中心機(jī)房精密配電解決方案

吳柯霓

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：隨著各行業(yè)信息化的建設(shè)，數(shù)據(jù)中心機(jī)房機(jī)柜電功率的預(yù)設(shè)定問題，并且介紹了如何通過精密配電產(chǎn)品去控制機(jī)柜的電流以及精密配電產(chǎn)品的功能和具體應(yīng)用要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：機(jī)柜電功率的預(yù)設(shè)定；精密配電；分支回路；熱插拔；零地電壓

0引言

新一代數(shù)據(jù)中心對(duì)供電系統(tǒng)的可靠性及可管理性要求越來越高。IT用戶需要對(duì)信息設(shè)備的供電系統(tǒng)進(jìn)行更可靠與更靈活的配電、更精細(xì)化的管理、更準(zhǔn)確的成本消耗等。

UPS配電系統(tǒng)作為新一代數(shù)據(jù)中心機(jī)房UPS配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

從圖1看到，在UPS輸出和負(fù)載機(jī)柜之間，可以設(shè)置傳統(tǒng)的電源列頭柜（指放在一列機(jī)柜頭部用于配電的機(jī)柜，俗稱列頭柜），為后面的負(fù)載機(jī)柜進(jìn)行供電，也可以設(shè)置精密配電柜。精密配電柜不但完成傳統(tǒng)的電源列頭柜的配電功能，同時(shí)還可以具有許多強(qiáng)大的監(jiān)控管理功能，使得數(shù)據(jù)中心的管理者隨時(shí)可以了解負(fù)載機(jī)柜的加載情況、各配電分支回路的狀態(tài)、各種參數(shù)以及不同機(jī)群的電量消耗等。

圖1 UPS配電系統(tǒng)

1機(jī)柜電功率的預(yù)設(shè)定問題

從數(shù)據(jù)中心機(jī)房電源、空調(diào)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)。為此，電信規(guī)范專門給出表格（見表1），根據(jù)不同的機(jī)房，對(duì)機(jī)柜的電功率進(jìn)行預(yù)先設(shè)定，從而再去確定UPS和空調(diào)系統(tǒng)的容量。

表1 機(jī)柜電功率預(yù)設(shè)定

從表1可以看出，不同的機(jī)柜電功率對(duì)應(yīng)不同的機(jī)柜電流值，要設(shè)定的機(jī)柜電功率實(shí)際上也就是控制單機(jī)柜的電流。在沒有采用精密配電柜的場(chǎng)合，有些用戶在負(fù)載機(jī)柜上加電流表來控制單機(jī)柜的電流，這樣的控制方式很直觀，現(xiàn)場(chǎng)就可以讀出電流值，如圖2所示。

圖2 單機(jī)柜電流表

但是這樣控制機(jī)柜電流的方式有許多解決不了的問題。目前數(shù)據(jù)中心機(jī)房?jī)?nèi)的負(fù)載基本上都是雙電源負(fù)載，而采用機(jī)柜內(nèi)安裝兩個(gè)電流表的方式，電流的控制需要將讀數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)相加，這樣做很不方便，且?guī)缀醪惶赡軐?shí)現(xiàn)，因?yàn)樨?fù)載隨應(yīng)用是不斷變化的。另外一個(gè)問題就是負(fù)載機(jī)柜的電功率即使超出預(yù)先的設(shè)定值，系統(tǒng)也沒有辦法進(jìn)行報(bào)警。并且，這樣的控制方式?jīng)]有辦法納入到機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)中。

從以上的介紹中，可以看到傳統(tǒng)配電遇到了挑戰(zhàn)，它沒有辦法解決數(shù)據(jù)中心電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思路，給配電系統(tǒng)賦予更強(qiáng)大的管理和監(jiān)控功能，這時(shí)精密配電產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，艾默生服務(wù)器電源管理系統(tǒng)SPM（ServerPowerManagement）可以滿足這一需求。圖3是精密配電產(chǎn)品的兩種典型的系統(tǒng)圖，分為單母線系統(tǒng)和雙母線系統(tǒng)兩種類型。

從圖3可以看出，精密配電柜的一個(gè)分支回路或是兩個(gè)分支回路對(duì)應(yīng)一個(gè)機(jī)柜。精密配電柜可以監(jiān)測(cè)每一個(gè)分支回路的額定電流、實(shí)際電流以及電流百分比，具體見精密配電柜的液晶監(jiān)控顯示，如圖4所示。同時(shí)精密配電柜具有支路負(fù)載兩段的閾值報(bào)警功能，比如說單機(jī)柜功率按照4kVA進(jìn)行預(yù)設(shè)定，對(duì)應(yīng)的單機(jī)柜*大電流為18A，這時(shí)可以選擇25A的分支開關(guān)，當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到分支開關(guān)的60％時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警；當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到分支開關(guān)的80％時(shí)，系統(tǒng)還可以進(jìn)行報(bào)警，而且60％和80％的閾值點(diǎn)可以通過液晶監(jiān)控屏幕進(jìn)行修改（見圖5）。

圖3 兩類母線系統(tǒng)

圖4 監(jiān)視的電流讀數(shù)

圖5 過載報(bào)警

通過以上介紹，知道精密配電產(chǎn)品可以很好地解決機(jī)房機(jī)柜電功率預(yù)設(shè)定的問題，而且通過后臺(tái)的機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)，可以將任意的兩個(gè)支路電流進(jìn)行疊加，從而避免了機(jī)柜上安裝兩個(gè)電流表的弊病。

2精密配電柜的強(qiáng)大功能

1. 安全管理功能

全面的電源管理功能，將配電系統(tǒng)**納入機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容豐富。對(duì)配電母線可以監(jiān)測(cè)三相輸入電壓、電流、頻率、總功率、有功功率、功率因數(shù)、諧波百分比、負(fù)載百分比等。同時(shí)還可以監(jiān)測(cè)所有回路（包括每一個(gè)輸出支路）斷路器電流、開關(guān)狀態(tài)、運(yùn)行負(fù)載率等，使用戶對(duì)機(jī)房配電系統(tǒng)運(yùn)行狀況一目了然，也便于用戶及早發(fā)現(xiàn)安全隱患，有效回避風(fēng)險(xiǎn)。

（2）運(yùn)營(yíng)成本管理功能

精密配電產(chǎn)品實(shí)時(shí)偵測(cè)每一服務(wù)器機(jī)架的運(yùn)營(yíng)成本，精確計(jì)算及測(cè)量每一服務(wù)器機(jī)柜、每一路開關(guān)的用電功率和用電量。通過后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)可以分月度、季度、年度進(jìn)行報(bào)表統(tǒng)計(jì)。

（3）記錄及報(bào)警功能

精密配電產(chǎn)品支持歷史記錄功能，支持豐富的報(bào)警功能，包括主路的過壓、欠壓、缺相、掉電、過流、超高閾值、超低閾值、開關(guān)斷開，以及系統(tǒng)的報(bào)警等。

（4）輕松納入機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)

精密配電產(chǎn)品提供RS232/485或SNMP多種智能接口通信方式，可以納入到機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)中，其所有信息通過一個(gè)接口上傳，系統(tǒng)更加可靠，節(jié)省監(jiān)控投資。液晶監(jiān)控面板可以保存1000條報(bào)警信息，每個(gè)報(bào)警都有開始和結(jié)束的時(shí)間，便于故障分析。其報(bào)警類型和顯示形式如圖6和表2所示。

圖6 報(bào)警類型表2報(bào)警類型

3精密配電柜的選擇與使用

隨著IT用戶對(duì)配電可管理性的要求越來越高，精密配電產(chǎn)品應(yīng)用的場(chǎng)合越來越多。其規(guī)格一般有20kVA、40kVA、60kVA、80kVA、100kVA、120kVA等六種規(guī)格。精密配電產(chǎn)品根據(jù)不同的場(chǎng)地需求，可選用單母線系統(tǒng)或者雙母線系統(tǒng)。其支路斷路器可以選擇固定式斷路器，也可以選擇熱插拔可調(diào)相斷路器。支路斷路器容量有16A、25A、32A、63A，單極或三極可選。當(dāng)分支回路選擇熱插拔可調(diào)相斷路器時(shí)，系統(tǒng)不斷電即可進(jìn)行檢修、擴(kuò)容，同時(shí)不用改變后端的電纜接線就可進(jìn)行三相負(fù)載的調(diào)平衡，非常靈活方便。通過圖7看到，只需要將開關(guān)拔下，重新調(diào)整開關(guān)后端的撥動(dòng)開關(guān)到相應(yīng)的位置，再重新將開關(guān)安裝到導(dǎo)軌上，就可

以很方便地調(diào)整機(jī)房的三相負(fù)載平衡。

為了解決機(jī)房的零地電壓?jiǎn)栴}，精密配電產(chǎn)品還可以內(nèi)置隔離變壓器。在目前的機(jī)房工程投標(biāo)中，招標(biāo)方甚至?xí)岢?ldquo;零地電壓小于1V或小于2V”的指標(biāo)。降低零地電壓有很多措施，這些措施都可以不同程度的降低零地電壓，但在工程實(shí)踐中，都不敢保證目前有些用戶提出的“保障IT設(shè)備的輸入零地電壓差小于2V”的要求。如果要達(dá)到上面的要求，*可靠的措施就是在IT負(fù)載前端加隔離變壓器，并將隔離后的中性線接地（見圖8、圖9）。如果采用精密配電柜做電源列頭柜，可以使IT負(fù)載輸入端零地電壓降低到小于0.5V的水平，從而*有效地保證了IT負(fù)載的良好供電環(huán)境。

圖7 熱插拔開關(guān)圖8隔離變壓器

圖9 隔離變壓器系統(tǒng)圖

4 安科瑞AcrelEMS-IDC數(shù)據(jù)中心綜合能效管理系統(tǒng)

4.1 平臺(tái)組成

安科瑞電氣緊跟數(shù)據(jù)中心能效、資源利用率和可用性，提高運(yùn)維效率并降低運(yùn)維成本。

AcrelEMS數(shù)據(jù)中心的能源管理提供監(jiān)測(cè)和控制，主要分為電力監(jiān)控、動(dòng)環(huán)監(jiān)控、能耗統(tǒng)計(jì)分析（能源管理）、蓄電池監(jiān)控、精密配電監(jiān)控、智能母線監(jiān)控、智能照明、消防相關(guān)的子系統(tǒng)。

4.2平臺(tái)拓?fù)鋱D

4.3精密配電管理系統(tǒng)解決方案

系統(tǒng)可以展示精密配電柜內(nèi)進(jìn)線和饋線回路電氣參數(shù)，包括電流電壓功率電能以及開關(guān)狀態(tài)，并可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)警設(shè)置和分級(jí)，數(shù)據(jù)取自精密配電柜測(cè)量模塊。

5產(chǎn)品選型

6小結(jié)

UPS配電系統(tǒng)作為新一代數(shù)據(jù)中心電氣設(shè)計(jì)及應(yīng)用的重要發(fā)展方向。

7 參考文獻(xiàn)

[1]朱利偉.數(shù)據(jù)中心機(jī)房精密配電解決方案

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.5版

作者簡(jiǎn)介：吳柯霓，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。