張巧玉

（安科瑞電氣股份有限公司  上海  嘉定 201801）

    引言

數(shù)據(jù)中心是一個(gè)聚集了大量服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及配套UPS、精密空調(diào)等設(shè)備的IT設(shè)備場(chǎng)所，是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的集中處理、存儲(chǔ)、傳輸、交換和集中管理等業(yè)務(wù)的服務(wù)平臺(tái)。從物理層次看，數(shù)據(jù)中心主要由IT設(shè)備、配電系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)三部分組成。IT設(shè)備用于數(shù)據(jù)處理(服務(wù)器)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(存儲(chǔ)設(shè)備)以及通訊(網(wǎng)絡(luò)設(shè)備)，是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心功能的核心部分；配電系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)IT設(shè)備系統(tǒng)的正常運(yùn)行的保障。配電系統(tǒng)用于提供穩(wěn)定的供電電源，實(shí)現(xiàn)直流一交流轉(zhuǎn)換，并確保為IT設(shè)備提供可靠、高質(zhì)量的電源；供電電源質(zhì)量的好壞直接會(huì)影響到IT設(shè)備的安全運(yùn)行，空調(diào)系統(tǒng)確保IT設(shè)備在正常的溫度和濕度下工作。

1 數(shù)據(jù)中心用電規(guī)模及特點(diǎn)

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)各行業(yè)業(yè)務(wù)處理對(duì)信息技術(shù)的依賴(lài)不斷增加，國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)逐漸擴(kuò)大，投資規(guī)�？焖僭鲩L(zhǎng)，對(duì)用電的需求也逐年增加，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)中心用電情況的分析，我們發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心用電主要呈現(xiàn)以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1.1 數(shù)據(jù)中心用電可靠性是數(shù)據(jù)中心核心要求，需要完備的故障處理機(jī)制保證其可靠穩(wěn)定的運(yùn)行。所以在數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)中，除了正常的配電系統(tǒng)中采取的雙回路獨(dú)立電源供電之外，還在數(shù)據(jù)中心配備事故備用柴油機(jī)發(fā)電機(jī)、大容量UPS等，同時(shí)在數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)故障處理機(jī)制方面，會(huì)考慮到供電電源失電、母線(xiàn)故障、開(kāi)關(guān)跳閘和開(kāi)關(guān)柜動(dòng)等一系列非正常情況下如何最大限度地滿(mǎn)足設(shè)備用電可靠性的要求。

1.2 數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)較一般建筑配電系統(tǒng)更加復(fù)雜，正是由于以上用電可靠性的特點(diǎn)，所以在與一般建筑配電系統(tǒng)相比，數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)增加了柴油發(fā)電機(jī)、大容量UPS等，使得其結(jié)構(gòu)上也更加復(fù)雜。

1.3 數(shù)據(jù)中心用電呈現(xiàn)大規(guī)模、高密度的趨勢(shì)，數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為新的“電老虎”，根據(jù)美國(guó)環(huán)保署報(bào)告，2011年美國(guó)的數(shù)據(jù)中心全年累計(jì)耗電1000億kwh，占全美當(dāng)年總耗電量的1.5%，電費(fèi)約74億美元，全球數(shù)據(jù)中心耗電量同樣驚人，據(jù)IDC報(bào)告，2005年全球數(shù)據(jù)中心的耗電量是全球用電量的0.8%，同時(shí)單個(gè)已經(jīng)上升到萬(wàn)千瓦級(jí)別，數(shù)據(jù)中心的大規(guī)模發(fā)展、高密度的發(fā)展，這樣就會(huì)增加數(shù)據(jù)中心配電柜要求。

2 數(shù)據(jù)中心用電管理解決方案

根據(jù)以上數(shù)據(jù)中心的用電規(guī)模及特點(diǎn)，數(shù)據(jù)中心用電管理顯的尤為重要，一套合理的解決方案不僅可以保障數(shù)據(jù)中心用電安全，還可以大大提高數(shù)據(jù)中心用電能效，下圖為常見(jiàn)數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)圖，大致可分為電源自動(dòng)控制系統(tǒng)、精密配電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和精密配電柜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)都會(huì)呈現(xiàn)不同的用電特點(diǎn)。針對(duì)不同控制系統(tǒng)，我們將采取不同解決方案。

    圖1數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)圖

2.1 電源自動(dòng)控制系統(tǒng)

本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)按照不同設(shè)計(jì)要求，在不同場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)電源之間的切換控制功能，為數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的供電電源，我們采用電力監(jiān)控系統(tǒng)Acrel-2000，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)中低壓柜上的保護(hù)測(cè)控裝置、多功能電力儀表、溫控儀、直流屏以及其他各種能通過(guò)通訊接口或者脈沖、模擬量等方式接入監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控，本系統(tǒng)中，主要采用的是電能質(zhì)量分析儀表APMD系列和AM5微機(jī)保護(hù)裝置作為測(cè)控裝置，APMD系列集成了全部電力參數(shù)的測(cè)量，同時(shí)它具有多種外圍接口功能可供用戶(hù)選擇，帶有RS485通訊接口，采用MODBUS-RTU協(xié)議可滿(mǎn)足通訊聯(lián)網(wǎng)管理的需要，帶開(kāi)關(guān)量輸入和繼電器輸出可實(shí)現(xiàn)斷路器開(kāi)關(guān)的“遙信”和“遙控”的功能，非常適合于實(shí)時(shí)電力監(jiān)控系統(tǒng)，還可選配大容量的SD卡用于保存各種故障信息和多達(dá)200條的SOT事件記錄。AM5系列微機(jī)保護(hù)裝置對(duì)供配電系統(tǒng)提供不間斷保護(hù)，一旦有故障發(fā)生、裝置能在40ms內(nèi)斷開(kāi)故障回路，保護(hù)一次設(shè)備和非故障回路正常運(yùn)行，避免事故擴(kuò)大。針對(duì)除邏輯滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求之外，系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠是該級(jí)系統(tǒng)的核心要求，為滿(mǎn)足系統(tǒng)控制高穩(wěn)定可靠性，我們還可通過(guò)控制實(shí)現(xiàn)的硬件和軟件方面通過(guò)一系列措施提高系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性，主要包括：

硬件措施：

1.改進(jìn)安裝環(huán)境；

2.提升電源質(zhì)量，系統(tǒng)可靠接地；

3.通過(guò)硬件電路對(duì)輸入/輸出信號(hào)進(jìn)行防錯(cuò)處理；

4.通過(guò)硬件電路對(duì)輸入/輸出回路進(jìn)行保護(hù)。

軟件措施：

1.增加互鎖邏輯，防止誤操作；

2.利用計(jì)時(shí)器，過(guò)濾偽輸入信號(hào)和干擾信號(hào)；

3.跟蹤現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的動(dòng)作時(shí)間，保護(hù)設(shè)備安全；

4.增加鎖定邏輯，提高系統(tǒng)對(duì)設(shè)備故障的判斷能力；

5.設(shè)置停電記憶功能，保護(hù)數(shù)據(jù)安全。

2.2 精密配電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

精密配電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包含低壓配電柜和UPS，根據(jù)低壓配電柜特點(diǎn)，我們公司推出了以AMC16Z為主體模塊的數(shù)據(jù)中心電源管理系統(tǒng)軟件，該模塊可監(jiān)測(cè)測(cè)量三相總進(jìn)線(xiàn)的母線(xiàn)電壓+1路三相進(jìn)線(xiàn)的電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、有功電能、無(wú)功電能+21路單相出線(xiàn)（7路三相）的電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、有功電能、無(wú)功電能+1路開(kāi)關(guān)量輸出+1路RS485通訊+21路有源開(kāi)關(guān)量輸入（AC220V）+1路無(wú)源開(kāi)關(guān)量輸入。通過(guò)安裝于前面板上的顯示終端可查看進(jìn)出線(xiàn)的測(cè)量數(shù)據(jù)和開(kāi)關(guān)狀態(tài)，并可設(shè)定設(shè)備的參數(shù)及整定值等，所有的數(shù)據(jù)可通過(guò)RS485口連接到后臺(tái)配電管理系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)精密配電的集中監(jiān)測(cè)。再配合能效管理軟件，可對(duì)配電進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

2.3 精密配電柜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

考