淺談數(shù)據(jù)中心機(jī)房末端配電技術(shù)與產(chǎn)品監(jiān)控選型

摘要：數(shù)據(jù)中心機(jī)房終端配電的可靠性、穩(wěn)定性和可維護(hù)性與IT設(shè)備的安全供電直接相關(guān)。數(shù)據(jù)中心的終端配電技術(shù)主要有兩種，一種是頭柜和電纜配電，另一種是智能小母線配電。介紹和討論了兩種配電技術(shù)，最后對兩種配電方法進(jìn)行了比較分析，得出了一些有益的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心；終端配電；列頭柜；智能小母線；

一概述

 數(shù)據(jù)中心是國家確定的七個“新基礎(chǔ)設(shè)施"領(lǐng)域之一。數(shù)據(jù)中心在國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的作用。數(shù)據(jù)中心已成為各行各業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，為經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級提供了重要支持。

 數(shù)據(jù)中心的前提是其供電系統(tǒng)應(yīng)穩(wěn)定、可靠、不間斷。目前，高度重要的數(shù)據(jù)中心一般采用2N架構(gòu)的UPS供電方式，以滿足容錯要求。供電系統(tǒng)包括高低壓配電、備用發(fā)電機(jī)組、不間斷電源、備用電池、精密配電等子系統(tǒng)。典型的數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)如圖1所示。

圖1典型數(shù)據(jù)中心2N供電系統(tǒng)圖

 從圖1可以看出，最終的電氣設(shè)備實現(xiàn)了全程雙路由容錯供電。

二末端配電

 數(shù)據(jù)中心機(jī)房的終端配電一般是指從不間斷電源輸出柜到最終電氣設(shè)備的配電部分，最終電氣設(shè)備包括IT設(shè)備、電氣設(shè)備和照明。數(shù)據(jù)中心的終端配電相似于電氣設(shè)備，是整個供配電系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其安全性和可靠性非常重要。

傳統(tǒng)的終端配電技術(shù)一般采用頭柜和電纜配電，典型的配電系統(tǒng)如圖2所示。

圖2數(shù)據(jù)中心典型配電系統(tǒng)圖

 注：系統(tǒng)圖中的方框部分為終端配電部分。

三列頭柜配電技術(shù)討論

 根據(jù)國家規(guī)范的要求，數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)按容錯系統(tǒng)配置。當(dāng)數(shù)據(jù)中心的末端配電采用頭柜和電纜配電時，有多種方案。以數(shù)據(jù)中心應(yīng)用廣泛的封閉冷通道為例，配電方案主要有以下四種方案。

1方案一：

方案如圖3所示。

圖3頭柜雙柜配電方案

 注：圖中只顯示了一列機(jī)柜的配電電纜，另一列機(jī)柜也是如此。

 每個封閉的冷通道設(shè)置兩個列頭柜，分別位于每個列的頭部。每個列頭柜由不同的UPS系統(tǒng)引出，即2N雙母線系統(tǒng)的UPS系統(tǒng)A引出，2N雙母線系統(tǒng)的UPS系統(tǒng)B引出。

 本供電方案的優(yōu)點(diǎn)是實現(xiàn)全過程雙回路供電，無單點(diǎn)故障點(diǎn)，供電結(jié)構(gòu)清晰。缺點(diǎn)是IT機(jī)柜供電需要跨線引電，接線困難。

2方案二：

 方案2機(jī)柜布置與方案1相同，如圖3所示，但機(jī)柜內(nèi)部配置與配電電纜敷設(shè)不同。具體方案是：每個封閉冷通道還設(shè)置兩個機(jī)柜、機(jī)柜A和機(jī)柜B，但每個機(jī)柜內(nèi)部分為A、B路由不同的UPS系統(tǒng)引出，即列頭柜A和列頭柜B中的A路由2N雙母線系統(tǒng)的UPS系統(tǒng)A引出，列頭柜A和列頭柜B中的B路由2N雙母線系統(tǒng)的UPS系統(tǒng)B引出。

3方案三：

 方案三和方案二的區(qū)別在于IT機(jī)柜的取電方式不同，即IT機(jī)柜的兩個PDU來自不同的列頭柜，第一列IT機(jī)柜的PDU（A）來自列頭柜A內(nèi)的A路，PDU（B）來自列頭柜B內(nèi)的B路；第二列IT機(jī)柜PDU（A）來自列頭柜B內(nèi)的A路，PDU（B）來自列頭柜A的B路；這種供電方式保證了IT機(jī)柜的供電是全程雙路由，沒有單點(diǎn)故障點(diǎn)，但接線復(fù)雜，現(xiàn)場接線容易出錯，可能導(dǎo)致IT機(jī)柜由假雙路電源供電。

4方案四：

方案四如圖4所示。

圖4列頭柜單柜供電方案

 該方案的優(yōu)點(diǎn)是只占用了一個機(jī)柜的位置，節(jié)省了寶貴的機(jī)房空間資源。缺點(diǎn)是電纜需要跨線敷設(shè)，當(dāng)機(jī)柜需要維護(hù)、擴(kuò)展、更換或位移時，所有后端IT機(jī)柜都會斷電。

5列頭柜配電方案對比：

 比較以上四種頭柜配電方案，如表1所示。

 表1四種頭柜配電方案對比

 綜合以上四種列頭柜配電方案的優(yōu)缺點(diǎn)，建議采用配電方案1。

四安科瑞精密配電監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

1概述

 隨著數(shù)據(jù)中心的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的能耗問題日益突出。數(shù)據(jù)中心的能源管理和供配電設(shè)計已成為一個熱門問題。高效可靠的數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)方案是提高數(shù)據(jù)中心電能使用效率、降低設(shè)備能耗的有效途徑。為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的節(jié)能，首先需要監(jiān)控每個電源負(fù)荷，數(shù)據(jù)中心負(fù)荷電路很多，傳統(tǒng)的測量儀器不能滿足成本、體積、安裝、施工等方面的要求，需要采用適合數(shù)據(jù)中心集中監(jiān)控要求的多回路監(jiān)控裝置。

2應(yīng)用場所

 適用于運(yùn)營商、金融、、互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)等數(shù)據(jù)中心

3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4系統(tǒng)功能

(1)主頁；(2)進(jìn)線參數(shù)監(jiān)測；(3)出線參數(shù)監(jiān)測；(4)開關(guān)狀態(tài)；(5)報警查詢；

5系統(tǒng)硬件配置

五安科瑞智能母線監(jiān)控解決方案

1概述

 數(shù)據(jù)中心IT服務(wù)器傳統(tǒng)配電采用精密配電柜，占用空間大，配電電纜多，新設(shè)備不方便。為了節(jié)省面積，智能小母線方案受到許多數(shù)據(jù)中心的青睞，因為它不占用機(jī)房面積，可以根據(jù)需要靈活插拔。

 安科瑞智能母線監(jiān)控產(chǎn)品分為溝通和DC母線監(jiān)控兩類，包括開始箱監(jiān)控模塊、插入箱監(jiān)控模塊和觸摸屏。此外，還可與母線槽連接器紅外溫度測量模塊配合，監(jiān)測母線槽的運(yùn)行溫度，確保母線槽配電的安全。通過標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)線手拉手，可以實現(xiàn)任何插入箱的數(shù)據(jù)上傳和通信，不影響其他在線運(yùn)行。

2應(yīng)用場所

 適用于運(yùn)營商、金融、、互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)等數(shù)據(jù)中心

3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4系統(tǒng)功能

(1)實時監(jiān)測(2)基本參數(shù)界面(3)諧波數(shù)據(jù)

5系統(tǒng)硬件配置

六總結(jié)

 終端配電是數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)的末端環(huán)節(jié)，其可靠性、穩(wěn)定性和可維護(hù)性直接關(guān)系到IT設(shè)備的安全供電。數(shù)據(jù)中心的終端配電方式主要有兩種，一種是頭柜和電纜的配電方式，另一種是智能小母線的配電方式。通過分析，得出以下結(jié)論：

（1）對于封閉的冷通道，如果采用列頭柜和電纜的配電方式，建議采用上述方案1，即每個冷通道配備2個列頭柜，每個IT機(jī)柜從2個列頭柜取1個電源。

（2）智能小母線分為滑軌小母線和直列小母線。考慮到機(jī)房的實際應(yīng)用環(huán)境，建議使用滑軌小母線，不建議使用直列小母線。

（3）推薦智能小母線采用單列雙母線方案。

（4）推薦智能小母線插接箱采用一拖三方案。

（5）對于分批部署服務(wù)器的數(shù)據(jù)中心或后期需要調(diào)整終端負(fù)荷的數(shù)據(jù)中心，強(qiáng)烈建議采用滑軌智能小母線配電方案；如果是一次性部署服務(wù)器或固定方案的數(shù)據(jù)中心，可以采用頭柜和電纜的配電方案。

（6）智能小母線成本相對較高，投資回收期約為2年。

 一般來說，由于智能小母線具有不占用機(jī)柜位置、配電電路清晰、模塊化結(jié)構(gòu)、工期短、可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，雖然成本相對較高，但在整個運(yùn)行期間可以給投資者帶來更大的回報。因此，建議在數(shù)據(jù)中心推廣智能小母線終端配電技術(shù)的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]謝擁華。討論數(shù)據(jù)中心機(jī)房終端配電技術(shù)及應(yīng)用

[2]2019年12月，開放數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)委員會《數(shù)據(jù)中心新終端母線baipi書》

[3]AcrelEMS-IDC數(shù)據(jù)中心綜合能效管理解決方案-樣本-樣本

[4]2022.04版數(shù)據(jù)中心解決方案樣本

作者簡介：涂志燕，現(xiàn)任安科瑞電氣有限公司，主要從事數(shù)據(jù)中心相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)和應(yīng)用。