淺談數(shù)據中心供配電設計應用以及監(jiān)控產品選型

更新時間：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)據中心的迅猛發(fā)展，數(shù)據中心的能耗問題也越來越突出，有關數(shù)據中心的能源管理和供配電設計已經成為熱門問題，高效可靠的數(shù)據中心配電系統(tǒng)方案，是提高數(shù)據中心電能使用效率，降低設備能耗的有效方式。結合相關技術規(guī)范分析某數(shù)據中心新舊配電方案的利弊，為新型模塊化機房的設計提供參考。

關鍵詞：數(shù)據中心末端配電列頭柜

1 概述

伴隨科技的發(fā)展，數(shù)據中心的數(shù)量、規(guī)模、功率密度不斷增加，建設等級不斷提高，而配電系統(tǒng)作為數(shù)據中心重中之重的環(huán)節(jié)，斷電或低質量的供電都可能造成服務器宕機從而造成損失。如何優(yōu)化設計提高數(shù)據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)定運行，成為數(shù)據中心設計者面臨的重要課題。對比傳統(tǒng)供配電方案，是否安全經濟、運行更穩(wěn)定的供電方案是設計者在意的問題。

2 數(shù)據機房末端配電方案

2.1 項目概況

某數(shù)據中心總建筑面積為1906.24m2，其中數(shù)據中心總建筑面積為210.6m2，包括1F數(shù)據機房、1F通信機房。功能區(qū)域包括主機房（機房、通信機房）、管理區(qū)（辦公室、互聯(lián)網設備間等）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，第三電源由動力中心柴油發(fā)電機引來，主備用電源和發(fā)電機電源在變壓器出線處切換，保證數(shù)據中心用電設備可靠用電�？紤]單臺發(fā)電機容量遠遠小于2500kW，且發(fā)電機臺數(shù)也未達到10臺以上，故選用0.4kV低壓發(fā)電機組。0.4kV發(fā)電機組中性點應采用直接接地方式，且發(fā)電機星形點之間連接的導體應保證絕緣。數(shù)據中心共設2套400kVAUPS系統(tǒng)，組成2N容錯型系統(tǒng)。雙回路、雙輸出柜可為數(shù)據中心電子信息設備、工位插座供電。UPS系統(tǒng)的蓄電池可為全部一級負荷提供15min的持續(xù)供電。數(shù)據中心的服務器單機負荷按照3kW考慮，負荷不超過4kW。為避免數(shù)據中心UPS在電源切換過程中故障影響重要負荷的正常工作，市電與柴油發(fā)電機的切換開關ATS應采用PC級且中性線重疊切換的四級開關。

2.3 新型供配電方案二

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

通過大量數(shù)據分析得出高壓直流（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)據中心節(jié)能指標。

3 新老供配電系統(tǒng)方案對比

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，負載依然會發(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)，而每多一級中間環(huán)節(jié)就會導致變換效率降低，從而導致能耗增加。

4 安科瑞針對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)控裝置是專門針對于數(shù)據中心服務器電源管理設計的測量裝置。該裝置設計小巧，能夠對A+B兩路進線和192路出線的全電參量參數(shù)、輸入輸出開關及防雷器狀態(tài)等實時監(jiān)測，所有測量通道的告警閾值均可單獨設定，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模塊，可以檢測直流系統(tǒng)母線及支路的絕緣狀態(tài)進行在線實時的監(jiān)測與管理，在傳統(tǒng)儀表的體積上實現(xiàn)了監(jiān)控回路的高度集成。

4.1 產品型號

4.2 系統(tǒng)組網圖

4.3 搭配采集霍爾

4.4本地觸摸屏系統(tǒng)

5.結語

安科瑞電氣股份有限公司長期對數(shù)據中心行業(yè)進行內外部環(huán)境分析，對國家政策、行業(yè)未來發(fā)展趨勢進行行業(yè)熱點分析，預測未來的行業(yè)發(fā)展方向，同時完善自身行業(yè)的各種應用解決方案，分析不同客戶需求，滿足不同客戶的應用需求。

參考文獻

【1】付姣.中小型數(shù)據中心供配電系統(tǒng)分析與設計［D］

【2】蓋琪彥.數(shù)據中心供配電設計簡析［J］

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

【4】安科瑞企業(yè)微電網設計應用手冊.2020.06版.

作者簡介

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)據中心相關產品的研發(fā)及應用。

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