數據中心精密配電柜

徐霜

（安科瑞電氣股份有限公司  上海  嘉定 201801）

引言

    由于IT技術飛速發展，特別是云計算和虛擬化技術的廣泛應用，數據中心內服務器、交換機等IT設備正經歷迅速變化．數據中心及其配電系統為了滿足這種變化并實現高可用性和節能減排的要求，在配電產品設計方面也進行了諸多改進．專為數據中心設計的精密配電單元通過可在線擴展、實時在線監測等功能可滿足新一代數據中心的需求。

1、精密配電單元

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

    精密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，精密配電單元主要安裝于數據中心內。數據中心是一個聚集了大量服務器、存儲設備、網絡設備及配套UPS、精密空調等設備的IT設備場所，是實現數據信息的集中處理、存儲、傳輸、交換和集中管理等業務的服務平臺，近年來，各行業業務處理對信息技術的依賴不斷增加，數據中心市場逐漸擴大，投資規模快速增長，對用電的需求也逐年增加，數據中心主要面臨著以下幾個問題點：

    1） 首先，由于IT技術，特別是虛擬化和云計算的發展，要求對整個數據中心的電流分布和功率分布進行全面的實時管理，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，精密配電單元向IT負載提供電力，IT設備的制造技術正在經歷快速發展變化。數據中心內的IT設備和負載功率在未來10年將發生很大變化，但數據中心及其配電系統—般使用壽命在10年及以上的時間。

3） 同時，由于虛擬化和云計算技術的發展，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生命周期中不斷滿足變化的IT負載類型和負載運營水平，使整個數據中心在從建成到推出使用的過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、精密配電單元應用方案

    針對數據中心精密配電柜的IT負載的不斷變化和快速發展，也提高了對于精密配電柜中監測裝置要求，一套可集成各項參數測量監控、且可充分滿足不斷增加的負載要求的監控裝置，成了現代精密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精密配電柜單元電能質量管理系統方案來實現對兩路進線、多路出線的電參數、進出線開關狀態、溫度、接地電壓、漏電流等實現全面的監測。且可根據用戶需求靈活增加減少出線測量回路數。以下我們就突出講解我司開發的以AMC16MH為監控主體的數據中心精密配電柜單元電能質量管理系統方案。

圖1  精密配電柜內一次接線圖

圖2  AMC16MH精密配電監測方案系統圖

2.1 實時在線監控

    為了對整個數據中心的電流分布和功率分布進行全面的實時管理。精密配電單元采用了AMC16MH多回路監控裝置，它既可以測量進線側三相電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數、頻率，還可同時檢測出線多達84路的電流、有功功率、功率因數，同時，可顯示累積的有功電能和增量電能。這樣地對整個配電單元的電氣參數進行實時監控和記錄，尤其對其電力消耗有實時的了解。可以滿足用戶對于電能計量的要求，為全面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RS-485標準Modbus協議傳輸數據。通過AMC16MH多回路監控裝置，精密配電裝置采集了輸入和輸出的各種電氣參數，從而實現對整個電氣系統的監測和管理，以滿足數據中心負載水平實時變化條件下的高可靠性。同時。提供對于輸出電流的報警，可防止由于過負載所導致的斷電發生。

2.2 精密配電管理系統軟件

    為了達到遠程管理的目的，在精密配電監測方案中，我司為其專門開發了精密配電管理系統軟件，有了這套管理軟件，用戶可以通過數據中心后臺管理系統對兩者進行遠程訪問，實現電參數值、開關狀態、零地電壓和漏電流等數據實時監控；還可實現越限告警、事件記錄、數據上傳等功能。為了方便客戶操作和瀏覽，我們特意安裝了彩色觸摸屏。用戶可以在柜前直接在觸摸屏上進行操作。

圖3  AMC16MH顯示主界面

圖4 AMC16MH 開關狀態指示界面

 2.3 多回路可靈活擴展

    為了適應適應IT設備和IT技術快速升級的需要。數據中心精密配電單元中使用了模塊化互感器排，每個AMC16MH裝置zui多可測量84路單相出線回路各相參數，對應可配備4個互感器排，每個互感器排可連接21路單相出線回路，針對不同IT設備，可隨意減少或添加互感器排，以適應不同客戶需求。

2.4 零地電壓監控

    中性線與PE線之間的點位差稱為“零點電壓”，當零點電壓高于電子信息設備的允許值時，將引起硬件故障、燒毀設備，引發控制信號的誤動作，影響通信質量，延誤或阻止通信的正常進行，因此，當零地電壓不滿足負載的使用要求時（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精密配電柜電能質量管理方案中，帶有零點電壓測量功能，能將監測的零地電壓值實時傳送到安全監管平臺服務器中，并在界面上以直觀的數據表現出來，一旦零地電壓值越限，系統將自動彈出報警框并觸發報警，提示管理員進行及時進行線路檢查，保護精密配電柜安全性能。

2.5 零序電流監控

    當系統出現故障時，三相變得不對稱了，這時就能分解出有幅值的零序分量了，因此通過檢測這零序電流分量，就可以知道系統出了故障（特別是單相接地時的零序分量）。所以該值的監測對系統用電的安全性有著不可忽視的主要性，以AMC16MH為監測裝置的數據中心電源管理系統，可實時監測精密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

    數據中心市場逐漸擴大，投資規模快速增長，對用電的需求也逐年增加，同時也留下了安全隱患，近年來，電氣火災在火災起因中居*。針對近年來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，在我們的精密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時傳送到后臺管理系統，達到后臺統一管理，實時監控的目的。

2.7 溫度采集功能

    在機房中，有大量的服務器等精密設備，設備對溫、濕度等運行環境的要求非常嚴格，所以應加裝溫度傳感器，以實時監測精密配電柜內的溫度，以AMC16MH多回路監控裝置為監控主體的精密配電柜電能質量管理方案中，帶有2路溫度傳感器，能將監測的溫度值實時傳送到當地的機房監控及安全監管平臺服務器中，并在界面上以直觀的數據表現出來，一旦溫度值越限，系統將自動彈出報警框并觸發報警，提示管理員通過調節空調溫度值為精密配電柜提供*運行環境。

2.8 諧波測量功能

    隨著數據中心的發展，大量增加使用的大功率半導體開關器件以及各類開關電源產品，如顯示器、空調器、節能燈，在這些信息技術設備雖然每臺設備向電網注入的諧波電流不大，但這些設備數量大、分布廣。在使用時具有集中的特點，在某些時段會使注入到電網的諧波電流對電網造成的諧波問題特別突出，這不但使接入該電網的設備無法正常工作，甚至造成故障，而且還會使供電系統中性線承受的電流超載，影響供電系統的電力輸送。因此諧波問題得到各有關方面的高度重視。AMC16MH增加了進線和出線諧波、總諧波測量功能，并能將監測的諧波值實時傳送到當地的機房監控及安全監管平臺服務器中，在界面上以直觀的數據表現出來，一旦諧波值越限，系統將自動彈出報警框并觸發報警。

 3 主要產品型號設備清單

    安科瑞公司的數據中心精密配電柜監測采集裝置是針對數據中心中多回路出線的供電需求而開發設計的，能夠很好的滿足數據中心中各設備對電源安全性和可靠性的要求，并符合國家相關標準，以下表格為該套方案的產品配套型號功能介紹。

4、結語

    由于IT技術的快速發展和IT應用的日益廣泛，尤其是云計算和虛擬化技術的出現，服務器的負載水平不斷提高同時變得難以預測，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關誤動作或過載保護而造成的IT負載斷電，同時減少了由于斷電而產生的經濟和聲譽上的損失。從各個方面來看，我們所研發出來的以AMC16MH為監測裝置的數據中心精密配電電源質量管理方案能地適應了精密配電柜單元的需求，使客戶在節省初期投資的同時，提高整個供電系統的可靠性和管理性，從而可觀地降低了數據中心的初期投資和運營費用。

參考文獻

[1]專為數據中心設計的精密配電單元介紹.：周巍

[2]安科瑞電氣股份有限公司產品選型手冊2013.08版

作者簡介：

徐霜，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為數據中心配電柜設計，: