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全面掌控數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)

時間:2022/7/21閱讀:561
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安科瑞技術(shù)支持,可聯(lián)系微信acrellm

摘 要:數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)是為機房內(nèi)所有需要動力電源的設(shè)備提供穩(wěn)定、可靠的動力電源支持的系統(tǒng);是數(shù)據(jù)中心日常運維的重大支出之一,在數(shù)據(jù)中心,供配電系統(tǒng)相當于一個人的“心臟和血管",負責把能量輸送到系統(tǒng)的每一臺設(shè)備。一旦供配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障,會導致IT設(shè)備斷電宕機,產(chǎn)生經(jīng)濟損失和社會影響。故數(shù)據(jù)中心運維人員和管理者對數(shù)據(jù)中心的供配電系統(tǒng)是否正常運行尤為關(guān)注。

關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)中心;供配電系統(tǒng);配電監(jiān)控;能效管理;

1數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)架構(gòu)

說到數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng),就不得不談系統(tǒng)架構(gòu),關(guān)于數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)架構(gòu),GB50174 - 2017《數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》在附錄“電氣"中規(guī)定:A數(shù)據(jù)中心應(yīng)滿足容錯要求,可采用2N系統(tǒng),也可采用其他避免單點故障的系統(tǒng)配置。

A數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)主要有3種架構(gòu):2N、DR、RR。

1.1 2N系統(tǒng)

由兩個供配電單元組成,每個單元均能滿足全部負載的用電需要,兩個單元同時工作,互為備用。

正常運行時,每個單元向負載提供50 % 的電能,當一個單元故障停止運行時,另一個單元向負載提供100 % 的電能。



這種多電源系統(tǒng)冗余的供電方式,克服單電源系統(tǒng)存在的單點故障瓶頸,增加了供電系統(tǒng)可靠性。但是由于設(shè)備配置多、成本高,通常情況下效率比N+X系統(tǒng)低。

1.1 DR系統(tǒng)

DR是Distribution Redundancy的簡稱,意思是分布冗余。

由N(N≥3)個配置相同的供配電單元組成,N個單元同時工作。將負載均分為N組,每個供配電單元為本組負載和相鄰負載供電,形成“手拉手"供電方式。

正常運行情況下,每個供配電單元的負荷率為66%。當一個供配電系統(tǒng)發(fā)生故障,其對應(yīng)負載由相鄰供配電單元繼續(xù)供電。



1.3 RR系統(tǒng)

RR是Reserve Redundancy的簡稱,意思是后備冗余。

由多個供配電單元組成,其中一個單元作為其它運行單元的備用。當一個運行單元發(fā)生故障,通過電源切換裝置,備用單元繼續(xù)為負載供電。



2數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)組成

這里我們說的“數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)"是從電源線路進用戶起經(jīng)過高/低壓供配電設(shè)備到負載止的整個電路系統(tǒng),將主要包括市電引入、變電站、高壓配電設(shè)備——高壓變配電系統(tǒng)、柴油發(fā)電機系統(tǒng)、自動轉(zhuǎn)換開關(guān)系統(tǒng)、輸入低壓配電系統(tǒng)、不間斷電源系統(tǒng)、列頭柜/母線槽配電系統(tǒng)和機架配電系統(tǒng)。



2.1高壓變配電系統(tǒng)

主要是將市電通過該變壓器轉(zhuǎn)換成380V,供后級低壓設(shè)備用電。常規(guī)情況下,數(shù)據(jù)中心主要采用市電配電,一般可靠性要求數(shù)據(jù)中心引入兩路市電電源,每一路市電電源的供電容量,都需要*數(shù)據(jù)中心的全部電力需求,兩路電源負荷設(shè)備輸入端自動切換,正常時同時供電運行。

2.2柴油發(fā)電機系統(tǒng)

主要用作后備電源,一旦市電失電,迅速啟動為后級低壓設(shè)備提供備用電源。

2.3自動轉(zhuǎn)換開關(guān)系統(tǒng)

主要是自動完成市電與市電或市電與柴油發(fā)電機之間的備用切換。

2.4輸入低壓配電系統(tǒng)

主要作用是電能分配,將前級的電能按照要求、標準與規(guī)范分配給各種類型的用電設(shè)備,如UPS、空調(diào)、照明設(shè)備等。

2.5不間斷電源系統(tǒng)

不間斷電源UPS,是一種將蓄電池與主機相連接,通過主機逆變器等模塊電路將直流電轉(zhuǎn)換成市電(交流電)的系統(tǒng)設(shè)備。主要作用是電能凈化、電能后備,為IT負載提供純凈、可靠的用電保護。在數(shù)據(jù)中心,UPS一般采用一用一備容錯配置,且任何一路都可以帶起整個核心負載。

2.6列頭柜/小母線系統(tǒng)

主要作用是將UPS輸出電能的進行分配,將電能按照要求與標準分配給各種類型的IT設(shè)備。

2.7機架配電系統(tǒng)

主要作用是機架內(nèi)的電能分配,通常是采用PDU來實現(xiàn)機架內(nèi)服務(wù)器等IT設(shè)備的電能分配。

3安科瑞為數(shù)據(jù)中心供配電提供整體解決方案

3.1方案組成

安科瑞電氣緊跟數(shù)據(jù)中心發(fā)展形式,推出數(shù)據(jù)中心AcrelEMS-IDC綜合能效解決方案,集成了變配電監(jiān)測、電源備自投、電氣接點測溫、智能照明控制、電能質(zhì)量監(jiān)測及治理、蓄電池在線監(jiān)測、列頭柜監(jiān)控、智能母線監(jiān)控以及消防監(jiān)控等多種子系統(tǒng)功能,能夠幫助用戶實時掌握數(shù)據(jù)中心的運行情況,保障數(shù)據(jù)中心安全可靠的運行,輔助運維團隊提升數(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。



3.2功能介紹

1)系統(tǒng)主頁

展示當前數(shù)據(jù)中心總能耗,動力能耗,空調(diào)能耗,及其他能耗并且計算出當前數(shù)據(jù)中心實時PUE值,通過儀表盤形式直觀展示。



2)變電站綜自

對數(shù)據(jù)中心變電站實時監(jiān)控,并在一次圖顯示配電系統(tǒng)當前遙測、遙信數(shù)據(jù)和狀態(tài)。

在變配電過程中的各場景,安科瑞可以提供各類硬件產(chǎn)品。如AM系列微機保護裝置、APView電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、APF&SVG電能質(zhì)量治理裝置、ANDPF精密配電列頭柜、ARCM電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、ASL系列智能照明控制等產(chǎn)品。



3)電力監(jiān)控

電力監(jiān)控云平臺針對供配電系統(tǒng)的特點,對35KV及以下供配電實施整體化的實時監(jiān)控,對電網(wǎng)的安全運行提供現(xiàn)代化手段,可實現(xiàn)無人值守。




4)電能質(zhì)量監(jiān)測

電能質(zhì)量在線監(jiān)測,可以監(jiān)測電流和電壓諧波畸變率、電壓暫升暫降暫中斷等暫態(tài)事件記錄、ITIC容忍曲線等。



5)分布式光伏

對逆變器運行和電站進行監(jiān)測,對電站發(fā)電進行統(tǒng)計和分析。



6)UPS監(jiān)測

系統(tǒng)采集UPS輸入、輸出端和旁路三相電壓、電流、有功功率、功率因數(shù)頻率,同時監(jiān)測UPS溫度、蓄電池電壓、當前負載下的剩余時間等數(shù)據(jù)。



7)蓄電池監(jiān)測

展示單體電池電壓、內(nèi)阻和溫度,預(yù)測電池帶載時剩余時間,每節(jié)電池數(shù)據(jù)均可以設(shè)置異常報警,及時發(fā)現(xiàn)蓄電池異常。



8)列頭柜監(jiān)測

系統(tǒng)可以展示精密配電柜內(nèi)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(guān)狀態(tài),并可以對數(shù)據(jù)進行報警設(shè)置和分級,數(shù)據(jù)取自精密配電柜測量模塊。



9)母線槽監(jiān)測

系統(tǒng)可以展示智能小母線的始端箱和插接箱電氣參數(shù),包括電流電壓、開關(guān)狀態(tài)、插接點溫度,并對數(shù)據(jù)進行報警設(shè)置和分級。



10)能源分布

通過平面圖顯示數(shù)據(jù)中心能源分布,設(shè)備分布情況,并顯示設(shè)備能耗數(shù)據(jù),點擊平面圖上設(shè)備可以進入具體設(shè)備監(jiān)控界面。



11)能耗分析

顯示電能消耗日/月/年報表,并可對具體回路選擇曲線圖、餅圖進行展示。對數(shù)據(jù)中心用電數(shù)據(jù)進行同比、環(huán)比分析比較,查看用電趨勢。



12)環(huán)境監(jiān)測

監(jiān)測數(shù)據(jù)中心溫濕度、開關(guān)門、水浸、煙霧、噪聲、氣體濃度狀態(tài)等參數(shù)。曲線圖直觀明了,同時支持歷史數(shù)據(jù)查詢。



13)空調(diào)監(jiān)測

系統(tǒng)可監(jiān)測精密空調(diào)的回風溫濕度,出回水溫度,并可以設(shè)定精密空調(diào)的溫濕度,達到更好的控制效果。



14) 智能照明

用戶可通過控制面板、人體感應(yīng)、照度感應(yīng)、微波感應(yīng)、上位機系統(tǒng)、觸摸屏、手機、平板端等多種控制終端實現(xiàn)靈活多樣的智能化控制。



15)電氣安全

電氣接點溫度實時監(jiān)測,斷路器觸頭、觸臂、母排和線纜連接等位置安裝無線測溫傳感器監(jiān)測接點溫度,便于提前發(fā)現(xiàn)溫度異常導致的事故。



16)消防監(jiān)控

智慧消防管理云平臺是在智慧安全用的基礎(chǔ)上,增加了火報系統(tǒng),智慧煙感和智慧消防用水等設(shè)備和系統(tǒng)。實現(xiàn)火災(zāi)預(yù)防、火情報警和聯(lián)動控制等功能。



17)故障報警

報警事件分為四級,通過列表顯示各類報警事件數(shù)量,通過柱狀圖顯示逐日報警數(shù)量,提供報警總數(shù)以及增長趨勢。



18)運維管理

運維管理功能,可針對數(shù)據(jù)中心各主要設(shè)備進行巡檢派工,消缺,搶修等維護工作。

5結(jié)語

數(shù)據(jù)中心建設(shè)正朝著規(guī)模化、科學化、集中化、綠色化方向發(fā)展,在此背景下安科瑞希望能夠如何通過AcrelEMS-IDC綜合能效管理系統(tǒng)幫助數(shù)據(jù)中心建設(shè)者管理者保障數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定、安全、持續(xù)運行。

【參考文獻】

  1. 李慶杰,許志紅.封閉式母線槽溫濕度智能檢測系統(tǒng)[J]低壓電器,2012,12.

[2] 方黎明.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的新一代智能母線系統(tǒng)[J].電氣智能化,2019(05):89-91.

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.05版.


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