新型数据机房配电新标杆：智能小母线的应用逻辑与实战价值

引言

随着云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术的迅猛发展，数据正以前所未有的速度呈现爆炸式增长。在新冠肺炎疫情防控工作中，大数据所发挥的核心作用更是让人们深刻认识到其重要性。作为数据储存和计算的重要基础设施，加快大数据中心的建设已成为大势所趋。如今，现代数据中心正朝着大型化、高密度、绿色环保、模块化的方向不断发展。而随着 IT 技术的日新月异，以及出租机房等商业模式的兴起，数据中心在建设初期，机柜密度存在极大的不确定性，这就对其基础设施提出了更为严苛的要求 —— 必须同时具备灵活性、可靠性、经济性以及快速部署的特点。

安科瑞崔怡蒙 152-167-512-08

关键词：IDC基础设施；数据中心；智能小母线；稳定性

传统低压电缆配电方式

机房传统低压配电系统一般采用2路10 kV市电接入，经过变压器、低压配电柜分别接入不间断电源设备，再经过不间断电源输出柜连接至各个列头柜，从列头柜敷设电缆接入机柜内 PDU，可分为三级配电：变压器输出——低压配电——交流（直流）不间断电源——列头柜——服务器机柜。

第一级通常采用电缆或低压母线，由变压器—交流（直流）不间断电源的数据中心总配电系统。变压器低压侧一般采用单母线分段型式运行，放射式与树干式相结合的方式，对于单台容量较大的负荷或重要负荷采用放射式供电，通过低压配电柜给变压器下游的低压用电设备（UPS、配电箱、空调等）供给电源。通常，第一级配电的容量介于 800~2500A之间。

第二级一般采用电缆，由交流（直流）UPS——列头柜的机房配电系统。传统数据中心机房内配电方案大多数使用列头柜加电缆的组合方案。数据中心列头柜通常放置于一列服务器机柜的始端，作为该列服务器机柜的电源分配与保护的终端配电柜，列头柜通常以放射式的配电形式与上一级配电柜连接。通常，第二级配电的容量介于100~400A之间。

第三级一般采用电缆，由列头柜——服务器机柜的末端配电系统；列头柜的功能是对这一列机柜所带的交直流负载提供电源，起到电能分配、数据的监控、数据的测量、设备的保护、设备的告警等功能。列头柜设计了很多断路器，每个输出断路器与各个服务器机柜的PDU 连接构成数据中心传统的终端供配电系统。通常，第三级配电的容量为25~80A之间。近几年也有些机房在末端配电采用智能小母线方式。传统配电方式技术成熟、单根电缆故障影响范围较小。但是，电缆布放工程量较大、施工周期较长，智能管理能力较差，且列头柜占用机柜空间、电缆电能损耗较大、末端配电扩展困难。

智能小母线配电方案

母线供电方式由主干母线、插接箱、机柜端母线始端箱及测量单元、分支母线、机柜末端插接箱及多功能表采集智能终端组成，其特点是各段母线之间有多个连接点，理论上可靠性比整条电缆的可靠性低，但由于其对母线的温升、电流、电压、功率等参数进行监控，可实现主动式配电智能管理。另外，母线槽外壳采用多点接地，使外壳基本处于等电位接地方式，大为简化结构，并杜绝人身触电危险。相比于传统的电缆而言，母线槽具有载流量大，防护等级高，施工方便快捷，安全可靠等优点。

智能小母线配电系统是典型的树干式供配电系统，配电柜至各机柜之间采用一条干线连接的配电方式，中间不需要配置列头柜，相较于传统列头柜+电缆的配电方式，可节省列头柜投资及安装空间，便于提前预制及现场安装，也便于后续维护和灵活扩容改造。通过母线插接箱内的断路器与每个服务器机柜中的PDU 连接构成数据中心全母线配电系统

随着科学技术的发展进步，新技术、新工艺、新产品不断地创新，传统放射式电缆敷设方式虽然供电可靠性比树干式高，但存在工艺要求高、施工难度大、不易扩展和调整等诸多弊端，电缆也无法重复利用。近年来智能小母线技术的不断改进，无论是搭接还是插接方式，母线接头的稳定性都有很大的提高，结合定期维护保养和仪器设备对母线接头温升、电流进行监控，可以大幅减小事故发生的概率；母线可根据不同机柜负载大小不同灵活分配，如需扩容、调相（三相不平衡时），只需调整对应的插接箱，而无需对线路做任何调整；同时母线采用模块化功能元件和可扩展的预制布线系统，易于扩容。

智能小母线方案具有以下优点：

无需铺设大量电缆，可通过插接箱就近供电（插接箱位置可调），服务器机柜 PDU 插头可直接插入到母线插接箱中，无复杂接线工作；

支持随时 (热) 扩充回路数，按需变化适应性高；

供电系统简洁易维护，可实现全程智能监控。

更加绿色、环保和节能：全母线方式极大的提升了配电的实用性，为运维带来了极大的可扩展性和灵活性，可以随时根据客户的需要进行在线扩容、重新部署和升级设备配电，无需进行列头柜和线缆的改造工程，可以极大的降低数据中心的运维成本，保证数据中心持续稳定的运行。

（5）快速部署：母线槽方式因采用模块化设计，且布放简单，大大提升了安装效率并降低了安装故障率，一个标准模块的部署只需要5天；而列头柜加线缆方式需要15天，同时传统方式工人现场作业，人工成本及人为故障因素较高。

3、安科瑞智能小母线解决方案

母线监控装置技术参数

母线监控装置通讯组网示意图

4、结语

在电力数据的建设与运维工作中，可靠性、可维护性、经济性、可扩展性以及节能环保，是不可或缺的几大关键要素。而供配电系统，更是数据中心基础设施里的核心环节，其性能直接关系到整个数据中心的稳定运行。

伴随着电网 IT 信息系统的飞速发展，数据中心的低压配电需求也在不断提升，这就要求其采用具备更高可用性、更高安全性和更强灵活性的配电结构来提供支撑。

智能小母线方案恰好能满足这些需求，它拥有极高的灵活性，能很好地适配数据中心复杂多变的配电环境。同时，该方案还具备施工周期短、使用寿命长、可重复利用等显著特点。这些特点不仅提高了机房的空间利用率，还能增加机房的整体收益，而且其投资回收期相对较短。

由此可见，随着未来相关技术的日益成熟以及成本的进一步降低，智能小母线方案具备广阔的推广应用空间，值得逐步进行推广使用。

审核编辑 黄宇