張星

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

文摘：時代的進步推動著各個行業(yè)的突飛猛進，給各個行業(yè)帶來了高新的科學技術(shù)，特別是在信息技術(shù)基礎(chǔ)上建立的數(shù)據(jù)中心自動化管理系統(tǒng)。由于資源的逐漸枯竭并未發(fā)現(xiàn)與之相對應(yīng)的替代品問題日益嚴重，節(jié)能是社會整體發(fā)展所考慮的首要因素。信息中心自動化運行管理涉及眾多的供配電系統(tǒng)，如果節(jié)能系統(tǒng)深入滲透，對國家總體資源規(guī)劃和社會環(huán)境的整體效益具有深遠的意義。

主題詞：數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計研究。

0引言

許多企業(yè)采用的數(shù)據(jù)中心自動化的運維管理是其提高整體管理效率的主要動力，因此，確保數(shù)據(jù)中心自動化運行管理功能的持續(xù)、平穩(wěn)運行是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此確保數(shù)據(jù)中心運行管理中供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，采用先進的節(jié)能措施，以降低企業(yè)的整體發(fā)展成本，提高運營效率，是業(yè)界研究的熱點問題。分析了數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)在實施節(jié)能措施過程中遇到的諸多問題，提出了相應(yīng)的解決措施，為數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)節(jié)能提供了借鑒。

1數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)能耗狀況。

數(shù)據(jù)庫運行管理的供電系統(tǒng)包括電源系統(tǒng)，輔助設(shè)備與輔助設(shè)備構(gòu)成數(shù)據(jù)中心的運行管理，以計算機為載體，依靠信息化的先進數(shù)據(jù)管理技術(shù)，數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)規(guī)模不斷擴大，與之相對應(yīng)的硬件設(shè)施數(shù)量也隨之增加，使得對電力的需求迅速增大。同時，城市在電力消費密度高的地區(qū)，數(shù)據(jù)中心的用電量占到了相當大的比重。有大量的一線城市或IDC公司(InternetDataCenter)，因特網(wǎng)數(shù)據(jù)中心)商務(wù)活動比較頻繁的地區(qū)，數(shù)據(jù)中心的運行管理耗電占總用電量的25%，即使是北京等地，也有50%以上的地區(qū)。

另外，有很多企業(yè)規(guī)模很大，數(shù)據(jù)中心的運行管理采用的是耗能很高的UPS(UninterruptiblePowerSupply，不斷電系統(tǒng))，使數(shù)據(jù)中心的能耗增加。

2設(shè)計需求

根據(jù)已有的數(shù)據(jù)分析和研究，可以得出數(shù)據(jù)中心節(jié)能設(shè)計主要考慮以下因素：

2.1根據(jù)容錯系統(tǒng)標準配置硬件設(shè)施。

在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心操作過程中，經(jīng)常由于外部電源端子和誤動拒動等問題而中斷運行，因此應(yīng)建立嚴格的容錯系統(tǒng)標準，防止此類事件的發(fā)生。

2.2不間斷電源系統(tǒng)配置。

電池應(yīng)嚴格按2N標準配置，并可連續(xù)使用至少15分鐘以上。

3數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計。

這一部分將對數(shù)據(jù)中心運行管理的電源系統(tǒng)進行敘述。

3.1評估指標。

(PowerUsageEffectiveness)電力利用效率)為數(shù)據(jù)中心供配電工作人員提供一個直觀的用電狀況，以便數(shù)據(jù)中心的供配電系統(tǒng)。數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)在不斷進步的過程中，作為其整體供配電管理工作的指導性依據(jù)而備受關(guān)注。電力供應(yīng)系統(tǒng)主要包括三個方面：IT主設(shè)備的負荷效率、空調(diào)系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)。

3.2電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

當前，企業(yè)數(shù)據(jù)中心通常采用大型服務(wù)器和小型計算機，但在使用過程中，經(jīng)常出現(xiàn)電源不穩(wěn)定影響網(wǎng)絡(luò)運行的安全，因此研究一個比較好的電源系統(tǒng)配置方案。按規(guī)范要求，將數(shù)據(jù)中心運維管理的供、配電系統(tǒng)劃分為HVDC供電、交流供配電兩種類型。

3.3HVDC供配電系統(tǒng)。

在數(shù)據(jù)中心運行管理不斷優(yōu)化的同時，業(yè)界工作者也通過大量的數(shù)據(jù)分析工作，從而得出High-VoltageDirectCurrent(HVDC)HVDC)電源分配系統(tǒng)工作效率較高，適合于現(xiàn)階段數(shù)據(jù)中心節(jié)能的需要，這將會給數(shù)據(jù)中心節(jié)能工作帶來新的發(fā)展。由于HVDC供配電系統(tǒng)的電池直接連接到服務(wù)器輸入端，無需再加設(shè)或處理，即可實現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定供電的強大優(yōu)點，而且擴容環(huán)節(jié)的后期維護更簡單易操作，并廣泛應(yīng)用。HVDC供配電系統(tǒng)的應(yīng)用，只對線路系統(tǒng)和電力的電能產(chǎn)生損失，有效地降低了PUE數(shù)據(jù)值，提高了系統(tǒng)運行的供電效率，促進了數(shù)據(jù)中心供配電中節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的進步。例如2016年，天津電力公司用戶系統(tǒng)在1個小時內(nèi)停電1小時，供電效率達到99.9%。

3.4交流電力系統(tǒng)組件。

UPS供配電系統(tǒng)在使用時，常因該系統(tǒng)負載率較低而導致供電系統(tǒng)運行中斷等問題，給整個數(shù)據(jù)中心運維管理帶來了極大的不便。通過在UPS供配電系統(tǒng)節(jié)能改造項目中引入模塊化的概念，對提高了該系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化效果起到了積極的作用。通過對UPS供、配電網(wǎng)進行模塊化改造，使冗余電力資源同時保障多個設(shè)備的正常工作；并可根據(jù)實際情況對供電能力進行優(yōu)化，使UPS供、配電網(wǎng)的工作效率和安全性大大提高，重點在于能夠有效地減少能源的過度使用，達到數(shù)據(jù)中心節(jié)能的目的。

3.5空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化。

已經(jīng)對上述數(shù)量進行了改造，空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施也要進行優(yōu)化調(diào)整，在此基礎(chǔ)上進一步提高供配電的節(jié)能效果。實際運行管理中，采用集中式冰凍水型恒溫恒濕空調(diào)，架空地面，精確下送風，充分利用自然風，提高資源的優(yōu)化配置和利用率，以降低能源過度消耗。與此同時還需要科學合理地設(shè)定機房溫度，劃分準確的區(qū)域供冷，以達到空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的目的。并且在空調(diào)的各種功能中，加濕是一項耗能很高的功能，所以可靠地取消了它，減少了空調(diào)的整體能耗，從細節(jié)上提高了整個供配電的節(jié)能效果。

4安科瑞列頭柜和監(jiān)控產(chǎn)品介紹。

在數(shù)據(jù)中心迅速發(fā)展的今天，數(shù)據(jù)中心能耗問題日益突出，對數(shù)據(jù)中心進行合理的分配方案，是提高數(shù)據(jù)中心用電效率，降低能耗的有效途徑。

AMC系列數(shù)據(jù)中心精密分配系統(tǒng)針對數(shù)據(jù)室終端設(shè)計，能綜合采集各種能量數(shù)據(jù)的智能系統(tǒng)，提供交、直流電源的配電箱的電氣參數(shù)信息，并能通過通訊將數(shù)據(jù)上傳至動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，完成了整個數(shù)據(jù)機房的實時監(jiān)控與管理，為實現(xiàn)綠色IDC提供了可靠的保障。

4.1精確的分配管理解決方案。

4.1.1交流系統(tǒng)。

1)職能要求

遠距離測量：輸入三相電壓、三相電流、有功功率、有功功率、單相電流、分路單相電壓、單相電流、有功功率；

遙信：輸入分路中的過壓/欠壓、缺相、過流、輸入與輸出分路的開關(guān)狀態(tài)，具有電流、功率、用量分析和統(tǒng)計，實現(xiàn)了電壓、電流、功率等參數(shù)越限報警功能。

2）配置方案-示意圖

配置方案

多功能儀表PZ72L-E4

電流互感器AKH-0.66-30I-XXA/5A

4.1.2直流系統(tǒng)

1)功能要求

遙測：輸入分路的電壓、電流、功率、電度；

遙信：輸入分路的過壓/欠壓，輸入分路的熔絲狀態(tài),具備電流、功率需用量分析和統(tǒng)計，實現(xiàn)電壓、電流、功率等參數(shù)的越限功能。

2)配置方案-示意圖

配置方案

多功能儀表PZ72L-DE

霍爾傳感器AHKC-F-XXA/5V開關(guān)電源SBD-30（48V）

4.2產(chǎn)品規(guī)格

說明：■為標配功能。

4.3配套附件

5安科瑞母線槽監(jiān)測產(chǎn)品介紹

5.1概述

數(shù)據(jù)中心小母線系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心末端母線供配電系統(tǒng)的俗稱。近年來，隨著數(shù)據(jù)中心建設(shè)的快速發(fā)展和更高需求，智能小母線系統(tǒng)逐漸被應(yīng)用于機房的末端配電中，具有電流小、插接方便、智能化程度高等特點，即插式插接箱給各個機柜內(nèi)的PDU分配電。始端箱和插接箱內(nèi)可設(shè)置監(jiān)測模塊，將數(shù)據(jù)上傳至動環(huán)監(jiān)控中心。

5.2 AMB智能小母線管理系統(tǒng)

1）交流系統(tǒng)功能：

遙測：三相電壓、電流、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、電纜溫度，系統(tǒng)頻率、零序電流、零地電壓、漏電流、機柜溫度、機柜濕度、開關(guān)狀態(tài)、電壓/電流諧波含量、電流/功率；

遙信：過電流2段閥值越限、過/欠壓、過功率告警、缺相、過頻率、欠頻率越限、零地電壓、零線電流、溫/濕度告警，開關(guān)狀態(tài)、開關(guān)跳閘；

2）直流系統(tǒng)功能：

遙測：電壓、電流、功率、電能、電纜溫度、漏電流、機柜溫度、機柜濕度、開關(guān)狀態(tài)、電流/功率；

遙信：過電流2段閥值越限、過/欠壓、過功率告警、缺相、溫/濕度告警，開關(guān)狀態(tài)、開關(guān)跳閘；

5.3產(chǎn)品介紹

說明：■為標配功能。

6結(jié)束語

當前，全球氣候變暖問題日趨嚴重，能源消費成為各國和公眾關(guān)注的熱點問題，各行業(yè)如何采用先進的節(jié)能減排技術(shù)來達到綠色工程的目標，成為業(yè)界關(guān)注的焦點。作為現(xiàn)代企業(yè)不可缺少的、不可缺少的運維管理工具，如何逐步扭轉(zhuǎn)傳統(tǒng)的高耗能局面，已成為當今熱門話題。新紀元以來，通過不斷創(chuàng)新，將綠色、低耗的概念逐步滲透到供、配電網(wǎng)，優(yōu)化供電、空調(diào)系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心整體節(jié)能目標，促進我國能源事業(yè)的發(fā)展。

作者簡介：

張星，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事數(shù)據(jù)中心智能小母線監(jiān)控的研發(fā)及應(yīng)用。
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　　審核編輯：鄢孟繁