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淺析智能小母線在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用及監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品選型

 更新日期:2023-04-17 點擊量:424
淮亞利
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801
摘要:智能小母線是目前數(shù)據(jù)中心機房末端配電的一種形式,在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用中,相對于傳統(tǒng)列頭柜形式,有其*的優(yōu)勢。在當(dāng)今數(shù)據(jù)中心趨于裝配式、模塊化、預(yù)制化的形勢下,智能小母線的普及應(yīng)用無疑是一種趨勢。本文通過對智能小母線的架構(gòu)、容量規(guī)格、組件、監(jiān)控方式、安裝方式等的介紹,詳細分析了智能小母線在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用及其優(yōu)勢。
關(guān)鍵詞:智能小母線;容量規(guī)格;安裝方式;智能監(jiān)控;數(shù)據(jù)中心
一、何為智能小母線
     智能小母線是目前數(shù)據(jù)中心機房末端配電的一種形式。十年前,國內(nèi)數(shù)據(jù)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,再依靠多個微型輸出斷路器以放射式與各個IT機柜的PDU連接,從而構(gòu)成數(shù)據(jù)中心傳統(tǒng)的終端供配電系統(tǒng)。
     近五年來,在數(shù)據(jù)中心趨于裝配式、模塊化、預(yù)制化的形勢下,智能小母線系統(tǒng)逐漸被應(yīng)用于機房的末端配電中。智能小母線系統(tǒng)通過始端箱接受前端UPS來電,以具有金屬外殼的母排系統(tǒng)組成輸電干線,采用即插式插接箱給各個機柜內(nèi)的PDU分配電。始端箱和插接箱內(nèi)設(shè)置電力監(jiān)測模塊,并具有通訊至動環(huán)監(jiān)控中心功能。
二、小母線的分類、組成及規(guī)格選型
(一)小母線的分類
     智能小母線可分為滑動小母線和固定小母線。滑動小母線的接插箱可以根據(jù)機柜位置和使用需要在母線上隨意滑動,固定小母線的接插箱一旦接插到母線上則不能隨意滑動位置。
(二)小母線的組成
     智能小母線主要由下列組件組成:始端箱、插接箱、母線段、拐彎母線段(T型、直角)、母線連接配件(連接耦合器)、末端蓋(箱)、pvc蓋板、監(jiān)控模塊、安裝工具。始端箱是給母線供電的裝置,一端與電源進線的大母線對接,另一端與末端小母線連接。接插箱則是接插在小母線上進行分線出線的母線分支插接箱,也稱為終端箱,通過接插電纜及工業(yè)連接器即可與IT機柜內(nèi)的PDU連接,為IT設(shè)備供電。與下圖為智能小母線各組件連接示意圖:
智能小母線各組件連接示意圖
(三)小母線的容量規(guī)格
     智能小母線在數(shù)據(jù)中心常用的容量主要有:100A、160A、225A、250A、400A,直線段的成品長度有1米、1.5米、2米、3米,針對非直線路徑,還通常配有外彎段、內(nèi)彎段、T型件等滿足拐彎需要。
三、小母線的安裝方式
     小母線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(nèi)。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(zhuǎn)、鎖定四部搞定?;瑒有托∧妇€的接插箱可以根據(jù)機柜位置和使用需要在小母線上隨意滑動。
四、小母線的監(jiān)控方式
     智能小母線的始端箱和插接箱內(nèi)設(shè)置電力監(jiān)測模塊,接于數(shù)據(jù)中心動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng),便于監(jiān)控中心對其進行實時電力監(jiān)控。智能小母線的始端箱和插接箱內(nèi)分別設(shè)置智能電量儀,通過RS485總線手拉手環(huán)形連接至一個主控模塊,主控模塊箱上口有RS485、TCP/IP接口用于接入動環(huán)系統(tǒng)。
五、小母線系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)列頭柜的比較
(一)小母線具有更高的靈活性
     傳統(tǒng)的配電方式為典型的放射式供配電系統(tǒng),今后新增或機柜擴容變更提升功率時需要重新排放電纜。而小母線配電系統(tǒng)是典型的樹干式供配電系統(tǒng),總配電柜至各機柜之間采用一條干線覆蓋,再依靠分接單元配電至各機柜PDU。初期建設(shè)時,僅需將母線槽安裝到所有機柜位上方,包括遠期規(guī)劃的機柜位,可以依據(jù)用戶的進駐實現(xiàn)即需即安裝的部署。個別機柜增加輸出容量或者回路數(shù)量無需對母線槽做出變更,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)小母線增加了機房的利用率和收益
     傳統(tǒng)列頭柜的方式每個列頭柜占據(jù)了一個IT機柜位。按每20個IT機柜配置1臺強電列頭柜計算,一個1000機柜的數(shù)據(jù)中心則需要50個列頭柜,采用智能小母線后,這50個列頭柜均可省去,用于安裝50個IT機柜,大大提高了機房的利用率。每個機柜租賃費按6萬元/年計算,則可增加收益300萬元。
(三)小母線系統(tǒng)投入快,施工周期短
     智能小母線系統(tǒng)安裝部署快速,無須鋪設(shè)大量電纜,IT機柜PDU工業(yè)插頭可直接插入到母線插接箱中,相序自動對應(yīng),無復(fù)雜接線工作。而傳統(tǒng)列頭柜加線纜模式,需要完成配電柜就位、電纜橋架安裝、電纜裁剪鋪設(shè)、電纜對接等多個煩瑣工序。小母線系統(tǒng)的安裝工期相比列頭柜系統(tǒng)能縮短3~4倍左右,節(jié)約大量的施工時間和人工投入。
(四)小母線使用壽命長,可重復(fù)利用
     智能小母線使用壽命可達到20~25年以上,由于采用模塊化拼裝結(jié)構(gòu)設(shè)計,可多次拆卸、移位使用。而傳統(tǒng)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,列頭柜和線纜無重復(fù)利用的可能。因此,智能小母線系統(tǒng)的使用周期比列頭柜系統(tǒng)要長2~3倍以上,而且可以多次重復(fù)使用,降低了長期應(yīng)用費用。
六、安科瑞精密配電及監(jiān)控系統(tǒng)解決方案
(一)概述
     隨著數(shù)據(jù)中心的迅猛發(fā)展,數(shù)據(jù)中心的能耗問題也越來越突出,有關(guān)數(shù)據(jù)中心的能源管理和供配電設(shè)計已經(jīng)成為熱門問題,高效可靠的數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)方案,是提高數(shù)據(jù)中心電能使用效率,降低設(shè)備能耗的有效方式。要實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的節(jié)能,首先需要監(jiān)測每個用電負載,而數(shù)據(jù)中心負載回路非常的多,傳統(tǒng)的測量儀表無法滿足成本、體積、安裝、施工等多方面的要求,因此需要采用適用于數(shù)據(jù)中心集中監(jiān)控要求的多回路監(jiān)控裝置。
(二)應(yīng)用場所
     適用于運營商、金融、、互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)等數(shù)據(jù)中心
(三)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1)交流
2)直流
(四)系統(tǒng)功能
1)主頁
     開機進入主頁,包含進線參數(shù)、開關(guān)狀態(tài)、出線參數(shù)、報警查詢等功能,按按鈕可進入各功能界面查看。
2)進線參數(shù)監(jiān)測
     監(jiān)測主路的三相電壓、電流、系統(tǒng)頻率;各項及總的有功功率,無功功率,視在功率,功率因數(shù),有功電能、無功電能;電流、電壓不平衡度;電流、電壓諧波含量;*大需量。
3)出線參數(shù)監(jiān)測
     分支回路的電壓、電流、有功功率、有功電能、功率因數(shù)額定電流設(shè)置、各相電流值;負載百分比;*大需量。
4)開關(guān)狀態(tài)
     左側(cè)一列為主路開關(guān)狀態(tài),主路跳閘SD狀態(tài)、主路防雷開關(guān)狀態(tài)、主路防雷故障點狀態(tài),默認為無源檢測點,分閘為綠色,合閘為紅色。主路右側(cè)的皆為支路開關(guān)狀態(tài);默認為有源檢測點,合閘為紅色,分閘為綠色。
5)報警查詢
     當(dāng)前報警界面可查看實時報警和歷史報警;開關(guān)量動作告警;任意數(shù)據(jù)的定時存儲;進線過電流2段閥值越限告警,可任意設(shè)定告警值;進線過壓、欠壓、缺相、過頻率、低頻率越限告警;聲光告警功能。
(五)系統(tǒng)硬件配置
七、安科瑞智能母線監(jiān)控解決方案
(一)概述
     數(shù)據(jù)中心IT服務(wù)器配電傳統(tǒng)采用精密配電柜,占用空間較大,配電線纜多,新增設(shè)備不便,為了節(jié)省面積,智能小母線方案由于不占用機房面積、可按需靈活插拔,受到很多數(shù)據(jù)中心的青睞,被越來越多的應(yīng)用。
     安科瑞智能母線監(jiān)控產(chǎn)品分為交流和直流母線監(jiān)控兩類,包括始端箱監(jiān)測模塊、插接箱監(jiān)測模塊以及觸摸屏,另外還可以搭配母線槽連接器紅外測溫模塊用于監(jiān)測母線槽的運行溫度,確保母線槽配電安全。通過標(biāo)準網(wǎng)線手拉手簡單組網(wǎng),可以實現(xiàn)任意插接箱檢修或更換時不影響其他在線運行的插接箱的數(shù)據(jù)上傳通訊。
(二)應(yīng)用場所
     適用于運營商、金融、、互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)等數(shù)據(jù)中心
(三)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
(四)系統(tǒng)功能
1)實時監(jiān)測
     在主頁點擊數(shù)據(jù)采集按鈕后,進入系統(tǒng)圖界面:此界面顯示了每個箱子的電壓。
2)基本參數(shù)界面
     顯示電壓、電流、功率、電能等電參數(shù)數(shù)據(jù),在設(shè)備地址旁邊的輸入框輸入本箱子對應(yīng)的儀表地址,即可實現(xiàn)對箱子中儀表數(shù)據(jù)的采集。
3)諧波數(shù)據(jù)
     通過點擊“箭頭"來左右切換2-63次諧波數(shù)據(jù)。
4)*大需量
     顯示電壓、電流、功率的*大需量的數(shù)值及發(fā)生時間。
5)電能查詢
     電能情況可以查詢上12月份的每個月用電量、上一年總用電量、本年已用電量、根據(jù)選擇不同時間查詢電能值。
(五)系統(tǒng)硬件配置
參考文獻
【1】堯素貞.智能小母線在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用.2020
【2】張大紅.數(shù)據(jù)中心小母線與列頭柜供配電系統(tǒng)的綜合比較.2019
【3】AcrelEMS-IDC數(shù)據(jù)中心綜合能效管理解決方案-樣本
【4】數(shù)據(jù)中心解決方案樣本2022.04版