賈麗麗

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

       摘要：本文從數據中心末端供配電係統的安全性
、可(ke)行(xing)性(xing)角(jiao)度(du)出(chu)發(fa)，分(fen)析(xi)當(dang)前(qian)電(dian)力(li)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)機(ji)櫃(gui)端(duan)供(gong)配(pei)電(dian)係(xi)統(tong)的(de)設(she)計(ji)方(fang)案(an)
，以(yi)及(ji)每(mei)種(zhong)設(she)計(ji)方(fang)案(an)的(de)優(you)缺(que)點(dian)。重(zhong)點(dian)分(fen)析(xi)和(he)研(yan)究(jiu)智(zhi)能(neng)母(mu)線(xian)槽(cao)配(pei)電(dian)方(fang)案(an)，對(dui)其(qi)可(ke)靠(kao)性(xing)、靈活性以及經濟性角度進行深入探討，為關鍵電力負載提供可靠性的用電保障。

       關鍵詞：數據中心；列頭櫃配電
；智能母線槽

；模塊化列頭櫃

；可靠性

   0前言

      電力數據中心是電力企業通信、調度、信息、營銷、經營
、綜合管理及分析決策等服務的公共信息平台，是各業務應用係統的數據交換和共享平台，是電力企業跨業務
、跨流程高級應用的重要支持平台¨1。電力數據中心既包含信息係統應用服務
，還包括綜合數據通信鏈路
、綜合環境控製基礎設施，其中配電係統是支撐電力數據中心正常運行*為關鍵的設施之一。低可靠性供電是造成數據中心服務中斷*主zhu要yao原yuan因yin。如ru何he優you化hua提ti高gao配pei電dian係xi統tong的de可ke用yong性xing和he安an全quan性xing
，增zeng加jia設she備bei更geng換huan擴kuo容rong的de靈ling活huo性xing，提ti高gao運yun維wei便bian利li性xing，確que保bao供gong電dian係xi統tong的de不bu間jian斷duan運yun行xing，是shi電dian力li數shu據ju中zhong心xin管guan理li者zhe所suo麵mian臨lin的de重zhong大da課ke題ti之zhi一yi。本ben文wen將jiang從cong電dian力li數shu據ju中zhong心xin的de末mo端duan供gong電dian可ke靠kao性xing出chu發fa，以yi南nan方fang電dian網wang某mou信xin息xi業ye務wu數shu據ju中zhong心xin(以下簡稱“本數據中心”)實施案例為研究對象，對幾種主要的數據中心機櫃供電方案進行對比研究
，分6R析其優缺點，以及應用場景

，提出為電力數據中心的關鍵負載提供可靠性用電保障的參考方案。

1數據中心末端配電範圍界定

      本數據中心按現行國家標準《數據中心設計規範》(GB50174．2017)【41和《電力調度通信中心工程設計規範》(GB／T50980—2014)的要求建設，采用A、B雙路係統進行供電。數據中心末端配電的範圍指從UPS輸出配電櫃輸出端引出至機櫃PDU插座端，供電對象為機櫃承載的IT設備和服務器，相關配電係統拓撲圖如圖1所示。

圖1 數據中心配電係統拓撲圖

2機櫃端列頭櫃配電方案

2．1傳統列頭櫃供電方式

       傳統數據中心機櫃端配電采用配電列頭櫃加電纜的配電方式
，同時每個機櫃配置兩條PDU插座
，通過電纜從列頭櫃取電。列頭櫃與機櫃之間的供電一般有兩種模式。

2．1．1模式一

       每個列頭櫃同時配置A和B兩路主輸人開關及對應饋線開關，每個機櫃從1個列頭櫃取電。如圖2所示。

圖2單列頭櫃供電模式

2．1．2模式二

       每個列頭櫃配置A或B兩路主輸入開關及對應饋線開關

，每個機櫃從2個列頭櫃取電。如圖3所示。

圖3雙列頭櫃供電模式

2．1．3模式一和模式二比較

       1)可靠性和可用性比較：供gong配pei電dian係xi統tong的de結jie構gou及ji配pei置zhi直zhi接jie決jue定ding了le數shu據ju中zhong心xin的de可ke用yong性xing和he可ke靠kao性xing。如ru果guo一yi個ge係xi統tong是shi由you各ge子zi係xi統tong組zu成cheng的de，則ze任ren何he一yi個ge子zi係xi統tong的de故gu障zhang將jiang直zhi接jie影ying響xiang係xi統tong的de正zheng常chang運yun行xing。

模式一采用1個列頭櫃向末端設備提供A、B路電源，模式二分布在兩個列頭櫃向末端設備提供A路或B路電源。按照國家標準A級機房供配電係統結構時，正常運行情況下
，模式一和模式二均滿足容錯要求
，即當A、B路任何一路出現故障時均不影響末端設備運行。從運維管理角度考慮，模式一中的一路出現故障時，因A、Blianglugongdianjunzaiyigelietouguinei，yincixutingdianweihu，zengjialeyunweidenanduhekecaozuoxing。danglietouguineipeizhijiaodishi
，cunzairenheyiluguzhangshiyoukenengduilingwaiyiluzaochengguzhangdefengxian。yinci，congkekaoxinghekeyongxingbijiao
，moshierxiangduijiaogao。

        2)成本比較：模式一和模式二兩種列頭櫃同等配置情況下，列頭櫃進線電纜長度相同

，列頭櫃與機櫃之間電纜(以WDZB．YJV3×6mm：配置為例)，每麵機櫃模式二比模式一多3米mi，相xiang差cha不bu大da。因yin此ci，對dui於yu列lie頭tou櫃gui兩liang種zhong供gong電dian模mo式shi比bi較jiao，每mei個ge機ji櫃gui從cong兩liang個ge列lie頭tou櫃gui取qu電dian可ke用yong性xing比bi從cong同tong一yi個ge列lie頭tou櫃gui取qu電dian可ke用yong性xing高gao
，而er成cheng本ben差cha異yi不bu大da。

2．2傳統列頭櫃配置

       比較列頭櫃作為數據中心機房末端配電管理的核心設備，需滿足配電、監控、測量、保護、gaojingdengzuoyong。youyuxinxihuashebeijinyibujizhong，shujuzhongxinduigongdiankekaoxinghekeguanlixingyaoyaoqiuyuelaiyuegao，tongshi，suizhedianlidianzijishudefazhanhejisuanjijishuderonghe
，lietouguigaoduzhinenghuadejishuyezhubuchengshu，congdiyidaijiandanzhinenglietouguizhubuyanjindaogaoduzhinengdisidaidejishu。

       列頭櫃的發展大致分為四代，如下：

       第一代：普通開關水平安裝，配置機械表和指示燈，隻有配電功能，無任何檢測及通訊功能。

       第二代：多數采用開關豎直安裝
，在進線端加人數字電表或觸摸屏和通訊接口，隻監控主路，未監控分路。

       第三代：在第二代基礎上增加分路監控
，實現電源監控和能源管理。

       第四代：在第三代基礎上提高了智能化技術，集中開關模塊化、二次元件模塊化、調相
、監控與一體。

       其中
，第一代和第二代為傳統配電櫃
，第三代為目前數據中心常用精密配電櫃，第四代為模塊化精密配電櫃口

，從櫃體集成、監控、

3機櫃配電端智能母線槽方案

3．1智能母線槽概算

       機(ji)櫃(gui)端(duan)配(pei)電(dian)采(cai)用(yong)智(zhi)能(neng)化(hua)母(mu)線(xian)槽(cao)作(zuo)為(wei)機(ji)櫃(gui)端(duan)配(pei)電(dian)成(cheng)熟(shu)技(ji)術(shu)之(zhi)一(yi)
，為(wei)國(guo)內(nei)外(wai)大(da)型(xing)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)所(suo)應(ying)用(yong)。目(mu)前(qian)國(guo)內(nei)大(da)型(xing)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)已(yi)有(you)多(duo)個(ge)應(ying)用(yong)案(an)例(li)，本(ben)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)也(ye)采(cai)用(yong)智(zhi)能(neng)母(mu)線(xian)槽(cao)供(gong)電(dian)方(fang)案(an)
，

如圖4所示。

圖4智能母線槽供電方案

3．2智能母線槽要求

3．2．1整體方案

       本數據中心實施的機櫃母線槽供電方案滿足A級機房要求，采用2N供電方式15,6jo]
，如圖5所示。

圖5智能母線槽供電方案

       主機房區各自從UPS室I和UPS室2中UPS係統輸出A
、B路主幹母線槽(本案采用IP54．1250A密集母線)接人至機房每列機櫃前段通道，每列機櫃端母線槽始端箱通過電纜與主幹母線槽上的插接箱進行連接。

3．2．2設計要點

3．2．2．1

        主要構成機櫃端智能母線槽包含“進線箱、直線段
、插接箱”，如圖6所示。

圖6智能母線槽構成圖

       1)進線箱：用作整條母線供電
，通過電纜從UPS主幹母線插接箱斷路器連接取電，並在箱體內配置測量單元和通訊單元，監測電流、電壓、功率因數等數據。

       2)直線段：用於承載電流、通過插接口和插接箱為機櫃供電。根據插接箱安裝方式分兩種類型，為軌道滑觸式母線槽和固定式母線槽
，兩者*daqubiezaiyuguidaoshimuxiancaoneizhihuachudaogui，qichajiexiangkeyizhijiezaimuxianshanghuadong，yilinghuoshiyingjiguideweizhibaifangxuqiu。ergudingshimuxiancaozhishenduanbiaozhunhuashejimijichajiekou，jianjuyibanwei0．6米和1．2米，基本能滿足高密度多變化的機櫃擺放需求。軌道滑觸式母線槽更適合當前數據中心設備機櫃布置和變化調整需求。

       3)插接箱：插接箱用於從母線直身段取電，支持熱插拔和調相，內部配置測量單元

、通訊單元、防雷單元及工業連接器單元等，可監測機櫃端電流、電壓、功率因數等數據。

3．2．2．2安裝方式

       母線槽安裝方便快捷，可采用機櫃上方安裝和地板下安裝兩種方式。機櫃上方安裝一般需要預留1米左右垂直空間，需考慮強弱電橋架、風管
、照明等因素；地板下安裝一般需要預留0．6米左右垂直空間
，需考慮地板下送風氣流組織因素。如圖7所示。本案數據中心機房梁底4米，考慮機櫃上方綜合管線和下送風等因素
，機櫃端母線槽采用機櫃上安裝方式並A、B垂直上下安裝。

圖7智能母線槽安裝示意圖

3．2．3監控管理

         機櫃端智能母線槽通過在進線箱
、插接箱配置電能儀表
、開關狀態監控單元、通訊接口單元等元件實時監測電流
，電壓，功率和電量，實時顯示每個機櫃PDU的運行狀態，實現對機櫃的精密監控和能效管理。可實現故障報警
，實時監控電能質量，包括負載係數
，諧波含量等，所有監測參數將*終zhong彙hui集ji到dao母mu線xian係xi統tong的de監jian控kong總zong單dan元yuan模mo塊kuai，通tong過guo開kai放fang通tong訊xun協xie議yi接jie口kou可ke與yu機ji房fang綜zong合he監jian控kong係xi統tong進jin行xing對dui接jie，可ke實shi時shi查zha看kan數shu據ju中zhong心xin機ji房fang運yun營ying狀zhuang況kuang
，任ren何he監jian測ce點dian出chu現xian故gu障zhang，均jun可ke在zai係xi統tong顯xian示shi界jie麵mian找zhao到dao其qi對dui應ying編bian號hao
，以yi便bian維wei護hu人ren員yuan迅xun速su作zuo出chu響xiang應ying，大da大da減jian少shao檢jian修xiu工gong作zuo量liang。如ru圖tu8所示。

圖8智能母線槽監控圖

4智能母線槽配電方案優勢

4．1可靠性對比

       1)智能化插接母線相對傳統的“列頭櫃+電纜”，既避免電纜所帶來的諸如電纜接頭容易氧化、鬆動和接觸不良等施工工藝問題，將傳統現場機電工程安裝*大程度轉化為工廠預製產品拚接
，提升整體係統成品質量可靠性。

2)相對傳統列頭櫃集中配電管理，當任意一個機櫃端供電故障時

，采用智能化插接母線方案可減少供電故障影響範圍。

4．2靈活性對比

       1)智能化插接母線不需要敷設橋架和電纜
，供電架構清晰明朗
，提高機房整潔度。

        2)智能化插接母線可根據機櫃數量、位置、功率密度的變化靈活地調整母線的長度
、走向、機櫃端開關容量或相位。

        3)智能化插接母線在進行巡檢或故障維護時

，可降低係統維護影響範圍和檢修工作量。

4)係統支持部件級在線熱插拔擴展，可實現根據業務發展需求分期投資擴容。

4．3成本對

       1)智能化插接母線降低了空間占用率，采用智能母線槽可省去配電列頭櫃
，並且不占用任何地麵麵積，節省的地板空間可用於擺放IT機櫃
，可降低機櫃容積比，提升機房內部地麵空間利用率。本信息中心機房采用智能化插接母線大約可降低大約6％的容積比，按機房麵積單位造價可創造約800萬元 空間價值。

       2)采用智能化插接母線可降低運行維護成本
，規避了傳統方式所帶來的後期運維工作量大、運維周期不可控以及人為幹預帶來的安全性降低等問題。

      3)比可隨時根據客戶需要調整配置，減少技改投資。

5智能小母線監控解決方案

       數據中心IT服務器配電傳統采用精密配電櫃，占用空間較大，配電線纜多
，新增設備不便，為了節省麵積
，智能小母線方案由於不占用機房麵積、可按需靈活插拔，受到很多數據中心的青睞，被越來越多的應用。

       安科瑞智能母線監控產品分為交流和直流母線監控兩類，包括始端箱監測模塊、chajiexiangjiancemokuaiyijichumoping，lingwaihaikeyidapeimuxiancaolianjieqihongwaicewenmokuaiyongyujiancemuxiancaodeyunxingwendu，quebaomuxiancaopeidiananquan。tongguobiaozhunwangxianshoulashoujiandanzuwang
，keyishixianrenyichajiexiangjianxiuhuogenghuanshibuyingxiangqitazaixianyunxingdechajiexiangdeshujushangchuantongxun。

5.1 智能母線監測

6結束語

       可靠性、可維護性、經濟性、可擴展性和節能環保是電力數據建設和運維的幾大關鍵要素，供配電係統更是數據中心基礎設施中的關鍵環節。隨著電網IT信息係統快速發展，數據中心末端配電應采用具備更高可用性、更geng高gao安an全quan性xing和he靈ling活huo性xing的de配pei電dian結jie構gou進jin行xing支zhi撐cheng。本ben文wen通tong過guo對dui不bu同tong種zhong機ji櫃gui端duan配pei電dian方fang式shi的de對dui比bi分fen析xi，以yi及ji結jie合he實shi際ji案an例li應ying用yong分fen析xi智zhi能neng母mu線xian槽cao設she計ji要yao求qiu、安裝方式、對比優勢，智能母線槽是電力數據中心末端配電的優選方案之一。

【參考文獻】

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【4】安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.5版

作者簡介：賈麗麗，女
，現任職於安科瑞電氣股份有限公司。手機:（微信同號），QQ:2885206556
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