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韓歡慶
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801
摘要:隨著各行業(yè)信息化的建設,數(shù)據(jù)中心機房機柜電功率的預設定問題,并且介紹了如何通過精密配電產(chǎn)品去控制機柜的電流以及精密配電產(chǎn)品的功能和具體應用要點。
關鍵詞:機柜電功率的預設定;精密配電;分支回路;熱插拔;零地電壓
0引言
新一代數(shù)據(jù)中心對供電系統(tǒng)的可靠性及可管理性要求越來越高。IT用戶需要對信息設
備的供電系統(tǒng)進行更可靠與更靈活的配電、更精細化的管理、更準確的成本消耗等。
UPS配電系統(tǒng)作為新一代數(shù)據(jù)中心機房UPS配電系統(tǒng)結構圖。
從圖1看到,在UPS輸出和負載機柜之間,可以設置傳統(tǒng)的電源列頭柜(指放在一列機柜頭部用于配電的機柜,俗稱列頭柜),為后面的負載機柜進行供電,也可以設置精密配電柜。精密配電柜不但完成傳統(tǒng)的電源列頭柜的配電功能,同時還可以具有許多強大的監(jiān)控管理功能,使得數(shù)據(jù)中心的管理者隨時可以了解負載機柜的加載情況、各配電分支回路的狀態(tài)、各種參數(shù)以及不同機群的電量消耗等。
圖1UPS配電系統(tǒng)
1機柜電功率的預設定問題
從數(shù)據(jù)中心機房電源、空調設計的出發(fā)點。為此,電信規(guī)范專門給出表格(見表1),根據(jù)不同的機房,對機柜的電功率進行預先設定,從而再去確定UPS和空調系統(tǒng)的容量。
表1機柜電功率預設定
從表1可以看出,不同的機柜電功率對應不同的機柜電流值,要設定的機柜電功率實際上也就是控制單機柜的電流。在沒有采用精密配電柜的場合,有些用戶在負載機柜上加電流表來控制單機柜的電流,這樣的控制方式很直觀,現(xiàn)場就可以讀出電流值,如圖2所示。
圖2單機柜電流表
但是這樣控制機柜電流的方式有許多解決不了的問題。目前數(shù)據(jù)中心機房內的負載基本上都是雙電源負載,而采用機柜內安裝兩個電流表的方式,電流的控制需要將讀數(shù)進行現(xiàn)場相加,這樣做很不方便,且?guī)缀醪惶赡軐崿F(xiàn),因為負載隨應用是不斷變化的。另外一個問題就是負載機柜的電功率即使超出預先的設定值,系統(tǒng)也沒有辦法進行報警。并且,這樣的控制方式?jīng)]有辦法納入到機房監(jiān)控系統(tǒng)中。
從以上的介紹中,可以看到傳統(tǒng)配電遇到了挑戰(zhàn),它沒有辦法解決數(shù)據(jù)中心電氣系統(tǒng)設計的思路,給配電系統(tǒng)賦予更強大的管理和監(jiān)控功能,這時精密配電產(chǎn)品應運而生,艾默生服務器電源管理系統(tǒng)SPM(ServerPowerManagement)可以滿足這一需求。圖3是精密配電產(chǎn)品的兩種典型的系統(tǒng)圖,分為單母線系統(tǒng)和雙母線系統(tǒng)兩種類型。
從圖3可以看出,精密配電柜的一個分支回路或是兩個分支回路對應一個機柜。精密配電柜可以監(jiān)測每一個分支回路的額定電流、實際電流以及電流百分比,具體見精密配電柜的液晶監(jiān)控顯示,如圖4所示。同時精密配電柜具有支路負載兩段的閾值報警功能,比如說單機柜功率按照4kVA進行預設定,對應的單機柜*大電流為18A,這時可以選擇25A的分支開關,當負載電流達到分支開關的60%時,系統(tǒng)報警;當負載電流達到分支開關的80%時,系統(tǒng)還可以進行報警,而且60%和80%的閾值點可以通過液晶監(jiān)控屏幕進行修改(見圖5)。
圖3兩類母線系統(tǒng)
圖4監(jiān)視的電流讀數(shù)
圖5過載報警
通過以上介紹,知道精密配電產(chǎn)品可以很好地解決機房機柜電功率預設定的問題,而且通過后臺的機房監(jiān)控系統(tǒng),可以將任意的兩個支路電流進行疊加,從而避免了機柜上安裝兩個電流表的弊病。
2精密配電柜的強大功能
安全管理功能
全面的電源管理功能,將配電系統(tǒng)納入機房監(jiān)控系統(tǒng),監(jiān)測內容豐富。對配電母線可以監(jiān)測三相輸入電壓、電流、頻率、總功率、有功功率、功率因數(shù)、諧波百分比、負載百分比等。同時還可以監(jiān)測所有回路(包括每一個輸出支路)斷路器電流、開關狀態(tài)、運行負載率等,使用戶對機房配電系統(tǒng)運行狀況一目了然,也便于用戶及早發(fā)現(xiàn)安全隱患,有效回避風險。
(2)運營成本管理功能
精密配電產(chǎn)品實時偵測每一服務器機架的運營成本,精確計算及測量每一服務器機柜、每一路開關的用電功率和用電量。通過后臺監(jiān)控系統(tǒng)可以分月度、季度、年度進行報表統(tǒng)計。
(3)記錄及報警功能
精密配電產(chǎn)品支持歷史記錄功能,支持豐富的報警功能,包括主路的過壓、欠壓、缺相、掉電、過流、超高閾值、超低閾值、開關斷開,以及系統(tǒng)的報警等。
(4)輕松納入機房監(jiān)控系統(tǒng)
精密配電產(chǎn)品提供RS232/485或SNMP多種智能接口通信方式,可以納入到機房監(jiān)控系統(tǒng)中,其所有信息通過一個接口上傳,系統(tǒng)更加可靠,節(jié)省監(jiān)控投資。液晶監(jiān)控面板可以保存1000條報警信息,每個報警都有開始和結束的時間,便于故障分析。其報警類型和顯示形式如圖6和表2所示。
圖6報警類型表2報警類型
3精密配電柜的選擇與使用
隨著IT用戶對配電可管理性的要求越來越高,精密配電產(chǎn)品應用的場合越來越多。其規(guī)格一般有20kVA、40kVA、60kVA、80kVA、100kVA、120kVA等六種規(guī)格。精密配電產(chǎn)品根據(jù)不同的場地需求,可選用單母線系統(tǒng)或者雙母線系統(tǒng)。其支路斷路器可以選擇固定式斷路器,也可以選擇熱插拔可調相斷路器。支路斷路器容量有16A、25A、32A、63A,單極或三極可選。當分支回路選擇熱插拔可調相斷路器時,系統(tǒng)不斷電即可進行檢修、擴容,同時不用改變后端的電纜接線就可進行三相負載的調平衡,非常靈活方便。通過圖7看到,只需要將開關拔下,重新調整開關后端的撥動開關到相應的位置,再重新將開關安裝到導軌上,就可
以很方便地調整機房的三相負載平衡。
為了解決機房的零地電壓問題,精密配電產(chǎn)品還可以內置隔離變壓器。在目前的機房工程投標中,招標方甚至會提出“零地電壓小于1V或小于2V”的指標。降低零地電壓有很多措施,這些措施都可以不同程度的降低零地電壓,但在工程實踐中,都不敢保證目前有些用戶提出的“保障IT設備的輸入零地電壓差小于2V”的要求。如果要達到上面的要求,*可靠的措施就是在IT負載前端加隔離變壓器,并將隔離后的中性線接地(見圖8、圖9)。如果采用精密配電柜做電源列頭柜,可以使IT負載輸入端零地電壓降低到小于0.5V的水平,從而*有效地保證了IT負載的良好供電環(huán)境。
圖7熱插拔開關圖8隔離變壓器
圖9隔離變壓器系統(tǒng)圖
4安科瑞AcrelEMS-IDC數(shù)據(jù)中心綜合能效管理系統(tǒng)
4.1平臺組成
安科瑞電氣緊跟數(shù)據(jù)中心能效、資源利用率和可用性,提高運維效率并降低運維成本。
AcrelEMS數(shù)據(jù)中心的能源管理提供的監(jiān)測和控制,主要分為電力監(jiān)控、動環(huán)監(jiān)控、能耗統(tǒng)計分析(能源管理)、蓄電池監(jiān)控、精密配電監(jiān)控、智能母線監(jiān)控、智能照明、消防相關的子系統(tǒng)。
4.2平臺拓撲圖
4.3精密配電管理系統(tǒng)解決方案
系統(tǒng)可以展示精密配電柜內進線和饋線回路電氣參數(shù),包括電流電壓功率電能以及開關狀態(tài),并可以對數(shù)據(jù)進行報警設置和分級,數(shù)據(jù)取自精密配電柜測量模塊。
5產(chǎn)品選型
名稱 | 圖片 | 型號 | 功能 |
精密配電柜 |
| ANDPF | 電源分配列柜。為IT機柜提供網(wǎng)絡布線傳輸服務和配電管理。 分為交流和直流列頭柜兩類。 |
主路進線監(jiān)測模塊 |
| AMC100-ZA | 用于交流列頭柜內進線回路的電參量、開關狀態(tài)、溫濕度等數(shù)據(jù)采集。 |
主路進線監(jiān)測模塊 |
| AMC100-ZD | 用于直流列頭柜內進線回路的電參量、開關狀態(tài)、溫濕度等數(shù)據(jù)采集。 |
支路出線監(jiān)測模塊 |
| AMC100-FAK48 | 用于交流列頭柜內出線回路的電參量、開關狀態(tài)、溫度等數(shù)據(jù)采集。 |
支路出線監(jiān)測模塊 |
| AMC100-FAK30 | 用于交流列頭柜內出線回路的電參量、開關狀態(tài)、溫度等數(shù)據(jù)采集。 |
支路出線監(jiān)測模塊 |
| AMC100-FDK48 | 用于直流列頭柜內出線回路的電參量、開關狀態(tài)、溫度等數(shù)據(jù)采集。 |
支路出線監(jiān)測模塊 |
| AMC100-FDK30 | 用于直流列頭柜內出線回路的電參量、開關狀態(tài)、溫度等數(shù)據(jù)采集。 |
支路出線監(jiān)測模塊 |
| AMC100-KD48 | 干接點,監(jiān)測A+B共48分路的開關量狀態(tài)、1路RS485通訊。 |
支路出線監(jiān)測模塊 |
| AMC100-KD30 | 干接點,監(jiān)測A+B共30分路的開關量狀態(tài)、1路RS485通訊。 |
支路出線監(jiān)測模塊 |
| AMC100-FT48 | 1路RS485通訊、48路溫度測量。 |
支路出線監(jiān)測模塊 |
| AMC100-FT30 | 1路RS485通訊、30路溫度測量。 |
主路絕緣監(jiān)測模塊 |
| AMC100-ZJY | 監(jiān)測A+B獨立2路主母線絕緣。 |
支路絕緣監(jiān)測模塊 |
| AMC100-FJY | 監(jiān)測48支路絕緣。 |
電流互感器 |
| AKH-0.66-W | 用于列頭柜進出線回路電流采集。 |
觸摸顯示屏 |
| ATP007kt | 實時顯示精密配電柜進出線的電壓、電流、功率、電能、電能質量、開關狀態(tài)等。 |
6小結
UPS配電系統(tǒng)作為新一代數(shù)據(jù)中心電氣設計及應用的重要發(fā)展方向。
7參考文獻
[1]朱利偉.數(shù)據(jù)中心機房精密配電解決方案
[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.5版
作者簡介:韓歡慶,男,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司,主要從事數(shù)據(jù)中心的設計與應用。