母线配电在数据中心的应用

0引言

随着信息技术的发展和社会信息化水平的提高，各个行业愈加依赖于信息系统，这对信息系统安全、稳定性的运行有较高的要求。与此同时，各行业对计算及相关资源的需求依然保持持续增加的趋势，计算设备和资源数量仍需要保持快速的增长速度，以满足大数据、5G、人工智能和云计算等新兴技术发展需要。因此，在数据中心的建设过程中，限于有限的资源，提高单机柜装机的功率密度，使数据中心单位面积产生更大的价值是很有必要的。然而，单机柜功率的提高，势必会造成供电、空调等系统的压力，比如在传统配电模式供电系统中，配电线路的载流量需要大幅度提高才能满足高功率密度机柜的用电需求，这就使得配电支、干线的电力电缆线径增加，特别是对于A级数据中心，由于2N架构的需要，更是使得两倍载流量计算线径的电缆方能满足要求。再加上供电回路数量较多，这无疑加大了工程施工、运维检查、事故检修以及后期改造的难度。此外，较多的电缆堆积，会对机房气流造成一定影响，不利于IT设备的散热。因此，打破传统配电模式，驱动新型数据中心配电方式的变革势在必行。

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。此外，在A级数据中心，还采用2N架构，即两台引自不同电源的列头柜分别给同一列机柜供电，以达到一路电源故障时，另一路仍可支持所有设备正常运行的目的。

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。但随着信息科技的快速发展，业务量大幅度提升，支撑数据存储与计算的数据中心面临着巨大压力，提升单机柜密度是业内更倾向采取的措施，毕竟对于数据中心来说，提升利用效率需要的造价，远低于扩大建筑面积产生的成本。

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。同时，该产品支持热插拔，即插即用的灵活供配电方式，可以实现在带电状况下、在任何地方快速安装使用，无论是安装或检修维护，均可提升工作效率。

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。要实现数据中心的节能，首先需要监测每个用电负载，而数据中心负载回路非常的多，传统的测量仪表无法满足成本、体积、安装、施工等多方面的要求，因此需要采用适用于数据中心集中监控要求的多回路监控装置。

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。本文通过对全母线方案和传统电缆配电方案的定性和定量对比分析可以看出，全母线配电方案具有更高的灵活性，同时其具有施工周期短、使用寿命长、可重复利用等特点，增加了机房的利用率和收益，投资回收期较短，因此随着今后技术逐步成熟、成本进一步降低，可考虑逐步推广使用。

审核编辑：汤梓红