趙斌

（安科瑞電氣股份有限公司  上海  嘉定 201801）

引言

數據中心是一個聚集了大量服務器、存儲設備、網絡設備及配套UPS、精密空調等設備的IT設備場所，是實現數據信息的集中處理、存儲、傳輸、交換和集中管理等業務的服務平台。從物理層次看，數據中心主要由IT設備、配電係統和空調係統三部分組成。IT設備用於數據處理(服務器)、數據存儲(存儲設備)以及通訊(網絡設備)，是實現數據中心功能的核心部分

；配電係統和空調係統是實現IT設備係統的正常運行的保障。配電係統用於提供穩定的供電電源

，實現直流一交流轉換
，並確保為IT設備提供可靠

、高質量的電源；供電電源質量的好壞直接會影響到IT設備的安全運行

，空調係統確保IT設備在正常的溫度和濕度下工作。

1 數據中心用電規模及特點

近(jin)年(nian)來(lai)，國(guo)內(nei)各(ge)行(xing)業(ye)業(ye)務(wu)處(chu)理(li)對(dui)信(xin)息(xi)技(ji)術(shu)的(de)依(yi)賴(lai)不(bu)斷(duan)增(zeng)加(jia)
，國(guo)內(nei)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)市(shi)場(chang)逐(zhu)漸(jian)擴(kuo)大(da)，投(tou)資(zi)規(gui)模(mo)快(kuai)速(su)增(zeng)長(chang)，對(dui)用(yong)電(dian)的(de)需(xu)求(qiu)也(ye)逐(zhu)年(nian)增(zeng)加(jia)，通(tong)過(guo)對(dui)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)用(yong)電(dian)情(qing)況(kuang)的(de)分(fen)析(xi)
，我(wo)們(men)發(fa)現(xian)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)用(yong)電(dian)主(zhu)要(yao)呈(cheng)現(xian)以(yi)下(xia)幾(ji)個(ge)特(te)點(dian)：

1.1 數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)用(yong)電(dian)可(ke)靠(kao)性(xing)是(shi)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)核(he)心(xin)要(yao)求(qiu)，需(xu)要(yao)完(wan)備(bei)的(de)故(gu)障(zhang)處(chu)理(li)機(ji)製(zhi)保(bao)證(zheng)其(qi)可(ke)靠(kao)穩(wen)定(ding)的(de)運(yun)行(xing)。所(suo)以(yi)在(zai)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)配(pei)電(dian)係(xi)統(tong)中(zhong)，除(chu)了(le)正(zheng)常(chang)的(de)配(pei)電(dian)係(xi)統(tong)中(zhong)采(cai)取(qu)的(de)雙(shuang)回(hui)路(lu)獨(du)立(li)電(dian)源(yuan)供(gong)電(dian)之(zhi)外(wai)，還(hai)在(zai)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)配(pei)備(bei)事(shi)故(gu)備(bei)用(yong)柴(chai)油(you)機(ji)發(fa)電(dian)機(ji)、大容量UPS等，同時在數據中心配電係統故障處理機製方麵，會考慮到供電電源失電
、母線故障、開關跳閘和開關櫃動等一係列非正常情況下如何最大限度地滿足設備用電可靠性的要求。

1.2 shujuzhongxinpeidianxitongjiaoyibanjianzhupeidianxitonggengjiafuza，zhengshiyouyuyishangyongdiankekaoxingdetedian
，suoyizaiyuyibanjianzhupeidianxitongxiangbi，shujuzhongxinpeidianxitongzengjialechaiyoufadianji

、大容量UPS等，使得其結構上也更加複雜。

1.3 數據中心用電呈現大規模、高密度的趨勢，數據中心已經成為新的“電老虎”
，根據美國環保署報告
，2011年美國的數據中心全年累計耗電1000億kwh，占全美當年總耗電量的1.5%，電費約74億美元，全球數據中心耗電量同樣驚人，據IDC報告
，2005年全球數據中心的耗電量是全球用電量的0.8%，同時單個已經上升到萬千瓦級別，數據中心的大規模發展

、高密度的發展
，這樣就會增加數據中心配電櫃要求。

2 數據中心用電管理解決方案

genjuyishangshujuzhongxindeyongdianguimojitedian，shujuzhongxinyongdianguanlixiandeyouweizhongyao，yitaohelidejiejuefanganbujinkeyibaozhangshujuzhongxinyongdiananquan，haikeyidadatigaoshujuzhongxinyongdiannengxiao，xiatuweichangjianshujuzhongxinpeidianxitongtu
，dazhikefenweidianyuanzidongkongzhixitong
、精密配電監測係統和精密配電櫃監測係統
，每個係統都會呈現不同的用電特點。針對不同控製係統，我們將采取不同解決方案。

    圖1數據中心配電係統圖

2.1 電源自動控製係統

本ben係xi統tong主zhu要yao實shi現xian按an照zhao不bu同tong設she計ji要yao求qiu，在zai不bu同tong場chang景jing下xia實shi現xian電dian源yuan之zhi間jian的de切qie換huan控kong製zhi功gong能neng，為wei數shu據ju中zhong心xin係xi統tong提ti供gong穩wen定ding可ke靠kao的de供gong電dian電dian源yuan
，我wo們men采cai用yong電dian力li監jian控kong係xi統tongAcrel-2000，該係統可實現對中低壓櫃上的保護測控裝置
、多功能電力儀表、溫控儀
、直流屏以及其他各種能通過通訊接口或者脈衝、模擬量等方式接入監控係統的設備進行數據監控，本係統中
，主要采用的是電能質量分析儀表APMD係列和AM5微機保護裝置作為測控裝置，APMD係列集成了全部電力參數的測量

，同時它具有多種外圍接口功能可供用戶選擇
，帶有RS485通訊接口
，采用MODBUS-RTU協議可滿足通訊聯網管理的需要，帶開關量輸入和繼電器輸出可實現斷路器開關的“遙信”和“遙控”的功能
，非常適合於實時電力監控係統
，還可選配大容量的SD卡用於保存各種故障信息和多達200條的SOT事件記錄。AM5係列微機保護裝置對供配電係統提供不間斷保護，一旦有故障發生、裝置能在40ms內(nei)斷(duan)開(kai)故(gu)障(zhang)回(hui)路(lu)，保(bao)護(hu)一(yi)次(ci)設(she)備(bei)和(he)非(fei)故(gu)障(zhang)回(hui)路(lu)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)，避(bi)免(mian)事(shi)故(gu)擴(kuo)大(da)。針(zhen)對(dui)除(chu)邏(luo)輯(ji)滿(man)足(zu)設(she)計(ji)需(xu)求(qiu)之(zhi)外(wai)
，係(xi)統(tong)的(de)穩(wen)定(ding)可(ke)靠(kao)是(shi)該(gai)級(ji)係(xi)統(tong)的(de)核(he)心(xin)要(yao)求(qiu)

，為(wei)滿(man)足(zu)係(xi)統(tong)控(kong)製(zhi)高(gao)穩(wen)定(ding)可(ke)靠(kao)性(xing)，我(wo)們(men)還(hai)可(ke)通(tong)過(guo)控(kong)製(zhi)實(shi)現(xian)的(de)硬(ying)件(jian)和(he)軟(ruan)件(jian)方(fang)麵(mian)通(tong)過(guo)一(yi)係(xi)列(lie)措(cuo)施(shi)提(ti)高(gao)係(xi)統(tong)的(de)穩(wen)定(ding)可(ke)靠(kao)性(xing)
，主(zhu)要(yao)包(bao)括(kuo)：

硬件措施：

1.改進安裝環境
；

2.提升電源質量，係統可靠接地；

3.通過硬件電路對輸入/輸出信號進行防錯處理；

4.通過硬件電路對輸入/輸出回路進行保護。

軟件措施：

1.增加互鎖邏輯
，防止誤操作
；

2.利用計時器，過濾偽輸入信號和幹擾信號；

3.跟蹤現場設備的動作時間，保護設備安全
；

4.增加鎖定邏輯，提高係統對設備故障的判斷能力；

5.設置停電記憶功能
，保護數據安全。

2.2 精密配電監測係統

精密配電監測係統包含低壓配電櫃和UPS，根據低壓配電櫃特點，我們公司推出了以AMC16Z為主體模塊的數據中心電源管理係統軟件，該模塊可監測測量三相總進線的母線電壓+1路三相進線的電流
、有功功率
、無功功率、功率因數、有功電能、無功電能+21路單相出線（7路三相）的電流
、有功功率
、無功功率、功率因數、有功電能
、無功電能+1路開關量輸出+1路RS485通訊+21路有源開關量輸入（AC220V）+1luwuyuankaiguanliangshuru。tongguoanzhuangyuqianmianbanshangdexianshizhongduankezhakanjinchuxiandeceliangshujuhekaiguanzhuangtai
，bingkeshedingshebeidecanshujizhengdingzhideng，suoyoudeshujuketongguoRS485口(kou)連(lian)接(jie)到(dao)後(hou)台(tai)配(pei)電(dian)管(guan)理(li)係(xi)統(tong)
，從(cong)而(er)實(shi)現(xian)了(le)對(dui)精(jing)密(mi)配(pei)電(dian)的(de)集(ji)中(zhong)監(jian)測(ce)。再(zai)配(pei)合(he)能(neng)效(xiao)管(guan)理(li)軟(ruan)件(jian)，可(ke)對(dui)配(pei)電(dian)進(jin)行(xing)優(you)化(hua)調(tiao)節(jie)
，達(da)到(dao)節(jie)能(neng)降(jiang)耗(hao)的(de)目(mu)的(de)。

2.3 精密配電櫃監測係統

考慮到精密配電櫃中其進線回路電流一般都比較大
，能夠達到幾百安培
，出線回路電流都比較小，一般都在63安培以下
，且負載路數比較多等用電特點，我們公司推出了數據中心電源管理係統軟件
，本係統軟件通過安裝於列頭櫃中的AMC16M係列產品實現對服務器末端的IT設備精細化管理，該管理係統包括了對數據中心服務器電源的全方麵的管理，可實現對兩路進線、多路出線的電參量測量監控、進出線電壓電流諧波測量、開關狀態指示
、對進線過電流
、欠電流2段閥值越限告警、過壓、欠壓、缺相、過頻、低頻率越限告警功能，可對故障起到預防作用，便於預先采取措施等實現全麵的監測，精密配電櫃監控係統主要實現以下功能：

1.高集成監測設備
，單套儀表可完成數十台傳統儀表完成的功能；

2.可擴展性強，可監測2路進線和36路電參數狀態；

3.監測配電開關的開閉狀態；

4.通過人機接口實現界麵化操作，方便用戶使用
；

圖2 數據中心用電管理解決方案係統圖

3 總結

shujuzhongxinyongdianguanlijiejuefangangengzhuzhongzaishiyongguochengzhonganquanwendingdimanzuyonghuyaoqiu，yanzhengleshujuzhongxindeshejilinianzaishujuzhongxinshijiyunxingguochengzhongdexiaoguo
，weigengduodeshujuzhongxinshejilinianzaizhongguoguangdashujuzhongxindeluoshitigongshijiyunxingshujuheyiju。xiwangtongguoshujuzhongxinyongdianguanlijiejuefangandecaiyong，rangguoneishujuzhongxingengjiawendingkekaodiyunxing。

參考文獻

[1]數據中心用電管理解決方案.：徐斌/古雄文/劉岩

[2]安科瑞電氣股份有限公司產品選型手冊2013.08版

[3]20kV及以下變電所微機保護裝置二次電路圖冊 2013.09

作者簡介：

趙斌
，男，本科
，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為電能管理，Email: 2880157852@qq.com手機：  QQ:2880157852