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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：212

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