数据中心机房机柜配电新模式的探讨与选型

安科瑞 华楠

 

摘 要：对数据中心机房列头柜配电方式特征和问题进行深入研究，分析机房末端配电安全性及可用性，主要阐述了数据中心机房机柜配电新模式。

关键词：数据中心；机房机柜；配电模式

1 原始配电方案 

  精密配电柜配电是原始数据机房柜选用的主要形式，也称之为精密列头柜配电方案。精密配电柜可以分配和收集数据中心机房能源末端信息，属于一种智能配电柜。为 IT/CT 设备提 供电能和能源依据，经表示，可以对电能数据和质量进行控制。利用通讯技术将信息上传到环境监控系统中，能够合理监控整个配电系统的运行情况。如图 1 所示，原始机房配电布局图。 图1原始机房配电布局图。

图1原始机房配电布局图

  将列头柜安放在各个列机柜前端，此配电柜不但具有配电与智能监控效果，同时选择集成高、可靠性强的计算机主板，对每一项运行数据进行实时监控，和原始配电柜相比，节省了大量空间，使容积率有所提升。在方案中，各个机柜的 PDU 配电条都应借助线缆获取列头柜电源，它和配电拓扑属于对应关系。

2 机房机柜方案问题 

2.1生命周期成本问题 

  通常状况下，对后期业务发展所造成的影响以及用电功率的提升是用户在设计前期需要考虑的重点问题，因此在方案设计之前通常会做大冗余量。然而通过调查察觉，用户方案设计 容量、用户设备预计负载量和用电设备负载量之间的差异性非常明显。从整体上看，当前已经建成的数据中心机房的负载率达不到预期设计容量的一半。很多用户反映，能够制定出一种可以一边成长一边投资的方案，从而提高资源利用率。 

2.2空间利用率问题 

  通常在城市中心商务区建设大型数据中心集的较多，其租金不菲，空间能源珍贵。针对本区域即将翻新或建造数据中心的用户来讲，怎样提升设备空间利用率是目前需要解决的重点 问题。现代 IT 服务器渐渐朝着小型化方向发展，假如物理基础设施依旧维持传统肥胖体质将增加数据中心运营效率的提升难度。用户期望可以减少基础物理设施的占地面积，关于此类问题很难在列头柜配电方案中实现。 

2.3灵活性问题 

  随着互联网的不断发展与创新，在某种程度上增加了市场变化率，一部分业务大概在一年内就会爆发，假如还坚持使用原始数据机房建设模式，就有可能在建设初期与使用时间失之交臂，所以业务的成功与否取决于时间，周期较长的数据中心建设是不可行的。怎样提高服务器设备的供电质量、怎样加快设计与建造数据中心周期是用户长期效益的主要内容，二 者缺一不可。当前我国数据中心建设时间因为系统进度和要求不同，建设周期通常在 3-18 个月之间。 

3 配电新模式 

3.1母线槽配电方案

  现阶段，轨道滑触式母线槽配电方案与固定式母线槽配电方案是数据中心智能母线槽配电方案的主要类别。二者本质上的区分在于轨道式母线槽内装有滑触导轨，插接箱能够在母线上轻松滑过，以便满足机柜位置的摆放要求。固定式母线槽配电方案其母线槽属于标准化密集插接口设计，从根本上符合高密度、多样化机柜陈列要求。 

3.2安装方式                               

  安装母线槽过程极为便捷，不用任何独特工艺，使用工业连机器插接箱便可。针对地板安装方案来说， 通常留有 500 毫米的高度，而机柜上方则留有 1000 毫米的高度，这样便符合母线安装标准。在专门的支架上将母线固定好，母线和数据电缆之间的距离没有任何标准。

3.3能效管理系统

  母线槽干线配电环节的实现、电能动态监控管理和远程报警及控制功效的实现都可通过数据中心智能母线槽配电方案来完成。如图 2 所示，系统数据流程图。将断路器安置在母线智能插接箱内，起到一定的保护作用，与此同时加强电能监测力度，对电流、电压、电量及功率进行监视，了解和掌握各个机柜 PDU 的运行情况，完成机柜精密监控与作用管理任务。完成故障报警，监测电能质量，例如谐波含量和负载数据，将监测到的数据聚集在 PLC 处，利用 PLC 连接通讯协议接口和 BMS，借助 BMS 可随时观测到数据中心机房的运行情况，不管哪个监测点发生问题，都能在系统界面上搜寻相应编码，便于工作人员及时作出调整，减轻维修难度。 

图2数据中心监控数据流程

4 安科瑞智能小母线监控系统介绍

4.1产品介绍

  针对数据中心智能小母线的监控要求,安科瑞推出了AMB系列小母线监控解决方案，该方案包括采集模块、配套附件、监控系统,能对母线运行过程中的各种参数进行监控，发生故障则进行告警，以保证系统稳定运行。

  AMB检测单元是针对数据中心智能小母线插接箱/始端箱的监控要求新设计的产品，该检测单元安装固定在插接箱/始端箱内部，插接箱/始端箱采用特有的方式与母线连通，它集成全部电力参数的测量(如单相或者三相的电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、频率、功率因数)以及全面的电能监测和考核管理。同时可以实时监控母线接口温度，配合2路Rs45通讯接口（1进1出）或LORA无线通讯，采用MODBUS-RTU协议可以方便可靠的将监测数据上传至主控箱和后台系统，保证系统安全可靠运行。

4.2产品选型

  安科瑞智能母线测控仪表选型如表1，

 

表1 产品选型规格

注：AMB100用于始端箱、AMB110用于插接箱、A-交流系统、D-直流系统可选配AMB10显示器，显示器只循环显示电压、电流参数。

5安科瑞ANDPF精密列头柜介绍

5.1产品介绍

  随着数据中心的迅猛发展，数据中心能耗问题也越来越突出，高效可靠的数据中心配电系统方案，是提高数据中心电能使用效率，降低设备能耗的有效方式。

  AMC系列数据中心精密配电系统是针对数据机房末端设计的，能够综合采集所有能源数据的智能系统，为交直流电源配电柜提供准确的电参量信息，并可通过通讯将数据上传到动环监控系统，实现对整个数据机房的实时监控和有效管理，为实现全方位绿色IDC提供可靠保证。

5.2安科瑞精密配电产品解决方案

1）交流系统

 功能要求
  遥测：输入分路的三相电压、三相电流、频率、有功功率、有功电度；
  遥信：输入分路的过压/欠压，缺相，过流，频率过高/过低，输入分路的开关状态，具备电流、功率需用量分析和统计，实现电压、电流、频率等参数的越限报警功能。
配置方案如图3，

图3交流系统配置方案

2）直流系统

  功能要求
  遥测：输入分路的电压、电流、功率、电度；
  遥信：输入分路的过压/欠压，输入分路的熔丝状态，具备电流、功率需用量分析和统计，实现电压、电流、功率等参数的越限报警功能。
配置方案如图4，

图4直流系统配置方案

5.3产品选型

6 结语 

  综上所述，随着经济建设的不断发展，在一定程度上促进了信息技术的发展进程，信息时代接踵而来。基于大数据背景下，数据量明显增加，拓宽了数据中心规模。面积广、密度高、级别高的数据中心会随之出现，对配电系统标准也会有所增加，除了符合基本供电要求外，还要熟悉机房运行情况，例如损耗、安装警示、发生风险等。原始配电方案已经不能满足用户的所有要求，数据中心末端的配电要借助实用性强、安全性高、机敏性强的配电支架来完成。相信，智能母线槽配电系统就是一个不错的选择。

【参考文献】

[1]肖波.数据中心供配电系统设计理念[J].通讯世界.2015,（7）:91.

[2]吴刚.探讨数据中心机房机柜配电新模式[J].电力与电子.2018.05:96.

[3] 安科瑞企业微电网设计与应用手册. 2019.11版.