數據中心配電柜

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，數據中心內服務(wù)器、交換機等IT設備正經(jīng)歷迅速變化．數據中心及其配電系統為了滿(mǎn)足這種變化并實(shí)現高可用性和節能減排的要求，在配電產(chǎn)品設計方面也進(jìn)行了諸多改進(jìn)．專(zhuān)為數據中心設計的配電單元通過(guò)可在線(xiàn)擴展、實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測等功能可滿(mǎn)足新一代數據中心的需求。

1、配電單元

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

        配電單元是一種主要用于數據中心內的配電系統，又叫配電列頭柜，配電單元主要安裝于數據中心內。數據中心是一個(gè)聚集了大量服務(wù)器、存儲設備、網(wǎng)絡(luò )設備及配套UPS、空調等設備的IT設備場(chǎng)所，是實(shí)現數據信息的集中處理、存儲、傳輸、交換和集中管理等業(yè)務(wù)的服務(wù)平臺，近年來(lái)，國內各行業(yè)業(yè)務(wù)處理對信息技術(shù)的依賴(lài)不斷增加，國內數據中心市場(chǎng)逐漸擴大，投資規?？焖僭鲩L(cháng)，對用電的需求也逐年增加，數據中心主要面臨著(zhù)以下幾個(gè)問(wèn)題點(diǎn)：

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(gè)數據中心的電流分布和功率分布進(jìn)行的實(shí)時(shí)管理，以保證供電系統和數據中心的可靠運行，達到數據中心的高可靠性和節能減排的雙重目的。

2） 其次，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。數據中心內的IT設備和負載功率在未來(lái)10年將發(fā)生很大變化，但數據中心及其配電系統—般使用壽命在10年及以上的時(shí)間。

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

        綜上所述，數據中心主要體現在如何使數據中心的整個(gè)生命周期中不斷滿(mǎn)足變化的IT負載類(lèi)型和負載運營(yíng)水平，使整個(gè)數據中心在從建成到推出使用的過(guò)程中始終保持和可靠的運行，是對數據中心的配電系統提出的新挑戰。

2、配電單元應用方案

        針對數據中心配電柜的IT負載的不斷變化和快速發(fā)展，也提高了對于配電柜中監測裝置要求，一套可集成各項參數測量監控、且可充分滿(mǎn)足不斷增加的負載要求的監控裝置，成了現代配電柜中的重要指標，我們設計了以AMC16MH為監控主體的數據中心配電柜單元電能質(zhì)量管理系統方案來(lái)實(shí)現對兩路進(jìn)線(xiàn)、多路出線(xiàn)的電參數、進(jìn)出線(xiàn)開(kāi)關(guān)狀態(tài)、溫度、接地電壓、漏電流等實(shí)現的監測。且可根據用戶(hù)需求靈活增加減少出線(xiàn)測量回路數。以下我們就突出講解我司開(kāi)發(fā)的以AMC16MH為監控主體的數據中心配電柜單元電能質(zhì)量管理系統方案。

圖1  配電柜內一次接線(xiàn)圖

圖2  AMC16MH配電監測方案系統圖

2.1 實(shí)時(shí)在線(xiàn)監控

        為了對整個(gè)數據中心的電流分布和功率分布進(jìn)行的實(shí)時(shí)管理。配電單元采用了AMC16MH多回路監控裝置，它既可以測量進(jìn)線(xiàn)側三相電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數、頻率，還可同時(shí)檢測出線(xiàn)多達84路的電流、有功功率、功率因數，同時(shí)，可顯示累積的有功電能和增量電能。這樣地對整個(gè)配電單元的電氣參數進(jìn)行實(shí)時(shí)監控和記錄，尤其對其電力消耗有實(shí)時(shí)的了解?？梢詽M(mǎn)足用戶(hù)對于電能計量的要求，為的能耗管理提供了硬件基礎，AMC16MH多回路監控裝置還具有2路RS-485接口，多回路計量監測裝置通過(guò)RS-485標準Modbus協(xié)議傳輸數據。通過(guò)AMC16MH多回路監控裝置，配電裝置采集了輸入和輸出的各種電氣參數，從而實(shí)現對整個(gè)電氣系統的監測和管理，以滿(mǎn)足數據中心負載水平實(shí)時(shí)變化條件下的高可靠性。同時(shí)。提供對于輸出電流的報警，可防止由于過(guò)負載所導致的斷電發(fā)生。

2.2 配電管理系統軟件

        為了達到遠程管理的目的，在配電監測方案中，我司為其專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了配電管理系統軟件，有了這套管理軟件，用戶(hù)可以通過(guò)數據中心后臺管理系統對兩者進(jìn)行遠程訪(fǎng)問(wèn)，實(shí)現電參數值、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、零地電壓和漏電流等數據實(shí)時(shí)監控；還可實(shí)現越限告警、事件記錄、數據上傳等功能。為了方便客戶(hù)操作和瀏覽，我們特意安裝了彩色觸摸屏。用戶(hù)可以在柜前直接在觸摸屏上進(jìn)行操作。

圖3  AMC16MH顯示主界面

圖4 AMC16MH 開(kāi)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。數據中心配電單元中使用了模塊化互感器排，每個(gè)AMC16MH裝置多可測量84路單相出線(xiàn)回路各相參數，對應可配備4個(gè)互感器排，每個(gè)互感器排可連接21路單相出線(xiàn)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(hù)需求。

2.4 零地電壓監控

        中性線(xiàn)與PE線(xiàn)之間的點(diǎn)位差稱(chēng)為“零點(diǎn)電壓"，當零點(diǎn)電壓高于電子信息設備的允許值時(shí)，將引起硬件故障、燒毀設備，引發(fā)控制信號的誤動(dòng)作，影響通信質(zhì)量，延誤或阻止通信的正常進(jìn)行，因此，當零地電壓不滿(mǎn)足負載的使用要求時(shí)（一般零地電壓應小于2V），應采取措施，降低零地電壓，以AMC16MH多回路監控裝置為監控主體的配電柜電能質(zhì)量管理方案中，帶有零點(diǎn)電壓測量功能，能將監測的零地電壓值實(shí)時(shí)傳送到安全監管平臺服務(wù)器中，并在界面上以直觀(guān)的數據表現出來(lái)，一旦零地電壓值越限，系統將自動(dòng)彈出報警框并觸發(fā)報警，提示管理員進(jìn)行及時(shí)進(jìn)行線(xiàn)路檢查，保護配電柜安全性能。

2.5 零序電流監控

        當系統出現故障時(shí)，三相變得不對稱(chēng)了，這時(shí)就能分解出有幅值的零序分量了，因此通過(guò)檢測這零序電流分量，就可以知道系統出了故障（特別是單相接地時(shí)的零序分量）。所以該值的監測對系統用電的安全性有著(zhù)不可忽視的主要性，以AMC16MH為監測裝置的數據中心電源管理系統，可實(shí)時(shí)監測配電柜體重的零序電流，根據該值分析電路，避免引起更大的電氣故障。

2.6 漏電流采集功能

        國內數據中心市場(chǎng)逐漸擴大，投資規?？焖僭鲩L(cháng)，對用電的需求也逐年增加，同時(shí)也留下了安全隱患，近年來(lái)，電氣火災在火災起因中居。針對近年來(lái)電氣火災事故居高不下的嚴峻形勢，根據電氣火災的規律和數據中心用電特點(diǎn)，在我們的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據實(shí)時(shí)傳送到后臺管理系統，達到后臺統一管理，實(shí)時(shí)監控的目的。

2.7 溫度采集功能

        在機房中，有大量的服務(wù)器等設備，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(shí)時(shí)監測配電柜內的溫度，以AMC16MH多回路監控裝置為監控主體的配電柜電能質(zhì)量管理方案中，帶有2路溫度傳感器，能將監測的溫度值實(shí)時(shí)傳送到當地的機房監控及安全監管平臺服務(wù)器中，并在界面上以直觀(guān)的數據表現出來(lái)，一旦溫度值越限，系統將自動(dòng)彈出報警框并觸發(fā)報警，提示管理員通過(guò)調節空調溫度值為配電柜提供佳運行環(huán)境。

2.8 諧波測量功能

        隨著(zhù)數據中心的發(fā)展，大量增加使用的大功率半導體開(kāi)關(guān)器件以及各類(lèi)開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品，如顯示器、空調器、節能燈，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，但這些設備數量大、分布廣。在使用時(shí)具有集中的特點(diǎn)，在某些時(shí)段會(huì )使注入到電網(wǎng)的諧波電流對電網(wǎng)造成的諧波問(wèn)題特別突出，這不但使接入該電網(wǎng)的設備無(wú)法正常工作，甚至造成故障，而且還會(huì )使供電系統中性線(xiàn)承受的電流超載，影響供電系統的電力輸送。因此諧波問(wèn)題得到各有關(guān)方面的高度重視。AMC16MH增加了進(jìn)線(xiàn)和出線(xiàn)諧波、總諧波測量功能，并能將監測的諧波值實(shí)時(shí)傳送到當地的機房監控及安全監管平臺服務(wù)器中，在界面上以直觀(guān)的數據表現出來(lái)，一旦諧波值越限，系統將自動(dòng)彈出報警框并觸發(fā)報警。

 3 主要產(chǎn)品型號設備清單

        安科瑞公司的監測采集裝置是針對數據中心中多回路出線(xiàn)的供電需求而開(kāi)發(fā)設計的，能夠很好的滿(mǎn)足數據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、結語(yǔ)

        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，服務(wù)器的負載水平不斷提高同時(shí)變得難以預測，這使得數據中心內的電流管理變得非常重要，良好的全系統電流管理和報警可以地降低由于開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作或過(guò)載保護而造成的IT負載斷電，同時(shí)減少了由于斷電而產(chǎn)生的經(jīng)濟和聲譽(yù)上的損失。從各個(gè)方面來(lái)看，我們所研發(fā)出來(lái)的以AMC16MH為監測裝置的數據中心配電電源質(zhì)量管理方案能地適應了配電柜單元的需求，使客戶(hù)在節省初期投資的同時(shí)，提高整個(gè)供電系統的可靠性和管理性，從而可觀(guān)地降低了數據中心的初期投資和運營(yíng)費用。   

參考文獻

[1]專(zhuān)為數據中心設計的配電單元介紹.：周巍

[2]安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品選型手冊2013.08版