交流配电监控模块在数据中心的应用方案

【摘要】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，合理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，降低设备能耗的合理方式。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。

安科瑞公司 AMC16Z和AMC100系列交流配电监控模块是专门针对于数据中心服务器电源管理设计的测量装置。该装置设计小巧，能够对进出线的全电参量参数、输入输出开关及防雷器状态等实时监测， 所有测量通道的告警阈值均可单独设定，出现越限事件立即触发系统声光告警，是在传统仪表的体积上实现了监控回路的高度集成。

一、应用方案

2.1 AMC100直流选型案例——输入：1*100A，输出：72*100A

2.2 AMC100交流选型案例——输入:2*400A/3P，输出：2*85*32A/1P

2.3 AMC16Z交流选型案例——输入:1*250A/3P，输出：2*100A/3P + 1*32A/3P + 1*25A/3P + 15*32A/1P + 9*25A/1P

2.4 AMC16Z直流选型案例——输入：2*400A，输出：2*4*100A+2*20*63A

二、现场图

2.1 江苏某运营商数据中心电源列柜

2.2 江苏某超算中心配电列头柜

2.3 南京某运营商数据中心电源列柜

三、功能特点

4.1 AMC100和AMC16Z对比

4.2型号命名

注：AMC100系列无24回路模块，AMC16Z系列无30回路模块

本协议规定了 AMC16Z 系列直流配电监控装置与数据终端设备进行数据交换的物理连接和通讯协议， 其协议方式类同 Modbus_RTU 通信规约。

1)协议简述

AMC16Z 系列直流装置所使用的通讯协议详细定义了地址码、功能码、校验码的数据序列定义，这些都是特定数据交换的必要内容。该协议在一根通讯线上使用主从应答式连接(半双工)，这意味着在一根单独的通讯线上信号沿着相反的两个方向传输。首先，主计算机的信号寻址到一台终端设备(从机)，然后，终端设备发出的应答信号以相反的方向传输给主机。

本协议只允许在主机(PC，PLC 等)和终端设备之间通讯，而不允许独立的终端设备之间的数据交换，这样各终端设备不会在它们初始化时占据通讯线路，而限于响应到达本机的查询信号。

2)传输方式

信息传输为异步方式，并以字节为单位，在主机和从机之间传递的通讯信息是 11 位字格式，包含 1 个起始位、8 个数据位(有效位先发送)、奇偶校验位(无校验)、1 个停止位。

3)错误校验域

该域允许主机和终端检查传输过程中的错误。有时，由于电噪声和其它干扰，一组数据在从一个设备传输到另一个设备时在线路上可能会发生一些改变，出错校验能够保证主机或者终端不去响应那些传输过程中发生了改变的数据，这就提高了系统的安全性和效率，错误校验使用了16 位循环冗余的方法(CRC16)。

4)错误检测的方法

错误校验域占用两个字节，包含了一个 16 位的二进制值。CRC 值由传输设备计算出来，然后附加到数据帧上，接收设备在接收数据时重新计算 CRC 值，然后与接收到的 CRC 域中的值进行比较，如果这两个值不相等，就发生了错误。CRC 运算时，首先将一个 16 位的寄存器预置为全 1，然后连续把数据帧中的每个字节中的 8位与该寄存器的当前值进行运算，仅仅每个字节的 8 个数据位参与生成 CRC，起始位和终止位以及可能使用的奇偶位都不影响 CRC。在生成 CRC 时，每个字节的 8 位与寄存器中的内容进行异或，然后将结果向低位移位，高位则用“0” 补充，低位(LSB)移出并检测，如果是 1，该寄存器就与一个预设的固定值(0A001H)进行一次异或运算， 如果低位为 0，不作任何处理。

上述处理重复进行，直到执行完了 8 次移位操作，当后一位(第 8 位)移完以后，下一个 8 位字节与寄存器的当前值进行异或运算，同样进行上述的另一个 8 次移位异或操作，当数据帧中的所有字节都作了处理，生成的终值就是 CRC 值。生成一个 CRC 的流程为：

⑴预置一个 16 位寄存器为 FFFFH(全 1)，称之为 CRC 寄存器。.把数据帧中的一个字节的 8 位与 CRC 寄存器中的低字节进行异或运算，结果存回CRC 寄存器。将 CRC 寄存器向右移一位，高位填以 0，低位移出并检测。如果低位为 0：重复第三步(下一次移位);如果低位为 1：将 CRC 寄存器与一个预设的固定值(0A001H)进行异或运算。重复第三步和第四步直到 8 次移位。这样处理完了一个完整的八位。

⑵重复第 2 步到第 5 步来处理下一个八位，直到所有的字节处理结束。CRC 寄存器的值就是 CRC 的值。此外还有一种利用预设的表格计算 CRC 的方法，它的主要特点是计算速度快，但是表格需要较大的存储空间，该方法此处不再赘述，请参阅相关资料。

四、结语

伴随着数字经济的蓬勃发展，数据中心在新型基础设施体系的支撑作用愈发凸显，其在赋能千行百业数字化变革的同时，所带来的巨大能耗问题也引起社会的高度关注。加之“双碳”战略的出台，地方对数据中心能耗指标提出更高要求。安科瑞配电列头柜监控模块是针对数据中心列头柜的配电监控要求而设计的多回路监控装置，解决数据中心末端监控的需求。
 

审核编辑：汤梓红