数据中心精密配电柜

徐霜

（安科瑞电气股份有限公司 上海 嘉定 201801）

    引言

    由于IT技术飞速发展，特别是云计算和虚拟化技术的广泛应用，数据中心内服务器、交换机等IT设备正经历迅速变化．数据中心及其配电系统为了满足这种变化并实现高可用性和节能减排的要求，在配电产品设计方面也进行了诸多改进．专为数据中心设计的精密配电单元通过可在线扩展、实时在线监测等高级功能可满足新一代数据中心的需求。

    1、精密配电单元 为了更好地理解精密配电单元，我们首先介绍其所处的使用环境和负载类型。正是其使用类型和负载系统决定了该设备一系列与众不同的特点。

    精密配电单元是一种主要用于数据中心内的配电系统，又叫配电列头柜，精密配电单元主要安装于数据中心内。数据中心是一个聚集了大量服务器、存储设备、网络设备及配套UPS、精密空调等设备的IT设备场所，是实现数据信息的集中处理、存储、传输、交换和集中管理等业务的服务平台，近年来，国内各行业业务处理对信息技术的依赖不断增加，国内数据中心市场逐渐扩大，投资规模快速增长，对用电的需求也逐年增加，数据中心主要面临着以下几个问题点：

    1） 首先，由于IT技术，特别是虚拟化和云计算的发展，要求对整个数据中心的电流分布和功率分布进行全面的实时管理，以保证供电系统和数据中心的高效可靠运行，达到数据中心的高可靠性和节能减排的双重目的。

    2） 其次，精密配电单元向IT负载提供电力，IT设备的制造技术正在经历快速发展变化。数据中心内的IT设备和负载功率在未来10年将发生很大变化，但数据中心及其配电系统—般使用寿命在10年及以上的时间。

    3） 同时，由于虚拟化和云计算技术的发展，数据中心的功率消耗也将变得难以预测。

    综上所述，数据中心主要体现在如何使数据中心的整个生命周期中不断满足变化的IT负载类型和负载运营水平，使整个数据中心在从建成到推出使用的过程中始终保持高效和可靠的运行，是对数据中心的配电系统提出的新挑战。

    2、精密配电单元应用方案

    针对数据中心精密配电柜的IT负载的不断变化和快速发展，也提高了对于精密配电柜中监测装置要求，一套可集成各项参数测量监控、且可充分满足不断增加的负载要求的监控装置，成了现代精密配电柜中的重要指标，我们设计了以AMC16MH为监控主体的数据中心精密配电柜单元电能质量管理系统方案来实现对两路进线、多路出线的电参数、进出线开关状态、温度、接地电压、漏电流等实现全面的监测。且可根据用户需求灵活增加减少出线测量回路数。以下我们就突出讲解我司开发的以AMC16MH为监控主体的数据中心精密配电柜单元电能质量管理系统方案。

图1 精密配电柜内一次接线图

图2 AMC16MH精密配电监测方案系统图

    2.1 实时在线监控

    为了对整个数据中心的电流分布和功率分布进行全面的实时管理。精密配电单元采用了AMC16MH多回路监控装置，它既可以测量进线侧三相电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率，还可同时检测出线多达84路的电流、有功功率、功率因数，同时，可显示累积的有功电能和增量电能。这样有效地对整个配电单元的电气参数进行实时监控和记录，尤其对其电力消耗有实时的了解。可以满足用户对于电能计量的要求，为全面的能耗管理提供了硬件基础，AMC16MH多回路监控装置还具有2路RS-485接口，多回路计量监测装置通过RS-485标准Modbus协议传输数据。通过AMC16MH多回路监控装置，精密配电装置采集了输入和输出的各种电气参数，从而实现对整个电气系统的监测和管理，以满足数据中心负载水平实时变化条件下的高可靠性。同时。提供对于输出电流的报警，可有效防止由于过负载所导致的断电发生。

    2.2 精密配电管理系统软件

    为了达到远程管理的目的，在精密配电监测方案中，我司为其专门开发了精密配电管理系统软件，有了这套管理软件，用户可以通过数据中心后台管理系统对两者进行远程访问，实现电参数值、开关状态、零地电压和漏电流等数据实时监控；还可实现越限告警、事件记录、数据上传等功能。为了方便客户操作和浏览，我们特意安装了彩色触摸屏。用户可以在柜前直接在触摸屏上进行操作。

图3 AMC16MH显示主界面

图4 AMC16MH 开关状态指示界面

    2.3 多回路可灵活扩展

    为了适应适应IT设备和IT技术快速升级的需要。数据中心精密配电单元中使用了模块化互感器排，每个AMC16MH装置最多可测量84路单相出线回路各相参数，对应可配备4个互感器排，每个互感器排可连接21路单相出线回路，针对不同IT设备，可随意减少或添加互感器排，以适应不同客户需求。

    2.4 零地电压监控

    中性线与PE线之间的点位差称为“零点电压”，当零点电压高于电子信息设备的允许值时，将引起硬件故障、烧毁设备，引发控制信号的误动作，影响通信质量，延误或阻止通信的正常进行，因此，当零地电压不满足负载的使用要求时（一般零地电压应小于2V），应采取措施，降低零地电压，以AMC16MH多回路监控装置为监控主体的精密配电柜电能质量管理方案中，带有零点电压测量功能，能将监测的零地电压值实时传送到安全监管平台服务器中，并在界面上以直观的数据表现出来，一旦零地电压值越限，系统将自动弹出报警框并触发报警，提示管理员进行及时进行线路检查，保护精密配电柜安全性能。

    2.5 零序电流监控

    当系统出现故障时，三相变得不对称了，这时就能分解出有幅值的零序分量了，因此通过检测这零序电流分量，就可以知道系统出了故障（特别是单相接地时的零序分量）。所以该值的监测对系统用电的安全性有着不可忽视的主要性，以AMC16MH为监测装置的数据中心电源管理系统，可实时监测精密配电柜体重的零序电流，根据该值分析电路，避免引起更大的电气故障。

    2.6 漏电流采集功能

    国内数据中心市场逐渐扩大，投资规模快速增长，对用电的需求也逐年增加，同时也留下了安全隐患，近年来，电气火灾在火灾起因中居首位。针对近年来电气火灾事故居高不下的严峻形势，根据电气火灾的规律和数据中心用电特点，在我们的精密配电柜应用方案中增加了漏电流采集功能，并能将漏电流采集数据实时传送到后台管理系统，达到后台统一管理，实时监控的目的。

    2.7 温度采集功能

    在机房中，有大量的服务器等精密设备，设备对温、湿度等运行环境的要求非常严格，所以应加装温度传感器，以实时监测精密配电柜内的温度，以AMC16MH多回路监控装置为监控主体的精密配电柜电能质量管理方案中，带有2路温度传感器，能将监测的温度值实时传送到当地的机房监控及安全监管平台服务器中，并在界面上以直观的数据表现出来，一旦温度值越限，系统将自动弹出报警框并触发报警，提示管理员通过调节空调温度值为精密配电柜提供最佳运行环境。

    2.8 谐波测量功能

    随着数据中心的发展，大量增加使用的大功率半导体开关器件以及各类开关电源产品，如显示器、空调器、节能灯，在这些信息技术设备虽然每台设备向电网注入的谐波电流不大，但这些设备数量大、分布广。在使用时具有集中的特点，在某些时段会使注入到电网的谐波电流对电网造成的谐波问题特别突出，这不但使接入该电网的设备无法正常工作，甚至造成故障，而且还会使供电系统中性线承受的电流超载，影响供电系统的电力输送。因此谐波问题得到各有关方面的高度重视。AMC16MH增加了进线和出线谐波、总谐波测量功能，并能将监测的谐波值实时传送到当地的机房监控及安全监管平台服务器中，在界面上以直观的数据表现出来，一旦谐波值越限，系统将自动弹出报警框并触发报警。

    3 主要产品型号设备清单

    安科瑞公司的数据中心精密配电柜监测采集装置是针对数据中心中多回路出线的供电需求而开发设计的，能够很好的满足数据中心中各设备对电源安全性和可靠性的要求，并符合国家相关标准，以下表格为该套方案的产品配套型号功能介绍。

    4、结语

    由于IT技术的快速发展和IT应用的日益广泛，尤其是云计算和虚拟化技术的出现，服务器的负载水平不断提高同时变得难以预测，这使得数据中心内的电流管理变得非常重要，良好的全系统电流管理和报警可以有效地降低由于开关误动作或过载保护而造成的IT负载断电，同时减少了由于断电而产生的经济和声誉上的损失。从各个方面来看，我们所研发出来的以AMC16MH为监测装置的数据中心精密配电电源质量管理方案能有效地适应了精密配电柜单元的需求，使客户在节省初期投资的同时，提高整个供电系统的可靠性和管理性，从而可观地降低了数据中心的初期投资和运营费用。

    参考文献

    [1]专为数据中心设计的精密配电单元介绍.：周巍

    [2]安科瑞电气股份有限公司产品选型手册2013.08版

    作者简介：

    徐霜，女，本科，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为数据中心配电柜设计<