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浅谈智能母线监控系统在数据中心末端配电的设计应用

文章更新时间:2023-07-31 点击量:157

摘要:针对数据中心终端供电列头柜和电力电缆的不足,结合实际情况,采用终端智能母线系统的新终端供电方式,有效提高数据中心终端供电形式和容量的灵活性和可靠性,为安全、经济、绿色、智能数据中心的建设提供支持。


关键词:智能母线、智能母线系统、数据中心、终端供电


引言

通过现代通信网络监控技术,数据中心终端智能母线实时监控母线温升、电能运行参数等数据,对采集到的实时数据进行分析、处理和存储,上传至数据中心ECC监控中心,发出报警信息,通过音频和可视化界面对话窗口通知运营管理人员,及时排查故障。

与传统的配电列头柜和电力电缆相比,数据中心终端智能母线供电系统具有更大的优势。配电列头柜和电力电缆的终端配电方式是通过UPS输出配电柜将电力电缆引入列头柜,通过主路断路器控制开关控制各分路断路器开关,最后到IT设备机柜PDU插头供电。如果配电列头柜电能参数监控单元出现故障,相应配电列头柜携带的机柜将失去监控,存在单点隐患。如果服务器在此期间停机,将无法及时有效处理,造成严重后果。


1智能母线系统架构、特点

数据中心终端供电智能母线架构图如图1所示。

图1数据中心终端供电智能母线架构图

母线优点:轨道主体结构简单明了,安全性高;插箱旋转插件,带电插件,安装快捷;母线干线随处可插入插箱,灵活性强;双零线结构,更好地应对谐波效应;全电参数智能检测模块单元,确保终端供电系统可靠、安全、智能。

插件箱单元特点:旋转插件,无专用工具;磷铜卷口弹性插脚;可任意安装1P/2P/3P开关;可实现一拖一或一拖多设置(单极开关单柜、三极开关三柜);配备电压、电流等电能参数监测模块。


2配电列头柜与智能母线末端供电对比

数据中心末端供配电系统平面图如图2所示。

图2.png

数据中心终端供配电系统平面图2

数据中心末端配电列头柜采用放射式供配电系统,UPS总输出配电柜直接放射敷设至配电列头柜和IT设备柜。其优点是各负荷之间独立供电。如果发生系统故障,切断故障电路,缩小停电范围,不影响其他电路,wan全满足国家相应规范对IT设备重要负荷的用电技术要求。缺点是分支线路多,有色金属导体消耗大,施工安装工艺复杂,系统可扩展性差,不能满足不同业务的用电容量要求。分期实施时,终端电力电缆需要一次敷设到位,系统灵活性差。此外,在传统配电列头柜和电力电缆形式的供配电系统中,配电列头柜需要占用数据中心的空间资源。

数据中心配电列头柜电力电缆拓扑图如图3所示。缺点:电缆地板下铺设周期长,难度大,后期维护管理困难;列头柜空间有限,后期变化灵活性差;电缆铺设密集,容易聚集温升,存在火灾隐患;电缆架空地板下铺设影响制冷效果;列头柜占据机柜位置,造成土地成本浪费。

图3数据中心配电列头柜拓扑图

数据中心智能母线供配电系统采用树干供配电系统,UPS总输出配电柜与IT设备柜之间采用两条干线(智能母线)连接。其优点是有色金属导体消耗相对较少,安装施工快捷方便,即插即用,系统扩展灵活,可满足不同租赁用户的个性化业务电容量,易于扩展和变更。与电力电缆相比,智能母线具有更高的可靠性、更长的工程生命周期和可重复使用性。缺点是智能母线主干线故障,影响范围大,但母线主干线故障概率很低。

数据中心终端配电智能母线拓扑图如图4所示。优点:取消配电列头柜,节约占地面积,争取更多盈利机柜;开关控制和数据采集分布在始端箱和插件箱中,避免相互影响;避免架空地板下敷设强电,主动加热少,制冷负担小,有效降低数据中心能耗和PUE值;安装方便快捷,工期大大缩短;插件箱模块化,随时调整分支数量和容量;内部是铜排输电,安全性能更高。

图4数据中心终端配电智能母线拓扑图


3 B级数据中心IT设备终端配电设计

B级数据中心配电架构系统图如图5所示。

图5.png

B级数据中心配电架构系统图5

B级数据中心终端配电系统图、电气监控系统图分别如图6所示、图7所示。

B级数据中心终端配电系统图6

B级数据中心电气监控系统图7

其中,每个机柜IT设备的功耗考虑为4KW,机房配电系统使用的电缆为低烟无卤电力电缆,从电源头柜到设备机柜使用的电缆为低烟无卤电力电缆。机房设备柜采用双回路供电方式,每个机柜配备2个PDU模块。双回路供电系统从2N双总线UPS输出柜到机柜采用母线(UPS到天花板智能母线采用电力电缆转接),母线到机柜采用插入箱+电力电缆,母线进口箱设置断路器、监控、防雷模块,插入箱具有开关、远程监控电流、功率等参数监控功能,相应的监控参数上传到数据中心ECC监控中心。

数据中心终端配电采用智能母线配电技术,供电容量灵活,可满足不同承租人的个性化业务需求,施工安装方便灵活,部署简单快捷。为有效节约数据中心空间资源,取消终端强电列头柜,原配电列头柜位置可增加一套IT设备柜。一般情况下,每40个左右的IT设备柜配备2套配电列头柜。取消配电列头柜,可增加IT设备机柜数量的2/40左右。以主机房400个IT机柜为例,原需20个列头柜。使用智能母线后,可设置420个IT设备机柜。对于对外租赁的数据中心,每个机柜的租赁费每年8万元,经济效益可提高160万元,可有效提高数据中心的空间利用率和经济性;采用智能母线系统,机柜上方接线,可减少架空地板下电线的火灾安全隐患,便于后期维护。这为数据中心的安全运行提供了有力的保障,大大提高了供电运行的可靠性和运行管理的自动化水平。


4安科瑞智能小母线解决方案

安科瑞智能母线监控产品分为沟通和DC母线监控两类,包括开始箱监控模块、插入箱监控模块和触摸屏。此外,还可与母线槽连接器红外温度测量模块配合,监测母线槽的运行温度,确保母线槽的配电安全。

4.1系统结构

AMB母线监控系统架构

4.2系统功能

主菜单;实时监控;基本参数界面;谐波数据;需量阈值;电能查询;电能查询;

4.3配置方案



5结语

本文介绍了数据中心终端配电智能母线系统和配电列头柜供配电系统的技术性能,进一步明确了终端智能母线系统的优势,分析了配电列头柜电力电缆方案和智能母线系统配电方案。更灵活、更安全、更可靠的智能母线系统将更适合新基础设施数据中心行业的发展需求。



参考文献:

[1]数据中心设计规范. GB50174-2017[S].

[2]李玉昇.数据中心供电系统规划与发展[J].电气应用,2020(11):4-7

[3]邵帅飞,郑晓茜.数据中心末端供电智能母线系统设计应用[J].现代建筑电气.2022.03.

[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册,2022.05版.

[5]数据中心综合解决方案.2022.02版.