安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

 

摘要：智能小母線(xiàn)是目前數據中心機房末端配電的一種形式，在數據中心應用中，相對于傳統列頭柜形式，有其*的優(yōu)勢。在當今數據中心趨于裝配式、模塊化、預制化的形勢下，智能小母線(xiàn)的普及應用無(wú)疑是一種趨勢。本文通過(guò)對智能小母線(xiàn)的架構、容量規格、組件、監控方式、安裝方式等的介紹，詳細分析了智能小母線(xiàn)在數據中心的應用及其優(yōu)勢。

 

關(guān)鍵詞：智能小母線(xiàn)；容量規格；安裝方式；智能監控；數據中心

 

       智能小母線(xiàn)是目前數據中心機房末端配電的一種形式。十年前，國內數據中心機房機柜的配電均采用列頭柜的形式，即采用放置于一列IT機柜端部的配電機柜，作為一列或若干列IT機柜的電源分配與保護的終端配電柜。列頭柜通常以主斷路器從前端UPS柜受電，再依靠多個(gè)微型輸出斷路器以放射式與各個(gè)IT機柜的PDU連接，從而構成數據中心傳統的終端供配電系統。

       近五年來(lái)，在數據中心趨于裝配式、模塊化、預制化的形勢下，智能小母線(xiàn)系統逐漸被應用于機房的末端配電中。智能小母線(xiàn)系統通過(guò)始端箱接受前端UPS來(lái)電，以具有金屬外殼的母排系統組成輸電干線(xiàn)，采用即插式插接箱給各個(gè)機柜內的PDU分配電。始端箱和插接箱內設置電力監測模塊，并具有通訊至動(dòng)環(huán)監控中心功能。

 

（一）小母線(xiàn)的分類(lèi)

       智能小母線(xiàn)可分為滑動(dòng)小母線(xiàn)和固定小母線(xiàn)?；瑒?dòng)小母線(xiàn)的接插箱可以根據機柜位置和使用需要在母線(xiàn)上隨意滑動(dòng)，固定小母線(xiàn)的接插箱一旦接插到母線(xiàn)上則不能隨意滑動(dòng)位置。

（二）小母線(xiàn)的組成

       智能小母線(xiàn)主要由下列組件組成：始端箱、插接箱、母線(xiàn)段、拐彎母線(xiàn)段（T型、直角）、母線(xiàn)連接配件（連接耦合器）、末端蓋（箱）、pvc蓋板、監控模塊、安裝工具。始端箱是給母線(xiàn)供電的裝置，一端與電源進(jìn)線(xiàn)的大母線(xiàn)對接，另一端與末端小母線(xiàn)連接。接插箱則是接插在小母線(xiàn)上進(jìn)行分線(xiàn)出線(xiàn)的母線(xiàn)分支插接箱，也稱(chēng)為終端箱，通過(guò)接插電纜及工業(yè)連接器即可與IT機柜內的PDU連接，為IT設備供電。與下圖為智能小母線(xiàn)各組件連接示意圖：

智能小母線(xiàn)各組件連接示意圖

（三）小母線(xiàn)的容量規格

       智能小母線(xiàn)在數據中心常用的容量主要有：100A、160A、225A、250A、400A，直線(xiàn)段的成品長(cháng)度有1米、1.5米、2米、3米，針對非直線(xiàn)路徑，還通常配有外彎段、內彎段、T型件等滿(mǎn)足拐彎需要。

 

       小母線(xiàn)的安裝方式大致分為機柜上安裝及機柜下安裝兩種方式。機柜上安裝又分為柜頂支架安裝、吊桿安裝、天花嵌入式安裝等，天花嵌入安裝通常用在與后部煙沖機柜一起使用，嵌在天花內。機柜下安裝即為地板下安裝，采用支架支于地面上。除此之外，還有集裝箱及模塊化機房*的安裝方式。

       接插箱的安裝則非常便捷，一般準備、插入、旋轉、鎖定四部搞定?；瑒?dòng)型小母線(xiàn)的接插箱可以根據機柜位置和使用需要在小母線(xiàn)上隨意滑動(dòng)。

 

       智能小母線(xiàn)的始端箱和插接箱內設置電力監測模塊，接于數據中心動(dòng)環(huán)監控系統，便于監控中心對其進(jìn)行實(shí)時(shí)電力監控。智能小母線(xiàn)的始端箱和插接箱內分別設置智能電量?jì)x，通過(guò)RS485總線(xiàn)手拉手環(huán)形連接至一個(gè)主控模塊，主控模塊箱上口有RS485、TCP/IP接口用于接入動(dòng)環(huán)系統。

 

（一）小母線(xiàn)具有更高的靈活性

       傳統的配電方式為典型的放射式供配電系統，今后新增或機柜擴容變更提升功率時(shí)需要重新排放電纜。而小母線(xiàn)配電系統是典型的樹(shù)干式供配電系統，總配電柜至各機柜之間采用一條干線(xiàn)覆蓋，再依靠分接單元配電至各機柜PDU。初期建設時(shí)，僅需將母線(xiàn)槽安裝到所有機柜位上方，包括遠期規劃的機柜位，可以依據用戶(hù)的進(jìn)駐實(shí)現即需即安裝的部署。個(gè)別機柜增加輸出容量或者回路數量無(wú)需對母線(xiàn)槽做出變更，僅需增加或者變更插接箱即可，可帶電插拔，適合IT業(yè)務(wù)不確定性發(fā)展擴容的需求。

（二）小母線(xiàn)增加了機房的利用率和收益

       傳統列頭柜的方式每個(gè)列頭柜占據了一個(gè)IT機柜位。按每20個(gè)IT機柜配置1臺強電列頭柜計算，一個(gè)1000機柜的數據中心則需要50個(gè)列頭柜，采用智能小母線(xiàn)后，這50個(gè)列頭柜均可省去，用于安裝50個(gè)IT機柜，大大提高了機房的利用率。每個(gè)機柜租賃費按6萬(wàn)元/年計算，則可增加收益300萬(wàn)元。

（三）小母線(xiàn)系統投入快，施工周期短

       智能小母線(xiàn)系統安裝部署快速，無(wú)須鋪設大量電纜，IT機柜PDU工業(yè)插頭可直接插入到母線(xiàn)插接箱中，相序自動(dòng)對應，無(wú)復雜接線(xiàn)工作。而傳統列頭柜加線(xiàn)纜模式，需要完成配電柜就位、電纜橋架安裝、電纜裁剪鋪設、電纜對接等多個(gè)煩瑣工序。小母線(xiàn)系統的安裝工期相比列頭柜系統能縮短3～4倍左右，節約大量的施工時(shí)間和人工投入。

（四）小母線(xiàn)使用壽命長(cháng)，可重復利用

       智能小母線(xiàn)使用壽命可達到20～25年以上，由于采用模塊化拼裝結構設計，可多次拆卸、移位使用。而傳統的配電列頭柜加電纜的使用周期為8～10年左右，且一旦擴容或搬遷，列頭柜和線(xiàn)纜無(wú)重復利用的可能。因此，智能小母線(xiàn)系統的使用周期比列頭柜系統要長(cháng)2～3倍以上，而且可以多次重復使用，降低了長(cháng)期應用費用。

 

（一）概述

       隨著(zhù)數據中心的迅猛發(fā)展，數據中心的能耗問(wèn)題也越來(lái)越突出，有關(guān)數據中心的能源管理和供配電設計已經(jīng)成為熱門(mén)問(wèn)題，高效可靠的數據中心配電系統方案，是提高數據中心電能使用效率，降低設備能耗的有效方式。要實(shí)現數據中心的節能，首先需要監測每個(gè)用電負載，而數據中心負載回路非常的多，傳統的測量?jì)x表無(wú)法滿(mǎn)足成本、體積、安裝、施工等多方面的要求，因此需要采用適用于數據中心集中監控要求的多回路監控裝置。

（二）應用場(chǎng)所

       適用于運營(yíng)商、金融、政府、互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)等數據中心

（三）系統結構

1）交流

2）直流

（四）系統功能

1）主頁(yè)

       開(kāi)機進(jìn)入主頁(yè)，包含進(jìn)線(xiàn)參數、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、出線(xiàn)參數、報警查詢(xún)等功能，按按鈕可進(jìn)入各功能界面查看。

2）進(jìn)線(xiàn)參數監測

       監測主路的三相電壓、電流、系統頻率；各項及總的有功功率，無(wú)功功率，視在功率，功率因數，有功電能、無(wú)功電能；電流、電壓不平衡度；電流、電壓諧波含量；*大需量。

3）出線(xiàn)參數監測 

       分支回路的電壓、電流、有功功率、有功電能、功率因數額定電流設置、各相電流值；負載百分比；*大需量。

4）開(kāi)關(guān)狀態(tài)

       左側一列為主路開(kāi)關(guān)狀態(tài)，主路跳閘SD狀態(tài)、主路防雷開(kāi)關(guān)狀態(tài)、主路防雷故障點(diǎn)狀態(tài)，默認為無(wú)源檢測點(diǎn)，分閘為綠色，合閘為紅色。主路右側的皆為支路開(kāi)關(guān)狀態(tài)；默認為有源檢測點(diǎn)，合閘為紅色，分閘為綠色。

5）報警查詢(xún)

       當前報警界面可查看實(shí)時(shí)報警和歷史報警；開(kāi)關(guān)量動(dòng)作告警；任意數據的定時(shí)存儲；進(jìn)線(xiàn)過(guò)電流2段閥值越限告警，可任意設定告警值；進(jìn)線(xiàn)過(guò)壓、欠壓、缺相、過(guò)頻率、低頻率越限告警；聲光告警功能。

（五）系統硬件配置

 

七、安科瑞智能母線(xiàn)監控解決方案

（一）概述

       數據中心IT服務(wù)器配電傳統采用精密配電柜，占用空間較大，配電線(xiàn)纜多，新增設備不便，為了節省面積，智能小母線(xiàn)方案由于不占用機房面積、可按需靈活插拔，受到很多數據中心的青睞，被越來(lái)越多的應用。

       安科瑞智能母線(xiàn)監控產(chǎn)品分為交流和直流母線(xiàn)監控兩類(lèi)，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(xiàn)槽連接器紅外測溫模塊用于監測母線(xiàn)槽的運行溫度，確保母線(xiàn)槽配電安全。通過(guò)標準網(wǎng)線(xiàn)手拉手簡(jiǎn)單組網(wǎng)，可以實(shí)現任意插接箱檢修或更換時(shí)不影響其他在線(xiàn)運行的插接箱的數據上傳通訊。

（二）應用場(chǎng)所

       適用于運營(yíng)商、金融、政府、互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)等數據中心

（三）系統結構

 

（四）系統功能

1）實(shí)時(shí)監測

       在主頁(yè)點(diǎn)擊數據采集按鈕后，進(jìn)入系統圖界面：此界面顯示了每個(gè)箱子的電壓。

2）基本參數界面

       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表地址，即可實(shí)現對箱子中儀表數據的采集。

3）諧波數據

       通過(guò)點(diǎn)擊“箭頭"來(lái)左右切換2-63次諧波數據。

4）*大需量

       顯示電壓、電流、功率的*大需量的數值及發(fā)生時(shí)間。

5）電能查詢(xún)

       電能情況可以查詢(xún)上12月份的每個(gè)月用電量、上一年總用電量、本年已用電量、根據選擇不同時(shí)間查詢(xún)電能值。

（五）系統硬件配置

 

【1】堯素貞.智能小母線(xiàn)在數據中心的應用.2020

【2】張大紅.數據中心小母線(xiàn)與列頭柜供配電系統的綜合比較.2019

【3】AcrelEMS-IDC數據中心綜合能效管理解決方案-樣本

【4】數據中心解決方案樣本2022.04版

 

韓歡慶，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事數據中心相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)及應用。