數據中心的能源管理和供配電設計以及監(jiān)控產品選型

發(fā)布時間： 2022-09-16　　點擊次數： 839次

王晶晶

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：近年來，隨著數據中心的迅猛發(fā)展，數據中心的能耗問題也越來越突出，有關數據中心的能源管理和供配電設計已經成為熱門問題，高效可靠的數據中心配電系統(tǒng)方案，是提高數據中心電能使用效率，降低設備能耗的有效方式。結合相關技術規(guī)范分析某數據中心新舊配電方案的利弊，為新型模塊化機房的設計提供參考。

關鍵詞：數據中心末端配電列頭柜

1概述

伴隨科技的發(fā)展，數據中心的數量、規(guī)模、功率密度不斷增加，建設等級不斷提高，而配電系統(tǒng)作為數據中心重中之重的環(huán)節(jié)，斷電或低質量的供電都可能造成服務器宕機從而造成損失。如何優(yōu)化設計提高數據中心供電的安全可靠性，以確保電子信息系統(tǒng)不間斷穩(wěn)定運行，成為數據中心設計者面臨的重要課題。對比傳統(tǒng)供配電方案，是否安全經濟、運行更穩(wěn)定的供電方案是設計者在意的問題。

2數據機房末端配電方案

2.1項目概況

某數據中心總建筑面積為1906.24m2，其中數據中心總建筑面積為210.6m2，包括1F數據機房、1F通信機房。功能區(qū)域包括主機房（機房、通信機房）、管理區(qū)（辦公室、互聯(lián)網設備間等）和輔助用房。

2.2 傳統(tǒng)配電方案一

10kV高壓電源分別由2路不同變電站市電引來，高壓和低壓不聯(lián)絡，第三電源由動力中心柴油發(fā)電機引來，主備用電源和發(fā)電機電源在變壓器出線處切換，保證數據中心用電設備可靠用電?？紤]單臺發(fā)電機容量遠遠小于2500kW，且發(fā)電機臺數也未達到10臺以上，故選用0.4kV低壓發(fā)電機組。0.4kV發(fā)電機組中性點應采用直接接地方式，且發(fā)電機星形點之間連接的導體應保證絕緣。數據中心共設2套400kVAUPS系統(tǒng)，組成2N容錯型系統(tǒng)。雙回路、雙輸出柜可為數據中心電子信息設備、工位插座供電。UPS系統(tǒng)的蓄電池可為全部一級負荷提供15min的持續(xù)供電。數據中心的服務器單機負荷按照3kW考慮，負荷不超過4kW。為避免數據中心UPS在電源切換過程中故障影響重要負荷的正常工作，市電與柴油發(fā)電機的切換開關ATS應采用PC級且中性線重疊切換的四級開關。

2.3 新型供配電方案二

隨著技術創(chuàng)新，綠色節(jié)能理念的倡導，國際TGG組織提出了數據中心電力使用效率的衡量指標PUE。PUE是數據中心消耗的所有能源與IT負載使用的能源之比，是DCIE的反比。PUE=數據中心所有設備能耗/IT設備能耗，PUE是一個比值，基準是2，越接近1表明能效水平越好，代表一個數據中心的綠色化程度越高。

通過大量數據分析得出高壓直流（High?voltagedirectcurrent，HVDC）供配電系統(tǒng)、交直流一體供配電系統(tǒng)、UPS+HVDC的工作效率較高，能提高數據中心節(jié)能指標。

3新老供配電系統(tǒng)方案對比

UPS供電系統(tǒng)的輸出為工頻，濾波損耗較大，HVDC為高頻濾波且占地面積更小。UPS的電池在輸入端，如果UPS本身發(fā)生故障，負載依然會發(fā)生停電；而HVDC的電池在輸出端，即使HVDC本身發(fā)生故障，電池仍然可以給負載供電，保障不間斷供電。UPS系統(tǒng)供電系統(tǒng)要比HVDC供電系統(tǒng)中間環(huán)節(jié)多，HVDC蓄電池直接和母線相連，省去了逆變環(huán)節(jié)，而每多一級中間環(huán)節(jié)就會導致變換效率降低，從而導致能耗增加。

4安科瑞針對HVDC方案推出的解決方案

安科瑞公司AMC16Z系列直流精密配電監(jiān)控裝置是專門針對于數據中心服務器電源管理設計的測量裝置。該裝置設計小巧，能夠對A+B兩路進線和192路出線的全電參量參數、輸入輸出開關及防雷器狀態(tài)等實時監(jiān)測，所有測量通道的告警閾值均可單獨設定，出線越限事件立即觸發(fā)系統(tǒng)聲光告警，并且可以搭配絕緣檢測模塊，可以檢測直流系統(tǒng)母線及支路的絕緣狀態(tài)進行在線實時的監(jiān)測與管理，在傳統(tǒng)儀表的體積上實現(xiàn)了監(jiān)控回路的高度集成。

4.1產品型號