1数据中心传统的IT设备配电模式

1.1传统配电模式简介

      在数据中心中传统的配电模式中，IT机房采用列头柜从总配受电，然后通过不同的开关回路，用电缆经地板下的电缆桥架分配给各个机柜，是典型的放射式供配电系统。列头柜的配电模式特点是各负荷独立受电，当单台设备发生故障时，其影响范围只局限于本身，而不会影响到其他回路，能够满足国家现行设计规范对重要用电负荷的相关技术要求。

1.2传统配电模式存在的问题

在早些时候，由于相关技术不够成熟，数据中心建设和规划过程中并未考虑到高功率密度的单机柜需求，传统的列头柜配电模式足以支撑1~3kW单机柜功率密度的需求。

2小母线配电模式及其优势

2.1小母线配电模式简介

      小母线配电模式，就是利用高载流量的母线槽取代传统的列头柜+线缆的配电模式，直接由母线本体的插接口接出供电回路至服务器机柜。如图1所示，在IT机房内，通过在机柜上方安装小母线，然后从母线的插接口引出分支回路连接至机柜的配电模块，无需占据地板下方空间。

图1

      如图2所示，小母线由始端箱母线槽、T型件、连接件、母线直线段、吊装件、末端盖、转弯件和分接单元等部件组成，每个部件承担不同的功能。端口母线槽在整条母线的初始位置，用于和上端总配电柜引来的电缆或母线相连接；连接件负责直线段、端口母线槽、T型件及转弯件等部件的相互连接作用；直线段又可以分为馈线段和插接段，馈线段用于传导电能，插接段用于连接分接单元；吊装件在与母线支吊架连接时起到作用，便于安装；末端盖保持母线末端的封闭性，防止进入灰尘、水分等；由于母线槽不便弯曲，需借助于转弯件和T型件来达到转弯和分流的目的；分接单元又叫做母线插接箱，用于小母线和列头柜的连接。

图2小母线的组成部分

2.2小母线的优势

      小母线的应用，从某些程度上避免了传统列头柜配电模式的弊端，在新的数据中心建设形势下，有着巨大的优势。

      1)安装方便、可靠性高

      与架空地板下走线方式需铺设电力桥架和成百上千条电缆线相对比，小母线的安装既不需要在空间狭小的地板下进行，又节约了大量的分支电缆敷设及电缆头的制作工作，预制化的产品到场直接对接安装，其安装方式简单又省时省力。

      2)使用寿命较长

      使用年限方面，由于传统的配电模式中，列头柜寿命一般在10-15年之间，不利于系统定运行。而小母线的使用寿命一般可达40年，可以更好地与建筑使用年限相匹配，而不用频繁更换设备、下架信息系统服务器，可摆脱传统列头柜配电模式末端电力调整的不连续性、工程化和周期长等问题。

      3)安装检修方便、配电灵活

      相对于固定配电模式的列头柜，小母线可根据机柜实际负载大小进行灵活分配。在安装小母线时，可以预留一定的插接口，以便后续容量调整、容量增加。当需要扩容时，只需要增加或更换插接箱即可。

      4)后继成本低，可提升数据中心的可用性

      后继成本低体现在节约建设工程造价和运维花费两个方面，一方面，小母线使用寿命长、扩容改造方便，降低了后期机房改造的工程建设成本；另一方面，日常运维时，检查及检修方便，节省人力并大大降低平均可修复时间，提升数据中心的可用性。

3安科瑞精密配电及监控系统解决方案

3.1概述

      随着数据中心的迅猛发展，数据中心的能耗问题也越来越突出，有关数据中心的能源管理和供配电设计已经成为热门问题，有效可靠的数据中心配电系统方案，是提高数据中心电能使用效率，降低设备能耗的有效方式。

3.2应用场所

      适用于运营商、金融、政府、互联网、企业等数据中心

3.3系统结构

      1）交流

      2）直流

3.4系统功能

      1）主页

      开机进入主页，包含进线参数、开关状态、出线参数、报警查询等功能，按按钮可进入各功能界面查看。

      2）进线参数监测

      监测主路的三相电压、电流、系统频率；各项及总的有功功率，无功功率，视在功率，功率因数，有功电能、无功电能；电流、电压不平衡度；电流、电压谐波含量；需量。

      3）出线参数监测

      分支回路的电压、电流、有功功率、有功电能、功率因数额定电流设置、各相电流值；负载百分比；需量。

      4）开关状态

      左侧一列为主路开关状态，主路跳闸SD状态、主路防雷开关状态、主路防雷故障点状态，默认为无源检测点，分闸为绿色，合闸为红色。主路右侧的皆为支路开关状态；默认为有源检测点，合闸为红色，分闸为绿色。

      5）报警查询

      当前报警界面可查看实时报警和历史报警；开关量动作告警；任意数据的定时存储；进线过电流2段阀值越限告警，可任意设定告警值；进线过压、欠压、缺相、过频率、低频率越限告警;声光告警功能。

3.5系统硬件配置

4安科瑞智能母线监控解决方案

4.1概述

      数据中心IT服务器配电传统采用精密配电柜，占用空间较大，配电线缆多，新增设备不便，为了节省面积，智能小母线方案由于不占用机房面积、可按需灵活插拔，受到很多数据中心的青睐，被越来越多的应用。

      安科瑞智能母线监控产品分为交流和直流母线监控两类，包括始端箱监测模块、插接箱监测模块以及触摸屏，另外还可以搭配母线槽连接器红外测温模块用于监测母线槽的运行温度，确保母线槽配电安全。通过标准网线手拉手简单组网，可以实现任意插接箱检修或更换时不影响其他在线运行的插接箱的数据上传通讯。

4.2应用场所

      适用于运营商、金融、政府、互联网、企业等数据中心

4.3系统结构

4.4系统功能

      1)实时监测

      在主页点击数据采集按钮后，进入系统图界面：此界面显示了每个箱子的电压。

      2)基本参数界面

      显示电压、电流、功率、电能等电参数数据，在设备地址旁边的输入框输入本箱子对应的仪表地址，即可实现对箱子中仪表数据的采集。

      3)谐波数据

      通过点击“箭头”来左右切换2-63次谐波数据。

      4)需量

      显示电压、电流、功率的需量的数值及发生时间。

      5)电能查询

      电能情况可以查询上12月份的每个月用电量、上一年总用电量、本年已用电量、根据选择不同时间查询电能值。

4.5系统硬件配置

5结论

      可靠性、可维护性、经济性、可扩展性和节能环保是电力数据建设和运维的几大关键要素，供配电系统更是数据中心基础设施中的关键环节。随着电网IT信息系统快速发展，数据中心低压配电应采用具备更高可用性、更高安全性和灵活性的配电结构进行支撑。

参考文献

【1】宋伟男,邵安,朱述振,李志鹏,刘 鹏.小母线配电模式在数据中心的应用研究[J],2022,03:173-174.

【2】数据中心设计规范GB50174-2017[S].2017.

【3】数据中心解决方案样本2022.04版.