數據中心供配電係統的節能設計及監控產品選型

摘要：時代的進步帶動了各行業(ye) 突破式的發展，為(wei) 各行業(ye) 帶去了高新的科技技術，尤其是以信息技術為(wei) 依托的數據中心自動化管理係統。隨著總體(ti) 資源的逐步耗盡並沒有找到相應的替代產(chan) 品問題的日益嚴(yan) 峻的問題，社會(hui) 整體(ti) 發展中考慮的首要因素便是節能。數據中心自動化運維管理中涉及眾(zhong) 多的供配電體(ti) 係，若在該體(ti) 係中將節能係統深入滲透，對於(yu) 國家的整體(ti) 資源規劃和社會(hui) 環境的整體(ti) 效益有著深遠的意義(yi) 。關(guan) 鍵詞：數據中心供配電係統節能設計研究 

0引言

        眾(zhong) 多企業(ye) 中應用的數據中心自動化運維管理是其提高整體(ti) 管理效率的主要動力，所以保證數據中心自動化運維管理功能的持續、穩定的發揮作用是關(guan) 鍵環節，所以保證數據中心運維管理的供配電係統的穩定並應用先進的節能措施，為(wei) 企業(ye) 的整體(ti) 發展降低成本，提升運維效率，行業(ye) 內(nei) 研究的熱點問題。本文通過分析供配電係統應用節能措施麵臨(lin) 的眾(zhong) 多問題，並提出相應的解決(jue) 措施，為(wei) 數據中心供配電係統的節能提供參考。1數據中心電源係統能耗現狀        數據中心運維管理的供電係統包含電源係統、輔助設備和配套設備組成數據中心運維管理是以計算機為(wei) 載體(ti) ，信息技術為(wei) 依托的先進的數據管理技術，隨著數據中心供配電係統規模的升級，相應的硬件設施的數量也隨之增加，從(cong) 而使得電量需求迅速變大。且城市是用電密度較大的地區，數據中心的用電規模占了很大比例。據可靠數據分析，眾(zhong) 多一線城市或者IDC(InternetDataCenter，互聯網數據中心）商業(ye) 活動較為(wei) 頻繁的地區，數據中心運維管理的電能消耗占總體(ti) 電能消耗的百分之二十五，甚至有的地區已經超過百分之五十，比如北京。此外，還有眾(zhong) 多企業(ye) 規模較大，數據中心運維管理一直沿用電能消耗高的UPS(UninterruptiblePowerSupply，不斷電係統)，給數據中心的能源消耗加重了負擔

2設計需求

        據現有的數據分析研究，可以得出數據中心的節能設計主要設計以下幾方麵的因素：2.1按照容錯係統標準配置硬件設施        傳(chuan) 統數據中心運維過程中常常因為(wei) 外部電源終端以及誤動拒動等問題出現而導致運行中斷，所以該供配電係統應該設置嚴(yan) 格的容錯係統標準，防止此類事情的發生。2.2不間斷電源係統配置該係統應嚴(yan) 格按照2N標準配置電池，且具有連續使用的時間至少在15分鍾以上。

3數據中心電源係統節能設計

        本環節將對數據中心運維管理的電源係統展開敘述。3.1評價(jia) 指標        PUE(PowerUsageEffectiveness，電源使用效率)在數據中心的供配電係統中提供給數據中心供配電工作者直觀的電能消耗狀態，為(wei) 其整體(ti) 的供配電管理工作提供指導依據，在數據中心供配電係統日益進步過程中受到了廣泛關(guan) 注。供配電係統主要包含IT主設備負載效率、空調係統及供配電係統三方麵。3.2電源係統結構        目前，企業(ye) 數據中心常采用大規模的服務器和小型機，但是其使用過程中經常出現電源不穩定影響網絡工作的安全性，所以對電源係統研究出更佳的配置方案。綜合數據中心運行規範，將數據中心運維管理的供配電係統分為(wei) 高壓直流電供配電係統和交流供配電係統。3.3高壓直流供配電係統        隨著數據中心運維管理的不斷優(you) 化，行業(ye) 內(nei) 的工作者通過大量的實踐和分析數據工作，得出HVDC(High-VoltageDirectCurrent，高壓直流)電源供配電係統的工作效率較高，適用於(yu) 現階段對於(yu) 數據中心節能的要求，為(wei) 數據中心的節能工作帶來了新的發展局麵。因HVDC供配電係統的電池直接接入服務器輸入端，不需要額外的設別或者處理，就可以實現持續穩定的供電這一強大的優(you) 勢，且擴容環節的後期維護更加簡便易操作而得到廣泛的運用。HVDC供配電係統的應用，僅(jin) 在線路係統和電上電能有損耗，切實降低了PUE的數據值，提升了係統運行的供電效率，推動了數據中心供配電中節能技術應用的進步。如2016年，天津電力公司用電客戶係統在停電1小時內(nei) 的情況下，供電效率高達99.9%。3.4模塊交流電係統        在UPS供配電係統的使用中，經常會(hui) 因該係統負載率較低的情況而引發的供電係統運行中斷等問題，給整體(ti) 的數據中心運維管理該來了很大的不便。經過研究發現，通過將模塊化概念引入UPS供配電係統的節能改造工程中，有助於(yu) 該供配電係統的整體(ti) 節能優(you) 化效果的提升。UPS供配電係統通過模塊化改進，冗餘(yu) 的電能資源可以同時保證多台設備的正常運行，還可以根據實際情況進行電源容量的優(you) 化，使得UPS供配電係統的工作效率和安全性得到大程度的提升，關(guan) 鍵的是可以切實降低能源的過度使用，實現數據中心的節能目的。3.5優(you) 化空調係統        出了以上量方麵的改造，空調係統的節能措施也要進行優(you) 化和調整，在以上基礎上進一步提升供配電的節能目的。在數據中心的實際運維管理中，采取集中式冷凍水型恒溫恒濕空調，架空地板，準確下送風，充分利用自然風，提高對資源的優(you) 化配置和利用率，以此來減少能源過度消耗。同時還要對機房溫度進行科學合理的設置，劃分區域準確供冷，來實現空調係統的節能目標。而在空調各種功能中，加濕是一項耗能較高的功能，所以可靠將其取消掉，降低空調的整體(ti) 能耗，從(cong) 細節上提升整體(ti) 供配電的節能效果。

4安科瑞列頭櫃及監測產品介紹

        隨著數據中心的迅猛發展，數據中心能耗問題也越來越突出，可靠的數據中心配電係統方案，是提高數據中心電能使用效率，降低設備能耗的有效方式。        AMC係列數據中心精密配電係統是針對數據機房末端設計的，能夠綜合采集所有能源數據的智能係統，為(wei) 交直流電源配電櫃提供電參量信息，並可通過通訊將數據上傳(chuan) 到動環監控係統，實現對整個(ge) 數據機房的實時監控和有效管理，為(wei) 實現綠色IDC提供可靠保證。4.1精密配電管理解決(jue) 方案4.1.1交流係統1）功能要求：        遙測：輸入分路的三相電壓、三相電流、有功功率、有功電度；輸出分路的單相電壓、單相電流、有功功率、有功電度；        遙信：輸入分路的過壓/欠壓，缺相,過流，輸入分路和輸出分路的開關(guan) 狀態,具備電流、功率需用量分析和統計，實現電壓、電流、功率等參數的越限報警功能。2）配置方案-示意圖配置方案多功能儀(yi) 表PZ72L-E4電流互感器AKH-0.66-30I-XXA/5A4.1.2直流係統1)功能要求        遙測：輸入分路的電壓、電流、功率、電度；        遙信：輸入分路的過壓/欠壓，輸入分路的熔絲(si) 狀態,具備電流、功率需用量分析和統計，實現電壓、電流、功率等參數的越限功能。2)配置方案-示意圖配置方案多功能儀(yi) 表PZ72L-DE  霍爾傳(chuan) 感器AHKC-F-XXA/5V開關(guan) 電源SBD-30（48V） 4.2產(chan) 品規格說明：■為(wei) 標配功能。 4.3配套附件 

5安科瑞母線槽監測產品介紹

5.1概述        數據中心小母線係統是數據中心末端母線供配電係統的俗稱。近年來，隨著數據中心建設的快速發展和更高需求，智能小母線係統逐漸被應用於(yu) 機房的末端配電中，具有電流小、插接方便、智能化程度高等特點，即插式插接箱給各個(ge) 機櫃內(nei) 的PDU分配電。始端箱和插接箱內(nei) 可設置監測模塊，將數據上傳(chuan) 至動環監控中心。5.2 AMB智能小母線管理係統1）交流係統功能：        遙測：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數、有功電能、無功電能、電纜溫度，係統頻率、零序電流、零地電壓、漏電流、機櫃溫度、機櫃濕度、開關(guan) 狀態、電壓/電流諧波含量、電流/功率；        遙信：過電流2段閥值越限、過/欠壓、過功率告警、缺相、過頻率、欠頻率越限、零地電壓、零線電流、溫/濕度告警，開關(guan) 狀態、開關(guan) 跳閘；2）直流係統功能：        遙測：電壓、電流、功率、電能、電纜溫度、漏電流、機櫃溫度、機櫃濕度、開關(guan) 狀態、電流/功率；        遙信：過電流2段閥值越限、過/欠壓、過功率告警、缺相、溫/濕度告警，開關(guan) 狀態、開關(guan) 跳閘； 5.3產(chan) 品介紹 

        說明：■為(wei) 標配功能。

6結束語

現如今，全球變暖的問題日益嚴(yan) 峻，能源消耗是國家和民眾(zhong) 關(guan) 注的熱點問題，各行業(ye) 如何采取先進的節能減排技術實現綠色工程的目的，成為(wei) 行業(ye) 內(nei) 關(guan) 注的問題。數據中心運維管理的供配電係統作為(wei) 現代企業(ye) *的必要手段，如何將傳(chuan) 統的高能耗局勢逐漸扭轉，是現如今火熱的話題。在新時代，通過不斷創新，將綠色低能耗的理念逐漸滲透進供配電係統，優(you) 化電源係統、空調係統，實現數據中心的整體(ti) 節能目標，助力我國的能源事業(ye) 的發展。

參考文獻：

【1】孫海峰.基於(yu) 自然冷源的數據中心製冷係統節能潛力的分析[J].發電與(yu) 空調,2016(04):69-73

【2】王煒.數據中心供配電係統的節能設計.

【3】安科瑞數據中心IDC配電監控解決(jue) 方案.2020.03版.

【4】安科瑞企業(ye) 微電網設計應用手冊(ce) .2020.06版.

作者簡介：

侯文莉，女，現任職於(yu) 安科瑞電氣股份有限公司，主要從(cong) 事數據中心智能小母線監控的研發及應用。