、安科瑞精密配電及監控系統解決方案
(一)概述
     隨著(zhù)數據中心的迅猛發(fā)展,數據中心的能耗問(wèn)題也越來(lái)越突出,有關(guān)數據中心的能源管理和供配電設計已經(jīng)成為熱門(mén)問(wèn)題,高效可靠的數據中心配電系統方案,是提高數據中心電能使用效率,降低設備能耗的有效方式。要實(shí)現數據中心的節能,首先需要監測每個(gè)用電負載,而數據中心負載回路非常的多,傳統的測量?jì)x表無(wú)法滿(mǎn)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據中心集中監控要求的多回路監控裝置。
(二)應用場(chǎng)所
     適用于運營(yíng)商、金融、、互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)等數據中心
(三)系統結構
1)交流
2)直流
(四)系統功能
1)主頁(yè)
     開(kāi)機進(jìn)入主頁(yè),包含進(jìn)線(xiàn)參數、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、出線(xiàn)參數、報警查詢(xún)等功能,按按鈕可進(jìn)入各功能界面查看。
2)進(jìn)線(xiàn)參數監測
     監測主路的三相電壓、電流、系統頻率;各項及總的有功功率,無(wú)功功率,視在功率,功率因數,有功電能、無(wú)功電能;電流、電壓不平衡度;電流、電壓諧波含量;*大需量。
3)出線(xiàn)參數監測
     分支回路的電壓、電流、有功功率、有功電能、功率因數額定電流設置、各相電流值;負載百分比;*大需量。
4)開(kāi)關(guān)狀態(tài)
     左側一列為主路開(kāi)關(guān)狀態(tài),主路跳閘SD狀態(tài)、主路防雷開(kāi)關(guān)狀態(tài)、主路防雷故障點(diǎn)狀態(tài),默認為無(wú)源檢測點(diǎn),分閘為綠色,合閘為紅色。主路右側的皆為支路開(kāi)關(guān)狀態(tài);默認為有源檢測點(diǎn),合閘為紅色,分閘為綠色。
5)報警查詢(xún)
     當前報警界面可查看實(shí)時(shí)報警和歷史報警;開(kāi)關(guān)量動(dòng)作告警;任意數據的定時(shí)存儲;進(jìn)線(xiàn)過(guò)電流2段閥值越限告警,可任意設定告警值;進(jìn)線(xiàn)過(guò)壓、欠壓、缺相、過(guò)頻率、低頻率越限告警;聲光告警功能。
(五)系統硬件配置
七、安科瑞智能母線(xiàn)監控解決方案
(一)概述
     數據中心IT服務(wù)器配電傳統采用精密配電柜,占用空間較大,配電線(xiàn)纜多,新增設備不便,為了節省面積,智能小母線(xiàn)方案由于不占用機房面積、可按需靈活插拔,受到很多數據中心的青睞,被越來(lái)越多的應用。
     安科瑞智能母線(xiàn)監控產(chǎn)品分為交流和直流母線(xiàn)監控兩類(lèi),包括始端箱監測模塊、插接箱監測模塊以及觸摸屏,另外還可以搭配母線(xiàn)槽連接器紅外測溫模塊用于監測母線(xiàn)槽的運行溫度,確保母線(xiàn)槽配電安全。通過(guò)標準網(wǎng)線(xiàn)手拉手簡(jiǎn)單組網(wǎng),可以實(shí)現任意插接箱檢修或更換時(shí)不影響其他在線(xiàn)運行的插接箱的數據上傳通訊。
(二)應用場(chǎng)所
     適用于運營(yíng)商、金融、、互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)等數據中心
(三)系統結構
(四)系統功能
1)實(shí)時(shí)監測
     在主頁(yè)點(diǎn)擊數據采集按鈕后,進(jìn)入系統圖界面:此界面顯示了每個(gè)箱子的電壓。
2)基本參數界面
     顯示電壓、電流、功率、電能等電參數數據,在設備地址旁邊的輸入框輸入本箱子對應的儀表地址,即可實(shí)現對箱子中儀表數據的采集。
3)諧波數據
     通過(guò)點(diǎn)擊“箭頭"來(lái)左右切換2-63次諧波數據。
4)*大需量
     顯示電壓、電流、功率的*大需量的數值及發(fā)生時(shí)間。
5)電能查詢(xún)
     電能情況可以查詢(xún)上12月份的每個(gè)月用電量、上一年總用電量、本年已用電量、根據選擇不同時(shí)間查詢(xún)電能值。
(五)系統硬件配置
參考文獻
【1】堯素貞.智能小母線(xiàn)在數據中心的應用.2020
【2】張大紅.數據中心小母線(xiàn)與列頭柜供配電系統的綜合比較.2019
【3】AcrelEMS-IDC數據中心綜合能效管理解決方案-樣本
【4】數據中心解決方案樣本2022.04版