安科瑞 王晶淼/孟強(qiáng)榮

1引言

隨著通信網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，各地數(shù)據(jù)中心大量建設(shè)。中國移動的數(shù)據(jù)中心機(jī)房分為自用機(jī)房和外租IDC機(jī)房，在其小機(jī)電工程建設(shè)中均存在前期規(guī)劃和后期裝機(jī)銜接不連貫的問題。

以上兩種問題說明，“列頭柜+電纜”這種數(shù)據(jù)中心機(jī)房的末端配電方案已經(jīng)無法適應(yīng)數(shù)據(jù)中心不斷變化的近遠(yuǎn)期建設(shè)需求，而“始端箱+母線槽+終端箱”的機(jī)架母線配電方案在解決需求變化的問題上具有很高的靈活性。

2數(shù)據(jù)中心機(jī)房末端配電方案

數(shù)據(jù)中心機(jī)房末端配電方案，特指從通信電源系統(tǒng)(不含)至通信機(jī)房機(jī)柜內(nèi)PDU(不含)的配電方案。目前常見的機(jī)房末端配電方案為“列頭柜+電纜”，即在機(jī)房內(nèi)每一列機(jī)架的始端設(shè)置兩個列頭柜(互為主備)。列頭柜預(yù)留出固定的輸出分路，通過電纜經(jīng)該列機(jī)架頂部的走線架敷設(shè)，將電能配送到該列各機(jī)柜的PDU。

“列頭柜+電纜”配電方案由列頭柜、電纜走線架組成。具體方案為:兩個列頭柜(AB路各一、互為主備)置于每列機(jī)架的始端，背靠背安裝，占用一個機(jī)架位置;在列頭柜內(nèi)設(shè)置固定安裝的斷路器輸出分路，從列頭柜到機(jī)架PDU采用雙回路供電。即;每個通信機(jī)柜內(nèi)設(shè)置兩個 PDU(AB路各一、互為主備)，每個PDU從對應(yīng)列頭柜的輸出分路引入供電回路，為機(jī)架內(nèi)的同一臺IDC設(shè)備提供雙電源保障。

文中推薦的新型機(jī)房末端配電方案為“始端箱+母線槽+終端箱”的機(jī)架配電母線方案。機(jī)架母線配電方案是利用始端箱、插接箱及母線槽產(chǎn)品，替代列頭柜和電纜給服務(wù)器機(jī)柜供電的配電方式。機(jī)架配電母線系統(tǒng)(含兩個始端箱、兩根母線槽及相應(yīng)數(shù)量的插接箱)分別對該列各通信機(jī)架內(nèi)的兩個PDU配電。

機(jī)架列頭柜配申母線時，UPS輸出配電屏至列頭柜、列頭柜至機(jī)架均用電纜連接日沿走線架敷設(shè):而機(jī)架配電母線時，UPS輸出配電屏至始端箱采用電纜連接，沿通信機(jī)房電源用主走線架敷設(shè);始端箱至插接箱采用母線槽供電，插接箱至通信設(shè)備PDU采用電纜連接。

3數(shù)據(jù)中心機(jī)房配電方案對比

列頭柜配電方案技術(shù)成熟，成本相對低廉。然而，在設(shè)計之初，列頭柜的容量和出線路數(shù)是根據(jù)預(yù)估的通信負(fù)荷用電需求確定的。一旦進(jìn)行列頭柜設(shè)備安裝和電纜敷設(shè)，其輸出分路的供電能力已確定，不能靈活適應(yīng)更高供電容量的裝機(jī)需求。另外，由于列頭柜配電方案采用線纜連接，因此存在如下缺點:

(1)線纜使用較多，造成電能損耗較大;

(2)故障率高，線纜接頭容易氧化、松動和接觸不良，造成線纜過熱或打火進(jìn)而引發(fā)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的火災(zāi)事故;

(3)眾多線纜堆積在走線架上，使后期的維護(hù)、預(yù)警和更換都較困難。

與列頭柜配申方案相比，機(jī)架配電母線系統(tǒng)的始端箱、插接箱相當(dāng)于列頭柜的作用，模塊化的插接箱即插即用，可以靈活部署;母線槽替代了電纜線，不僅實現(xiàn)簡化安裝，更兼具母線槽配電的優(yōu)點。其技術(shù)特點如下:

(1)節(jié)省列頭柜占地空間，提高數(shù)據(jù)中心機(jī)房的空間利用率;

(2)即插即用方式，滿足在線終端箱的安裝使用，適應(yīng)后期機(jī)柜用電容量的調(diào)整;

(3)單相分路具備調(diào)相功能，方便調(diào)整至三相平衡;

(4)安裝便捷，母線槽整體安裝，走線架和敷設(shè)電纜顯著節(jié)省人工。

兩種配電方案的技術(shù)對比和投資對比如下。

(1)技術(shù)對比

機(jī)架母線配電方案和列頭柜配電方案的詳細(xì)技術(shù)對比見表1。

表1

機(jī)架母線配電方案的設(shè)備配置:機(jī)架母線置于列間，雙回路供電方式，8列機(jī)架。其中，中間6列每兩列共用兩根母線槽，兩側(cè)每列獨用兩根母線槽，母線槽共計8根，始端箱8個，插接箱58個。傳統(tǒng)列頭柜配電方案設(shè)備配置:列頭柜數(shù)量8個。

通過對兩種方案的技術(shù)對比可知，機(jī)架配電母線方案在空間利用率、靈活擴(kuò)展、環(huán)保、可靠、運維和能耗等方面均優(yōu)于列頭柜配電方案。目前，機(jī)架配電母線方案在歐美地區(qū)的數(shù)據(jù)中心建設(shè)中應(yīng)用較為成熟廣泛，在國內(nèi)BAT也有成功的應(yīng)用案例。但國內(nèi)的主要末端配電方案還是列頭柜配電方案，這主要因為人們過于關(guān)注單機(jī)柜的配套投資，而忽略了新增列頭柜所占用的土建和征地建設(shè)成本。如果在實際總投資估算中將列頭柜的建設(shè)成本考慮進(jìn)去，則機(jī)架母線投資遠(yuǎn)低于列頭柜方案。

4數(shù)據(jù)中心采用機(jī)架母線配電方式的分析

4.1機(jī)房機(jī)架母線配電方式

采用機(jī)架母線配電方式是為了減少傳統(tǒng)配電方式的缺點，利用機(jī)架母線及配電接插箱來完成對每一個機(jī)柜的配電，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 靈活母線配電方案

1)母線槽主體(Housing Section):是傳導(dǎo)電力的主體，內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)為4根銅排(L1、L2、L3N)或5根銅排(L1、L2、L3、N、PE)。

2)配電接插箱(Plug-inUnits):是插于母線槽主體上的小型配電箱，一般由監(jiān)控設(shè)備、輸出端口、保護(hù)設(shè)備等組成，主要用于為每一個用電設(shè)備提供電力，有的接插箱還配有相位選擇旋鈕，以保證三相負(fù)載平衡。

3)連接的輔件:拐彎件(Elbow)、連接件(Housing Coupler)、T型件(Te)、末端蓋(EndCap)等，用來完成母線槽主體連接。

4)配電的方式為:從前端UPS配電柜引出電纜連接至母線槽前端的電力端口箱，通過母線槽主體進(jìn)行電力傳輸，再根據(jù)每一個機(jī)柜的功率密度選擇相應(yīng)規(guī)格的接插箱，與機(jī)柜內(nèi)的PDU連接后即完成了對一個機(jī)柜的配電工作，圖2為靈活母線現(xiàn)場效果圖。

4.2機(jī)架母線配電監(jiān)控模式

機(jī)架母線配電方式的中心理念是采用即插即用的模塊化產(chǎn)品來替代列頭柜及大量電纜，達(dá)到簡化安裝步驟，靈活部署等目的。故為機(jī)架母線所做的監(jiān)控也應(yīng)符合這個理念，即采用模塊化的監(jiān)控方案(見圖3)。

圖3 靈活母線配電監(jiān)控模式

機(jī)架母線電力分配監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備多重的通訊協(xié)議及無線網(wǎng)絡(luò)，且可以無縫集成到建筑管理系統(tǒng)或數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施管理系統(tǒng)中，通過提供優(yōu)化管理所必須的關(guān)鍵信息，為數(shù)據(jù)中心電力分配系統(tǒng)的管理奠定基礎(chǔ)。電力信號采集與監(jiān)控功能通過每個接插箱體上的RS485接口或無線監(jiān)控模塊來采集數(shù)據(jù)，再通過MODBUS協(xié)議傳輸至上行端環(huán)控系統(tǒng)，從而簡化了監(jiān)控的過程。在監(jiān)控電力信息的同時，通過傳感器可監(jiān)測到每個機(jī)柜內(nèi)的溫度及濕度，且與電力監(jiān)控信息集成，通過統(tǒng)一網(wǎng)關(guān)收集所采集到的電力和環(huán)境數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對電力、環(huán)境數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。

5、安科瑞智能小母線解決方案

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。

5.1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖4 安科瑞智能小母線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

5.2、系統(tǒng)功能

5.2.1主菜單

用戶登錄進(jìn)入主菜單頁面，主菜單上顯示有數(shù)據(jù)采集、報警查詢、參數(shù)設(shè)置和幫助四個板塊，點擊任意板塊可進(jìn)入對應(yīng)界面進(jìn)行數(shù)據(jù)查看及參數(shù)、功能編輯。

圖5安科瑞智能小母線監(jiān)控系統(tǒng)部分界面

5.2.2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。

圖6 安科瑞智能小母線監(jiān)控系統(tǒng)部分界面

5.2.3 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。

圖7 安科瑞智能小母線監(jiān)控系統(tǒng)部分界面

5.2.4 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)；

圖8 安科瑞智能小母線監(jiān)控系統(tǒng)部分界面

5.2.5 需量

顯示電壓、電流、功率的需量的數(shù)值及發(fā)生時間；

圖9 安科瑞智能小母線監(jiān)控系統(tǒng)部分界面

5.2.6 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。

圖10 安科瑞智能小母線監(jiān)控系統(tǒng)部分界面

5.3 配置方案

6 案例分享

6.1 項目需求

針對江蘇鎮(zhèn)江某工廠密集型母線增加智能監(jiān)控的需求，我司提供AMB智能母線監(jiān)控解決方案，該方案可針對密集型母線插接箱進(jìn)行電參量、溫度檢測，連接處進(jìn)行溫濕度監(jiān)測，監(jiān)測模塊安裝方便，可通過有線485或者無線Lora傳輸數(shù)據(jù)，項目現(xiàn)場布線方便，施工簡單、快捷、安全。根據(jù)客戶的要求，實現(xiàn)對現(xiàn)場母線系統(tǒng)的監(jiān)控和報警記錄，實現(xiàn)就地顯示各種電參量和溫度參數(shù)，最終滿足了客戶需求、完善了用戶體驗、實現(xiàn)了項目目標(biāo)。

6.2 現(xiàn)場圖片

7 結(jié)束語

數(shù)據(jù)中心建設(shè)和運維注重可靠性、可維護(hù)性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性、可擴(kuò)展性和節(jié)能環(huán)保等要求。通過對“列頭柜+電纜”配電方式和“靈活母線”配電方式的綜合分析，以及國際上數(shù)據(jù)中心配電方式的發(fā)展趨勢，證明采用靈活母線配電方式更有利于數(shù)據(jù)中心今后發(fā)展。