数据中心供配电系统的节能设计及监控产品选型

张星

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

文摘：时代的进步推动着各个行业的突飞猛进，给各个行业带来了高新的科学技术，特别是在信息技术基础上建立的数据中心自动化管理系统。由于资源的逐渐枯竭并未发现与之相对应的替代品问题日益严重，节能是社会整体发展所考虑的首要因素。信息中心自动化运行管理涉及众多的供配电系统，如果节能系统深入渗透，对国家总体资源规划和社会环境的整体效益具有深远的意义。

主题词：数据中心供配电系统的节能设计研究。

0引言

许多企业采用的数据中心自动化的运维管理是其提高整体管理效率的主要动力，因此，确保数据中心自动化运行管理功能的持续、平稳运行是关键环节，因此确保数据中心运行管理中供配电系统的稳定运行，采用先进的节能措施，以降低企业的整体发展成本，提高运营效率，是业界研究的热点问题。分析了数据中心供配电系统在实施节能措施过程中遇到的诸多问题，提出了相应的解决措施，为数据中心配电系统节能提供了借鉴。

1数据中心供电系统能耗状况。

数据库运行管理的供电系统包括电源系统，辅助设备与辅助设备构成数据中心的运行管理，以计算机为载体，依靠信息化的先进数据管理技术，数据中心供配电系统规模不断扩大，与之相对应的硬件设施数量也随之增加，使得对电力的需求迅速增大。同时，城市在电力消费密度高的地区，数据中心的用电量占到了相当大的比重。有大量的一线城市或IDC公司(InternetDataCenter)，因特网数据中心)商务活动比较频繁的地区，数据中心的运行管理耗电占总用电量的25%，即使是北京等地，也有50%以上的地区。

另外，有很多企业规模很大，数据中心的运行管理采用的是耗能很高的UPS(UninterruptiblePowerSupply，不断电系统)，使数据中心的能耗增加。

2设计需求

根据已有的数据分析和研究，可以得出数据中心节能设计主要考虑以下因素：

2.1根据容错系统标准配置硬件设施。

在传统的数据中心操作过程中，经常由于外部电源端子和误动拒动等问题而中断运行，因此应建立严格的容错系统标准，防止此类事件的发生。

2.2不间断电源系统配置。

电池应严格按2N标准配置，并可连续使用至少15分钟以上。

3数据中心供电系统节能设计。

这一部分将对数据中心运行管理的电源系统进行叙述。

3.1评估指标。

(PowerUsageEffectiveness)电力利用效率)为数据中心供配电工作人员提供一个直观的用电状况，以便数据中心的供配电系统。数据中心供配电系统在不断进步的过程中，作为其整体供配电管理工作的指导性依据而备受关注。电力供应系统主要包括三个方面：IT主设备的负荷效率、空调系统和供配电系统。

3.2电力系统结构。

当前，企业数据中心通常采用大型服务器和小型计算机，但在使用过程中，经常出现电源不稳定影响网络运行的安全，因此研究一个比较好的电源系统配置方案。按规范要求，将数据中心运维管理的供、配电系统划分为HVDC供电、交流供配电两种类型。

3.3HVDC供配电系统。

在数据中心运行管理不断优化的同时，业界工作者也通过大量的数据分析工作，从而得出High-VoltageDirectCurrent(HVDC)HVDC)电源分配系统工作效率较高，适合于现阶段数据中心节能的需要，这将会给数据中心节能工作带来新的发展。由于HVDC供配电系统的电池直接连接到服务器输入端，无需再加设或处理，即可实现持续稳定供电的强大优点，而且扩容环节的后期维护更简单易操作，并广泛应用。HVDC供配电系统的应用，只对线路系统和电力的电能产生损失，有效地降低了PUE数据值，提高了系统运行的供电效率，促进了数据中心供配电中节能技术应用的进步。例如2016年，天津电力公司用户系统在1个小时内停电1小时，供电效率达到99.9%。

3.4交流电力系统组件。

UPS供配电系统在使用时，常因该系统负载率较低而导致供电系统运行中断等问题，给整个数据中心运维管理带来了极大的不便。通过在UPS供配电系统节能改造项目中引入模块化的概念，对提高了该系统节能优化效果起到了积极的作用。通过对UPS供、配电网进行模块化改造，使冗余电力资源同时保障多个设备的正常工作；并可根据实际情况对供电能力进行优化，使UPS供、配电网的工作效率和安全性大大提高，重点在于能够有效地减少能源的过度使用，达到数据中心节能的目的。

3.5空调系统的优化。

已经对上述数量进行了改造，空调系统的节能措施也要进行优化调整，在此基础上进一步提高供配电的节能效果。实际运行管理中，采用集中式冰冻水型恒温恒湿空调，架空地面，精确下送风，充分利用自然风，提高资源的优化配置和利用率，以降低能源过度消耗。与此同时还需要科学合理地设定机房温度，划分准确的区域供冷，以达到空调系统节能的目的。并且在空调的各种功能中，加湿是一项耗能很高的功能，所以可靠地取消了它，减少了空调的整体能耗，从细节上提高了整个供配电的节能效果。

4安科瑞列头柜和监控产品介绍。

在数据中心迅速发展的今天，数据中心能耗问题日益突出，对数据中心进行合理的分配方案，是提高数据中心用电效率，降低能耗的有效途径。

AMC系列数据中心精密分配系统针对数据室终端设计，能综合采集各种能量数据的智能系统，提供交、直流电源的配电箱的电气参数信息，并能通过通讯将数据上传至动环监控系统，完成了整个数据机房的实时监控与管理，为实现绿色IDC提供了可靠的保障。

4.1精确的分配管理解决方案。

4.1.1交流系统。

1)职能要求

远距离测量：输入三相电压、三相电流、有功功率、有功功率、单相电流、分路单相电压、单相电流、有功功率；

遥信：输入分路中的过压/欠压、缺相、过流、输入与输出分路的开关状态，具有电流、功率、用量分析和统计，实现了电压、电流、功率等参数越限报警功能。

2）配置方案-示意图

配置方案

多功能仪表PZ72L-E4

电流互感器AKH-0.66-30I-XXA/5A

4.1.2直流系统

1)功能要求

遥测：输入分路的电压、电流、功率、电度；

遥信：输入分路的过压/欠压，输入分路的熔丝状态,具备电流、功率需用量分析和统计，实现电压、电流、功率等参数的越限功能。

2)配置方案-示意图

配置方案

多功能仪表PZ72L-DE

霍尔传感器AHKC-F-XXA/5V开关电源SBD-30（48V）

4.2产品规格

说明：■为标配功能。

4.3配套附件

5安科瑞母线槽监测产品介绍

5.1概述

数据中心小母线系统是数据中心末端母线供配电系统的俗称。近年来，随着数据中心建设的快速发展和更高需求，智能小母线系统逐渐被应用于机房的末端配电中，具有电流小、插接方便、智能化程度高等特点，即插式插接箱给各个机柜内的PDU分配电。始端箱和插接箱内可设置监测模块，将数据上传至动环监控中心。

5.2 AMB智能小母线管理系统

1）交流系统功能：

遥测：三相电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、有功电能、无功电能、电缆温度，系统频率、零序电流、零地电压、漏电流、机柜温度、机柜湿度、开关状态、电压/电流谐波含量、电流/功率；

遥信：过电流2段阀值越限、过/欠压、过功率告警、缺相、过频率、欠频率越限、零地电压、零线电流、温/湿度告警，开关状态、开关跳闸；

2）直流系统功能：

遥测：电压、电流、功率、电能、电缆温度、漏电流、机柜温度、机柜湿度、开关状态、电流/功率；

遥信：过电流2段阀值越限、过/欠压、过功率告警、缺相、温/湿度告警，开关状态、开关跳闸；

5.3产品介绍

说明：■为标配功能。

6结束语

当前，全球气候变暖问题日趋严重，能源消费成为各国和公众关注的热点问题，各行业如何采用先进的节能减排技术来达到绿色工程的目标，成为业界关注的焦点。作为现代企业不可缺少的、不可缺少的运维管理工具，如何逐步扭转传统的高耗能局面，已成为当今热门话题。新纪元以来，通过不断创新，将绿色、低耗的概念逐步渗透到供、配电网，优化供电、空调系统，实现数据中心整体节能目标，促进我国能源事业的发展。

作者简介：

张星，女，现任职于安科瑞电气股份有限公司，主要从事数据中心智能小母线监控的研发及应用。
 

　　审核编辑：鄢孟繁