淺談數(shù)據(jù)中心供配電設(shè)計(jì)應(yīng)用以及監(jiān)控產(chǎn)品選型

更新時(shí)間：2022-09-16

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吳柯霓

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：近年來，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(jì)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。結(jié)合相關(guān)技術(shù)規(guī)范分析某數(shù)據(jù)中心新舊配電方案的利弊，為新型模塊化機(jī)房的設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心末端配電列頭柜

1 概述

伴隨科技的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的數(shù)量、規(guī)模、功率密度不斷增加，建設(shè)等級(jí)不斷提高，而配電系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)中心重中之重的環(huán)節(jié)，斷電或低質(zhì)量的供電都可能造成服務(wù)器宕機(jī)從而造成損失。如何優(yōu)化設(shè)計(jì)提高數(shù)據(jù)中心供電的安全可靠性，以確保電子信息系統(tǒng)不間斷穩(wěn)定運(yùn)行，成為數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)者面臨的重要課題。對(duì)比傳統(tǒng)供配電方案，是否安全經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行更穩(wěn)定的供電方案是設(shè)計(jì)者在意的問題。

2 數(shù)據(jù)機(jī)房末端配電方案

2.1 項(xiàng)目概況

某數(shù)據(jù)中心總建筑面積為1906.24m2，其中數(shù)據(jù)中心總建筑面積為210.6m2，包括1F數(shù)據(jù)機(jī)房、1F通信機(jī)房。功能區(qū)域包括主機(jī)房（機(jī)房、通信機(jī)房）、管理區(qū)（辦公室、互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備間等）和輔助用房。

2.2 傳統(tǒng)配電方案一

10kV高壓電源分別由2路不同變電站市電引來，高壓和低壓不聯(lián)絡(luò)，第三電源由動(dòng)力中心柴油發(fā)電機(jī)引來，主備用電源和發(fā)電機(jī)電源在變壓器出線處切換，保證數(shù)據(jù)中心用電設(shè)備可靠用電。考慮單臺(tái)發(fā)電機(jī)容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于2500kW，且發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)也未達(dá)到10臺(tái)以上，故選用0.4kV低壓發(fā)電機(jī)組。0.4kV發(fā)電機(jī)組中性點(diǎn)應(yīng)采用直接接地方式，且發(fā)電機(jī)星形點(diǎn)之間連接的導(dǎo)體應(yīng)保證絕緣。數(shù)據(jù)中心共設(shè)2套400kVAUPS系統(tǒng)，組成2N容錯(cuò)型系統(tǒng)。雙回路、雙輸出柜可為數(shù)據(jù)中心電子信息設(shè)備、工位插座供電。UPS系統(tǒng)的蓄電池可為全部一級(jí)負(fù)荷提供15min的持續(xù)供電。數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器單機(jī)負(fù)荷按照3kW考慮，負(fù)荷不超過4kW。為避免數(shù)據(jù)中心UPS在電源切換過程中故障影響重要負(fù)荷的正常工作，市電與柴油發(fā)電機(jī)的切換開關(guān)ATS應(yīng)采用PC級(jí)且中性線重疊切換的四級(jí)開關(guān)。

2.3 新型供配電方案二

隨著技術(shù)創(chuàng)新，綠色節(jié)能理念的倡導(dǎo)，國際TGG組織提出了數(shù)據(jù)中心電力使用效率的衡量指標(biāo)PUE。PUE是數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源與IT負(fù)載使用的能源之比，是DCIE的反比。PUE=數(shù)據(jù)中心所有設(shè)備能耗/IT設(shè)備能耗，PUE是一個(gè)比值，基準(zhǔn)是2，越接近1表明能效水平越好，代表一個(gè)數(shù)據(jù)中心的綠色化程度越高。

通過大量數(shù)據(jù)分析得出高壓直流（High?voltagedirectcurrent，HVDC）供配電系統(tǒng)、交直流一體供配電系統(tǒng)、UPS+HVDC的工作效率較高，能提高數(shù)據(jù)中心節(jié)能指標(biāo)。

3 新老供配電系統(tǒng)方案對(duì)比

UPS供電系統(tǒng)的輸出為工頻，濾波損耗較大，HVDC為高頻濾波且占地面積更小。UPS的電池在輸入端，如果UPS本身發(fā)生故障，負(fù)載依然會(huì)發(fā)生停電；而HVDC的電池在輸出端，即使HVDC本身發(fā)生故障，電池仍然可以給負(fù)載供電，保障不間斷供電。UPS系統(tǒng)供電系統(tǒng)要比HVDC供電系統(tǒng)中間環(huán)節(jié)多，HVDC蓄電池直接和母線相連，省去了逆變環(huán)節(jié)，而每多一級(jí)中間環(huán)節(jié)就會(huì)導(dǎo)致變換效率降低，從而導(dǎo)致能耗增加。

4 安科瑞針對(duì)HVDC方案推出的解決方案

安科瑞公司AMC16Z系列直流精密配電監(jiān)控裝置是專門針對(duì)于數(shù)據(jù)中心服務(wù)器電源管理設(shè)計(jì)的測(cè)量裝置。該裝置設(shè)計(jì)小巧，能夠?qū)+B兩路進(jìn)線和192路出線的全電參量參數(shù)、輸入輸出開關(guān)及防雷器狀態(tài)等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，所有測(cè)量通道的告警閾值均可單獨(dú)設(shè)定，出線越限事件立即觸發(fā)系統(tǒng)聲光告警，并且可以搭配絕緣檢測(cè)模塊，可以檢測(cè)直流系統(tǒng)母線及支路的絕緣狀態(tài)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)與管理，在傳統(tǒng)儀表的體積上實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控回路的高度集成。

4.1 產(chǎn)品型號(hào)

4.2 系統(tǒng)組網(wǎng)圖

4.3 搭配采集霍爾

4.4本地觸摸屏系統(tǒng)

5.結(jié)語

安科瑞電氣股份有限公司長(zhǎng)期對(duì)數(shù)據(jù)中心行業(yè)進(jìn)行內(nèi)外部環(huán)境分析，對(duì)國家政策、行業(yè)未來發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行行業(yè)熱點(diǎn)分析，預(yù)測(cè)未來的行業(yè)發(fā)展方向，同時(shí)完善自身行業(yè)的各種應(yīng)用解決方案，分析不同客戶需求，滿足不同客戶的應(yīng)用需求。

參考文獻(xiàn)

【1】付姣.中小型數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)［D］

【2】蓋琪彥.數(shù)據(jù)中心供配電設(shè)計(jì)簡(jiǎn)析［J］

【3】安科瑞數(shù)據(jù)中心IDC配電監(jiān)控解決方案.2020.11版.

【4】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)應(yīng)用手冊(cè).2020.06版.

作者簡(jiǎn)介

吳柯霓，女，銷售工程師，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事數(shù)據(jù)中心相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)及應(yīng)用。