淺談智能母線監控係統在數據中心末端配電的設計應用

摘要：針對目前數據中心末端供電列頭櫃加電力電纜存在的不足，結合實際案例，采用末端智能母線係統全新的末端供電方式，有效提升了數據中心末端供電形式及容量的靈活性、可靠性，為(wei) 建設安全、經濟、綠色、智能的數據中心提供支撐。

關(guan) 鍵詞：智能母線、智能母線係統、數據中心、末端供電

1. 引言

數據中心末端智能母線通過現代通信網絡監控技術，實時監控母線的溫升、電能運行參數等數據，並對采集的實時數據進行分析處理和存儲(chu) ，上傳(chuan) 至數據中心ECC監控中心，發出告警及報警信息，通過音頻及可視化的界麵對話窗口告知運營管理人員，及時排查故障。

數據中心末端智能母線供電係統相對於(yu) 傳(chuan) 統的配電列頭櫃加電力電纜有更大的優(you) 勢。配

電列頭櫃加電力電纜末端配電方式是由UPS輸出配電櫃引電力電纜至列頭櫃，經主路斷路器控製開關(guan) 控製各分路斷路器開關(guan) ，最終至IT設備機櫃PDU插排供電，若配電列頭櫃電能參數監控單元出現故障，導致相應配電列頭櫃所帶載的機櫃失去監控，故存在單點隱患，若期間服務器發生宕機，不能有效及時處理，產(chan) 生嚴(yan) 重後果。

1. 智能母線係統架構及特點

數據中心末端供電智能母線架構圖如圖１所示。

圖 １ 數據中心末端供電智能母線架構圖

母線優(you) 點：軌道式主體(ti) 結構，簡單明了，安全性高；插接箱旋轉式插接，帶電插拔，安裝快捷； 母線幹線上隨處可插接插接箱，靈活性強；雙零線結構，更好地應對諧波效應；全電參量智能檢測模塊單元，保證末端供電係統可靠、安全、智能。

插接箱單元特點：旋轉式插接，無需專(zhuan) 用工具；磷銅卷口彈性插腳；可任意選裝1P/2P/3P開關(guan) ；可以實現一拖一或者一拖多設置（單極開關(guan) 單機櫃，三極開關(guan) 三機櫃）；內(nei) 裝有電壓、電流等電能參數監測模塊。

1. 配電列頭櫃與(yu) 智能母線末端供電對比

數據中心末端供配電係統平麵圖如圖2所示。

圖2 數據中心末端供配電係統平麵圖

數據中心末端配電列頭櫃采用放射式的供配電係統，UPS總輸出配電櫃直接放射敷設至

配電列頭櫃及IT設備櫃。其優(you) 點是各負載之間獨立受電，若發生係統故障，切除故障回路，

縮小停電範圍，不影響其他回路，國家相應規範對IT設備重要負荷的用電技術要求。其缺點是分支線路多、有色金屬導體(ti) 消耗量大、施工安裝工藝複雜、係統可擴展性差，不能滿足 不同業(ye) 務的用電容量需求，分期實施時需要把末端電力線纜一次敷設到位，係統靈活性差。此外，傳(chuan) 統配電列頭櫃加電力電纜形式的供配電係統中，配電列頭櫃需要占用數據中心的空間資源。

數據中心配電列頭櫃電力電纜拓撲圖如圖3所示。缺點：線纜地板下鋪設工期長、難度大，且後期檢修、管理困難；列頭櫃空間有限，後期變更的靈活性較差；線纜密集鋪設，容易聚集溫升，有火災隱患；線纜架空地板下鋪設，影響製冷效果；列頭櫃占用機櫃位置，造成土地成本浪費。

圖3 數據中心配電列頭櫃拓撲圖

數據中心智能母線供配電係統采用樹幹式的供配電係統，UPS總輸出配電櫃至各IT設備機櫃之間采用兩(liang) 條幹線（智能母線）連接的配電方式。其優(you) 點是消耗的有色金屬導體(ti) 量相對較少、安裝施工快捷方便、即插即用、係統擴展靈活，可滿足不同承租用戶的個(ge) 性化業(ye) 務用電容量，易於(yu) 擴展與(yu) 變更。與(yu) 電力電纜相比，智能母線可靠性更高、工程生命周期長，並且可重複利用。其缺點是智能母線主幹線發生故障時，影響範圍大，但母線幹線的故障概率很低。

數據中心末端配電智能母線拓撲圖如圖4所示。優(you) 點：取消配電列頭櫃，節約占地麵積，爭(zheng) 取了更多的盈利性機櫃；開關(guan) 控製及數據采集分布於(yu) 始端箱和各插接箱，避免互相影響；避免了強電在架空地板下敷設，主動發熱少，對製冷造成的負擔小，有效降低數據中心能耗和PUE值； 安裝方便快捷，工期大大縮短；插接箱模塊化，實現分支數量及容量隨時調整；內(nei) 部均為(wei) 銅排輸電，安全性能更高。

圖4 數據中心末端配電智能母線拓撲圖

1. 某B級數據中心IT設備末端配電設計

某B級數據中心配電架構係統圖如圖5所示。

圖5 某B級數據中心配電架構係統圖

某B級數據中心末端配電係統圖、電氣監控係統圖分別如圖6、圖7所示。

圖6 某B級數據中心末端配電係統圖

圖7 某B級數據中心電氣監控係統圖

其中，每台機櫃IT設備用電量按4KW考慮，機房內(nei) 配電係統采用的電纜選用低煙無鹵電力電纜，從(cong) 電源列頭櫃到設備機櫃使用的電纜選 用低煙無鹵電力電纜。機房內(nei) 設備機櫃均采用雙回路供電的方式，每個(ge) 機櫃均配備2個(ge) PDU模塊。雙回路供電係統從(cong) 2N雙總線配置的 UPS輸出櫃到機櫃采用母線（UPS至吊頂敷設智能母線采用電力電纜轉接）方式，母線到機櫃采用插接箱+電力電纜方式，母線進線箱內(nei) 設置斷路器及監控、防雷模塊，插接箱帶有開關(guan) 及遠程監控電流、功率等參數監控功能，相應的監控參數上傳(chuan) 至數據中心ECC監控中心。

數據中心末端配電采用智能母線配電技術，其供電容量靈活，可以滿足不同承租商的個(ge) 性化業(ye) 務需求，施工安裝方便靈活，部署簡單快捷。為(wei) 有效節約數據中心空間資源，取消末端強電列頭櫃，原有配電列頭櫃的位置可增加1套IT設備櫃。一般情況下每40個(ge) 左右IT設備櫃配置2套配電列頭櫃。取消配電列頭櫃，可增加2/40左右的IT設備機櫃數量，按主機房400架IT機櫃為(wei) 例，原需要20個(ge) 列頭櫃，采用智能母線後IT設備機櫃可設置420個(ge) ，對於(yu) 對外承租的數據中心，每個(ge) 機櫃租賃費8萬(wan) 元/年計算，可增加經濟效益160萬(wan) 元，因此可有效提高數據中心的空間利用率和經濟性；采用智能母線係統，機櫃上方走線，可減少架空地板下電氣走線的火災安全隱患，後期檢修方便。這為(wei) 數據中心安全運行提供有力保障，大大提高了供電運行的可靠性以及運行管理的自動化水平。

4、安科瑞智能小母線解決(jue) 方案

  安科瑞智能母線監控產(chan) 品分為(wei) 交流和直流母線監控兩(liang) 類，包括始端箱監測模塊、插接箱監測模塊以及觸摸屏，另外還可以搭配母線槽連接器紅外測溫模塊用於(yu) 監測母線槽的運行溫度，確保母線槽配電安全。

4.1、係統結構

4.2、係統功能

4.2.1主菜單

用戶登錄進入主菜單頁麵，主菜單上顯示有數據采集、報警查詢、參數設置和幫助四個(ge) 板塊，點擊任意板塊可進入對應界麵進行數據查看及參數、功能編輯。

4.2.2實時監測

在主頁點擊數據采集按鈕後，進入係統圖界麵，係統實時顯示每一路的三相總電壓及各個(ge) 插接箱、始端箱的電壓情況。

4.2.3 基本參數界麵

顯示電壓、電流、功率、電能等電參數數據，在設備地址旁邊的輸入框輸入本箱子對應的儀(yi) 表地址，即可實現對箱子中儀(yi) 表數據的采集。

4.2.4 諧波數據

係統通過智能小母線監控係統，采集諧波參數，分析各回路是否存在諧波，並分析諧波次數，通過點擊“箭頭"可以左右切換各個(ge) 插接箱、始端箱的2-63次諧波數據；

4.2.5 需量閾值

顯示電壓、電流、功率的需量閾值及發生時間，根據數據分析，調整數據中心機房的用電負荷，根據實際用電情況調整變壓器容量，或者通過人為(wei) 幹預，降低需量閾值，保障供電連續性和穩定性。

4.2.6 電能查詢

電能情況可以查詢上12月份的每個(ge) 月用電量、上一年總用電量、本年已用電量、根據選擇不同時間查詢電能值。通過時間對比，區域對比，分析出合適的用電方案，節能降耗，降低PUE值。

4.3 配置方案

5、結語

本文介紹了數據中心末端配電智能母線係統與(yu) 配電列頭櫃形式供配電係統的技術性能，通過案例更進一步明確了末端智能母線係統的優(you) 點，並對配電列頭櫃電力電纜方案和智能母線係統配電方案進行分析。采用柔性更強、安全性和可靠性更高的智能母線係統將更加適合新基建數據中心行業(ye) 發展需求。

安科瑞侯文莉