智能母線技術(shù)與模塊化設(shè)計在數(shù)據(jù)中心機房配電系統(tǒng)的應(yīng)用研究

【摘要】數(shù)據(jù)*心屬于企業(yè)的信息樞紐，對企業(yè)的發(fā)展起到了一定的輔助作用。而數(shù)據(jù)*心機房機柜的配電系統(tǒng)則屬于重要的部分，一旦配電系統(tǒng)不穩(wěn)定，就會產(chǎn)生斷電的現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)備故障，影響數(shù)據(jù)*心的運行，至丟失很多數(shù)據(jù)和信息，給企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟(jì)損失?；诖?，文章闡述了數(shù)據(jù)機房*心內(nèi)涵、數(shù)據(jù)*心機房的系統(tǒng)功能，分析了傳統(tǒng)配電方案及其存在的問題，并根據(jù)數(shù)據(jù)*心機房的情況采用了數(shù)據(jù)*心機房機柜配電新模式，以期為企業(yè)的數(shù)據(jù)*心建設(shè)提供參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】企業(yè)；數(shù)據(jù)*心機房；配電新模式；技術(shù)

0引言

隨著大數(shù)據(jù)時代的來臨，很多企業(yè)需要處理海量數(shù)據(jù)和信息，數(shù)據(jù)*心的規(guī)模也由此擴大。配電系統(tǒng)屬于配電*心*關(guān)鍵的部分之一，配電模式的選擇和利用，對整個數(shù)據(jù)*心機房的運行影響較大。傳統(tǒng)配電已經(jīng)無法滿足企業(yè)的需要，數(shù)據(jù)*心末端配電*須采用更加*效、更加可靠的配電架構(gòu)。因此，企業(yè)要革新數(shù)據(jù)*心機房機柜配電模式，提高其空間利用率，保證配電的安全性和穩(wěn)定性，減少維修維護(hù)的成本，為企業(yè)的發(fā)展奠定一定的基礎(chǔ)。

1數(shù)據(jù)*心機房的概述

1.1數(shù)據(jù)機房*心內(nèi)涵

數(shù)據(jù)*心機房，指的是各種服務(wù)器機房、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交互，以及機房建筑的總和?？傮w而言，數(shù)據(jù)*心機房的建設(shè)屬于一項系統(tǒng)工作，其包括主機房、基本工作間、輔助間等。隨著技術(shù)的不斷更新和發(fā)展，數(shù)據(jù)*心機房也得到了越來越多的應(yīng)用。其主要作用是通過服務(wù)器對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞和交換。在此過程中，要構(gòu)建科學(xué)合理的供配電系統(tǒng)促使供電更加安全，使不間斷電源在停電的情況下也能穩(wěn)定運行，從而保護(hù)數(shù)據(jù)*心的設(shè)施設(shè)備，避免數(shù)據(jù)丟失。而機柜配電屬于數(shù)據(jù)*心應(yīng)用管理的重要構(gòu)成，與配電工作的安全性和穩(wěn)定性有直接關(guān)系，甚至?xí)绊懻麄€數(shù)據(jù)*心的運營，因此*須采用全新的機柜配電模式，減少問題和故障的產(chǎn)生，發(fā)揮出數(shù)據(jù)*心機房的作用。

1.2數(shù)據(jù)*心機房的系統(tǒng)功能

整個數(shù)據(jù)*心機房的機柜配電需要滿足以下四個功能：*一，要具有異地機房操作功能。機柜門鎖需實現(xiàn)遠(yuǎn)程操控，同時可對配電系統(tǒng)的故障進(jìn)行模擬與分析。*二，能夠?qū)崿F(xiàn)整個應(yīng)用場景的合理配置和U位級資產(chǎn)的自動化管理。*三，在配電系統(tǒng)的運行中，需要在智能電源分配的基礎(chǔ)上，監(jiān)測電流、電壓，同時還要能查詢資產(chǎn)設(shè)備、機柜容量等信息。*四，需要滿足信息設(shè)備功能。

2傳統(tǒng)配電方案及其存在的問題

2.1傳統(tǒng)配電方案

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)機房機柜一般采用精密配電柜配電，業(yè)內(nèi)俗稱精密列頭柜配電方案，此方案是針對數(shù)據(jù)*心機房能源末端，實現(xiàn)綜合分配和能源采集工作。在機柜的兩邊會放置一個列頭柜，目的是實現(xiàn)配電和智能監(jiān)控的功能，由于其使用穩(wěn)定性強、高集成的計算機主板，因此與傳統(tǒng)配電方案相比，會更節(jié)省空間，容積率也會提高。

2.2傳統(tǒng)配電方案存在的問題

2.2.1空間利用率不高

數(shù)據(jù)*心的機房通常被設(shè)置在*心區(qū)域，但需要承受昂貴的租金壓力，且*心區(qū)域的空間資源十分寶貴，將其設(shè)置成數(shù)據(jù)*心機房會造成資源的浪費。因此，如何有效提高數(shù)據(jù)*心空間利用率是目前亟須解決的主要問題。調(diào)查研究顯示，目前的IT服務(wù)器呈小型化發(fā)展趨勢，如果仍繼續(xù)采用這種基礎(chǔ)設(shè)施，勢必會給整個*心的運營帶來影響。從客戶角度而言，其希望占用更小的空間，但這種期望是傳統(tǒng)配電方案無法滿足的。

2.2.2資源利用率不高

正常情況下，用戶在開始設(shè)計配電方案時，會優(yōu)先考慮日后業(yè)務(wù)發(fā)展，因此初期都會設(shè)置較大的冗余量。但在調(diào)查研究中發(fā)現(xiàn)，方案設(shè)計容量、設(shè)備預(yù)計負(fù)載量和用電設(shè)備的真實負(fù)載量之間存在一定的差異性，甚至很多數(shù)據(jù)*心機房的實際負(fù)載率還達(dá)不到50%，浪費量將近50%。為此，有用戶提出采用“一邊成長一邊投資"的設(shè)計方案，以此提高資源利用率。

2.2.3不夠方便、可靠

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)*心已經(jīng)無法適應(yīng)業(yè)務(wù)高速發(fā)展對數(shù)據(jù)*心基礎(chǔ)設(shè)施帶來的挑戰(zhàn)，若仍采用過去的數(shù)據(jù)機房模式，極易產(chǎn)生問題。數(shù)據(jù)*心在建設(shè)過程中需要的時間較長，為保證一定的效益，需要提高設(shè)備供電的效率，構(gòu)建數(shù)據(jù)*心，*須每隔3.5年內(nèi)就替換數(shù)據(jù)*心IT設(shè)備，成本較高，且無法保證負(fù)載功率。同時機房功率密度不合理，會增加局部溫度，無法滿足功率密度靈活性的要求。為此，在設(shè)計配電模式時，還需要考慮便捷性和可靠性。

2.2.4存在安全隱患

供電系統(tǒng)中的強電安裝對整個機房十分重要。一旦出現(xiàn)錯誤的施工操作，就會損壞設(shè)備，甚至產(chǎn)生安全方面的隱患。因此，傳統(tǒng)方案缺乏對整個數(shù)據(jù)*心機房的配電規(guī)劃，電氣系統(tǒng)的設(shè)計更有待改進(jìn)。技術(shù)人員需要合理存儲數(shù)據(jù)，防止數(shù)據(jù)*心機房發(fā)生事故，使系統(tǒng)順利運行，提供相應(yīng)的安全保障，更加方便地擴充網(wǎng)絡(luò)資源。

3數(shù)據(jù)*心機房機柜配電新模式的分析

3.1數(shù)據(jù)*心機房機柜配電的項目概況

企業(yè)在經(jīng)營和發(fā)展的過程中，信息化程度越來越高，數(shù)據(jù)*心機房IT設(shè)備、計算機資源及存儲資源、網(wǎng)絡(luò)資源的使用率越來越高，其中，信息系統(tǒng)架構(gòu)和IT環(huán)境更是愈加復(fù)雜。因此，企業(yè)需要配備更加精密的配電柜配電模式，從而保證信息機房基礎(chǔ)設(shè)施的先進(jìn)性，使其朝著數(shù)字化方向發(fā)展。

3.2架構(gòu)的設(shè)計

在數(shù)據(jù)*心機房機柜配電系統(tǒng)中，架構(gòu)設(shè)計是*基礎(chǔ)、*重要的部分，需要分析機柜、配電柜以及空調(diào)和機位等設(shè)備的情況，了解內(nèi)部的環(huán)境。同時還要考慮配電柜和空調(diào)、機位、機柜等設(shè)備使用的管控?？梢韵冉⑷S建模的模型庫，再研究信息系統(tǒng)物理架構(gòu)和邏輯架構(gòu)，促使內(nèi)部配電網(wǎng)絡(luò)與外部系統(tǒng)形成一體化，從而使整個配電系統(tǒng)實現(xiàn)智能化管理。

3.3母線槽配電的設(shè)計

很多發(fā)達(dá)*家都采用了數(shù)據(jù)*心智能母線槽配電的模式，此設(shè)計方案包括兩種方式，即軌道滑觸式母線槽配電方案和固定母線槽配電方案。前者可以在軌道式母線槽中設(shè)置滑觸導(dǎo)軌，使插接箱能夠在母線中移動，以滿足機柜的位置擺放需要。后者則屬于固定的，采用母線槽直線段標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的插接接口，可以促使機柜擺放隨時變化，具體還需要結(jié)合實際情況選擇。

智能母線槽配電的解決方案需要根據(jù)母線容量對機房配電進(jìn)行分類。其中，各級配電圖包括以下內(nèi)容：（1）主配電區(qū)，將高電流母線作為配電載體，實現(xiàn)整個機房的負(fù)載配電。（2）干線配電區(qū)，如果是較大的數(shù)據(jù)*心，由不間斷電源輸出至不同的次級配電柜。（3）終端配電區(qū)，由不間斷電源輸出柜、次級配電柜傳遞到不同的機柜，通過中電留母線配電。

3.4配電方案

在整個智能母線槽配電方案中，使用2N的雙母線結(jié)構(gòu)。機柜由兩個母線中的插接箱供電，由干線到終端IT設(shè)備，需借助內(nèi)置在插接箱里的斷路器完成保護(hù)工作。同時還要增加監(jiān)控、電量檢測等，從而構(gòu)成科學(xué)合理的電源管理系統(tǒng)。

3.4.1安裝母線槽

母線槽的安裝比較簡單，工序不復(fù)雜。只需要采用工業(yè)連接器的插接箱，便可以進(jìn)行使用。針對地板下面的安裝，可預(yù)留550mm的高度；機柜上面的安裝，則要預(yù)留1000mm的高度空間，以滿足母線安裝需要。針對母線和數(shù)據(jù)電纜的距離，不作其他要求。

3.4.2采用能效管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)*心智能母線槽配電方案的使用，除包括以母線槽干線為重點的配電部分外，還包括電能的動態(tài)監(jiān)管管理。且能進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)管，及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，還可在母線智能插接箱建立斷路器達(dá)到保護(hù)的目的。同時對負(fù)載系數(shù)、和諧含量，將監(jiān)測到數(shù)據(jù)匯集至邏輯控制器，借助此邏輯控制器開放通訊協(xié)議接口，與電池關(guān)聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行一定的連接。借助電池關(guān)聯(lián)系統(tǒng)，查看數(shù)據(jù)*心機房的真實狀況，提高檢修工作效率。

3.5配備應(yīng)急電源

在采用配電新模式時，數(shù)據(jù)*心機房也要配備應(yīng)急電源，如柴油發(fā)電機組。由于數(shù)據(jù)*心機房的規(guī)模較大，因此需要選擇安全性高、輸出電源容量高、帶非線性負(fù)載能力強、不占空間的大功率燃?xì)廨啓C發(fā)電機組。應(yīng)急電源的配置更要滿足數(shù)據(jù)*心對供電穩(wěn)定性的要求。例如，在數(shù)據(jù)*心配置兩路單獨的應(yīng)急電源，每路自備應(yīng)急電源的供電容量都要滿足各級負(fù)荷的需要，這些負(fù)荷包括不間斷電源系統(tǒng)、機房空調(diào)、機房照明、蓄電池、其他設(shè)備等。若市電電源較穩(wěn)定，則需采用一部分移動式的發(fā)電機組作為應(yīng)急電源的構(gòu)成，從而滿足供電系統(tǒng)設(shè)計的要求。

4采用數(shù)據(jù)*心機房機柜配電新模式的成效

4.1節(jié)能增效

采用智能母線槽配電方案，能夠減少生命周期成本和降低空間占用率。與電纜相比，至少減少了30%的線路損耗。而且此配電方案還能有效提高電源的利用率，從而實現(xiàn)節(jié)能增效的目標(biāo)。

4.2靈活擴容

智能母線槽配電方案可以根據(jù)機柜數(shù)量和位置進(jìn)行調(diào)整。同時可以全面監(jiān)控整個運行系統(tǒng)，減輕工作量，安裝和維護(hù)也無需花費太多時間。方案中的不同單元都屬于模塊定制，能隨時擴容。一旦產(chǎn)生三相不平衡的現(xiàn)象，可及時調(diào)整相應(yīng)的插接箱內(nèi)部接線，十分靈活方便。

4.3節(jié)約占地面積

智能母線槽配電不需要使用配電列頭柜，可節(jié)約占地面積。此地面空間可被用于擺放IT機柜，從而降低機柜容積比，提高機房內(nèi)部地面空間的利用率。如某企業(yè)的機房面積為3300m2，機柜數(shù)量為155個，每個機柜的容積比達(dá)到21.4，能達(dá)到節(jié)約占地面積的目的。

4.4滿足各種設(shè)備的供電需求

智能母線槽配電方案*大地減少了敷設(shè)線纜橋架和搭接線纜的數(shù)量，其可以被設(shè)置在地板下方、機柜上方。且供電架構(gòu)十分靈活，除了能使整個機房更加干凈整潔，還能對機柜進(jìn)行擴充，且便于開展維修工作，有效減少工作人員工作量。配電架構(gòu)十分簡單可靠，可按照機柜功率和用電需要調(diào)整插接箱配置，從而滿足不同設(shè)備的供電需求。

4.5減少數(shù)據(jù)*心的建設(shè)成本

數(shù)據(jù)*心的配置經(jīng)過模塊化的建設(shè)后，先設(shè)置機柜內(nèi)部、地板下方的母線槽，再按照機柜的設(shè)計設(shè)置母線插接箱。不但簡化了線纜的施工工序，而且還不會產(chǎn)生配電施工方面的問題，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)*心的機電工程也轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)制產(chǎn)品拼接。因此，模塊化的數(shù)據(jù)*心可以縮短施工時間，減少整個項目建設(shè)的成本。

4.6促使智能配電更加*效

采用智能配電模式，不但能使數(shù)據(jù)*心機房的配置更加*效，而且實現(xiàn)了動態(tài)化管理。工作人員可在線控制IT邏輯架構(gòu)、物理架構(gòu)、信息系統(tǒng)，保證數(shù)據(jù)*心機房機柜配電的安全性和可靠性。此外，由于采用了智能化的手段，還能實現(xiàn)提前預(yù)警，將預(yù)警信息與應(yīng)用架構(gòu)相結(jié)合，可以快速發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)*心機房機柜配電系統(tǒng)的問題和故障，及時進(jìn)行處理，降低更大故障問題出現(xiàn)的概率。

5安科瑞精密配電及監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

5.1概述

隨著數(shù)據(jù)*心的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)*心的能耗問題也越來越突出，有關(guān)數(shù)據(jù)*心的能源管理和供配電設(shè)計已經(jīng)成為熱門問題，*效可靠的數(shù)據(jù)*心配電系統(tǒng)方案，是提高數(shù)據(jù)*心電能使用效率，降低設(shè)備能耗的有效方式。要實現(xiàn)數(shù)據(jù)*心的節(jié)能，首先需要監(jiān)測每個用電負(fù)載，而數(shù)據(jù)*心負(fù)載回路非常的多，傳統(tǒng)的測量儀表無法滿足成本、體積、安裝、施工等多方面的要求，因此需要采用適用于數(shù)據(jù)*心集中監(jiān)控要求的多回路監(jiān)控裝置。

5.2應(yīng)用場所

適用于運營商、金融、*、互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)等數(shù)據(jù)*心

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1）交流

5.4系統(tǒng)功能

1）主頁

開機進(jìn)入主頁，包含進(jìn)線參數(shù)、開關(guān)狀態(tài)、出線參數(shù)、報警查詢等功能，按按鈕可進(jìn)入各功能界面查看。

2）進(jìn)線參數(shù)監(jiān)測

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

3）出線參數(shù)監(jiān)測

分支回路的電壓、電流、有功功率、有功電能、功率因數(shù)額定電流設(shè)置、各相電流值；

負(fù)載百分比；*大需量。

4）開關(guān)狀態(tài)

左側(cè)一列為主路開關(guān)狀態(tài)，主路跳閘SD狀態(tài)、主路防雷開關(guān)狀態(tài)、主路防雷故障點狀態(tài)，默認(rèn)為無源檢測點，分閘為綠色，合閘為紅色。主路右側(cè)的皆為支路開關(guān)狀態(tài)；默認(rèn)為有源檢測點，合閘為紅色，分閘為綠色。

5）報警查詢

當(dāng)前報警界面可查看實時報警和歷史報警；開關(guān)量動作告警；任意數(shù)據(jù)的定時存儲；進(jìn)線過電流2段閥值越限告警，可任意設(shè)定告警值；進(jìn)線過壓、欠壓、缺相、過頻率、低頻率越限告警;聲光告警功能。

5.5系統(tǒng)硬件配置

6安科瑞智能母線監(jiān)控解決方案

6.1概述

數(shù)據(jù)*心IT服務(wù)器配電傳統(tǒng)采用精密配電柜，占用空間較大，配電線纜多，新增設(shè)備不便，為了節(jié)省面積，智能小母線方案由于不占用機房面積、可按需靈活插拔，受到很多數(shù)據(jù)*心的青睞，被越來越多的應(yīng)用。

安科瑞智能母線監(jiān)控產(chǎn)品分為交流和直流母線監(jiān)控兩類，包括始端箱監(jiān)測模塊、插接箱監(jiān)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于監(jiān)測母線槽的運行溫度，確保母線槽配電安全。通過標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)線手拉手簡單組網(wǎng)，可以實現(xiàn)任意插接箱檢修或更換時不影響其他在線運行的插接箱的數(shù)據(jù)上傳通訊。

6.2應(yīng)用場所

適用于運營商、金融、*、互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)等數(shù)據(jù)*心

6.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

6.4系統(tǒng)功能

1. 實時監(jiān)測

在主頁點擊數(shù)據(jù)采集按鈕后，進(jìn)入系統(tǒng)圖界面：此界面顯示了每個箱子的電壓。

1. 基本參數(shù)界面

顯示電壓、電流、功率、電能等電參數(shù)數(shù)據(jù)，在設(shè)備地址旁邊的輸入框輸入本箱子對應(yīng)的儀表地址，即可實現(xiàn)對箱子中儀表數(shù)據(jù)的采集。

1. 諧波數(shù)據(jù)

通過點擊“箭頭"來左右切換2-63次諧波數(shù)據(jù)。

1. *大需量

顯示電壓、電流、功率的*大需量的數(shù)值及發(fā)生時間。

1. 電能查詢

電能情況可以查詢上12月份的每個月用電量、上一年總用電量、本年已用電量、根據(jù)選擇不同時間查詢電能值。

6.5系統(tǒng)硬件配置

7結(jié)束語

隨著企業(yè)數(shù)據(jù)量和信息量的增加，數(shù)據(jù)*心的建設(shè)也越來越重要。想要科學(xué)利用這些數(shù)據(jù)，先需要建設(shè)數(shù)據(jù)*心機房，提高整個數(shù)據(jù)*心的等級。在滿足日常供電的基礎(chǔ)上，監(jiān)控其中的風(fēng)險和故障，并隨時掌握整個機房的運營狀況，如能耗、安全性、穩(wěn)定性、潛在風(fēng)險等，以此滿足使用需要。

參考文獻(xiàn)：

［1］常曉茹,亢軍賢,王輝,等.數(shù)據(jù)*心機房搭建三維可視化平臺的研究與設(shè)計［J］.電腦知識與技術(shù),2022,18(30):98-100.

［2］方凱彬,李珺,柯培超,等.基于GM-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實驗室機房網(wǎng)絡(luò)能耗監(jiān)測［J］.計算機仿真,2022,39(10):430-434.

［3］夏清平，數(shù)據(jù)*心機房機柜配電新模式探討

［4］安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022年05版