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數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計及監(jiān)控產(chǎn)品選型

日期：2024-12-22 17:53

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摘要：時代的進步帶動了各行業(yè)突破式的發(fā)展，為各行業(yè)帶去了高新的科技技術(shù)，尤其是以信息技術(shù)為依托的數(shù)據(jù)中心自動化管理系統(tǒng)。隨著總體資源的逐步耗盡并沒有找到相應(yīng)的替代產(chǎn)品問題的日益嚴峻的問題，社會整體發(fā)展中考慮的首要因素便是節(jié)能。數(shù)據(jù)中心自動化運維管理中涉及眾多的供配電體系，若在該體系中將節(jié)能系統(tǒng)深入滲透，對于國家的整體資源規(guī)劃和社會環(huán)境的整體效益有著深遠的意義。

張娟

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計研究

0引言

眾多企業(yè)中應(yīng)用的數(shù)據(jù)中心自動化運維管理是其提高整體管理效率的主要動力，所以保證數(shù)據(jù)中心自動化運維管理功能的持續(xù)、穩(wěn)定的發(fā)揮作用是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，所以保證數(shù)據(jù)中心運維管理的供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定并應(yīng)用先進的節(jié)能措施，為企業(yè)的整體發(fā)展降低成本，提升運維效率，行業(yè)內(nèi)研究的熱點問題。本文通過分析供配電系統(tǒng)應(yīng)用節(jié)能措施面臨的眾多問題，并提出相應(yīng)的解決措施，為數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)的節(jié)能提供參考。

1數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)能耗現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)中心運維管理的供電系統(tǒng)包含電源系統(tǒng)、輔助設(shè)備和配套設(shè)備組成數(shù)據(jù)中心運維管理是以計算機為載體，信息技術(shù)為依托的先進的數(shù)據(jù)管理技術(shù)，隨著數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)規(guī)模的升級，相應(yīng)的硬件設(shè)施的數(shù)量也隨之增加，從而使得電量需求迅速變大。且城市是用電密度較大的地區(qū)，數(shù)據(jù)中心的用電規(guī)模占了很大比例。據(jù)可靠數(shù)據(jù)分析，眾多一線城市或者IDC(InternetDataCenter，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心）商業(yè)活動較為頻繁的地區(qū)，數(shù)據(jù)中心運維管理的電能消耗占總體電能消耗的百分之二十五，甚至有的地區(qū)已經(jīng)超過百分之五十，比如北京。

此外，還有眾多企業(yè)規(guī)模較大，數(shù)據(jù)中心運維管理一直沿用電能消耗高的UPS(UninterruptiblePowerSupply，不斷電系統(tǒng))，給數(shù)據(jù)中心的能源消耗加重了負擔

2設(shè)計需求

據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)分析研究，可以得出數(shù)據(jù)中心的節(jié)能設(shè)計主要設(shè)計以下幾方面的因素：

2.1按照容錯系統(tǒng)標準配置硬件設(shè)施

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心運維過程中常常因為外部電源終端以及誤動拒動等問題出現(xiàn)而導致運行中斷，所以該供配電系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)置嚴格的容錯系統(tǒng)標準，防止此類事情的發(fā)生。

2.2不間斷電源系統(tǒng)配置

該系統(tǒng)應(yīng)嚴格按照2N標準配置電池，且具有連續(xù)使用的時間至少在15分鐘以上。

3數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計

本環(huán)節(jié)將對數(shù)據(jù)中心運維管理的電源系統(tǒng)展開敘述。

3.1評價指標

PUE(PowerUsageEffectiveness，電源使用效率)在數(shù)據(jù)中心的供配電系統(tǒng)中提供給數(shù)據(jù)中心供配電工作者直觀的電能消耗狀態(tài)，為其整體的供配電管理工作提供指導依據(jù)，在數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)日益進步過程中受到了廣泛關(guān)注。供配電系統(tǒng)主要包含IT主設(shè)備負載效率、空調(diào)系統(tǒng)及供配電系統(tǒng)三方面。

3.2電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

目前，企業(yè)數(shù)據(jù)中心常采用大規(guī)模的服務(wù)器和小型機，但是其使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)電源不穩(wěn)定影響網(wǎng)絡(luò)工作的**性，所以對電源系統(tǒng)研究出更佳的配置方案。綜合數(shù)據(jù)中心運行規(guī)范，將數(shù)據(jù)中心運維管理的供配電系統(tǒng)分為高壓直流電供配電系統(tǒng)和交流供配電系統(tǒng)。

3.3高壓直流供配電系統(tǒng)

隨著數(shù)據(jù)中心運維管理的不斷優(yōu)化，行業(yè)內(nèi)的工作者通過大量的實踐和分析數(shù)據(jù)工作，得出HVDC(High-VoltageDirectCurrent，高壓直流)電源供配電系統(tǒng)的工作效率較高，適用于現(xiàn)階段對于數(shù)據(jù)中心節(jié)能的要求，為數(shù)據(jù)中心的節(jié)能工作帶來了新的發(fā)展局面。因HVDC供配電系統(tǒng)的電池直接接入服務(wù)器輸入端，不需要額外的設(shè)別或者處理，就可以實現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的供電這一強大的優(yōu)勢，且擴容環(huán)節(jié)的后期維護更加簡便易操作而得到廣泛的運用。HVDC供配電系統(tǒng)的應(yīng)用，僅在線路系統(tǒng)和電上電能有損耗，切實降低了PUE的數(shù)據(jù)值，提升了系統(tǒng)運行的供電效率，推動了數(shù)據(jù)中心供配電中節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的進步。如2016年，天津電力公司用電客戶系統(tǒng)在停電1小時內(nèi)的情況下，供電效率高達99.9%。

3.4模塊交流電系統(tǒng)

在UPS供配電系統(tǒng)的使用中，經(jīng)常會因該系統(tǒng)負載率較低的情況而引發(fā)的供電系統(tǒng)運行中斷等問題，給整體的數(shù)據(jù)中心運維管理該來了很大的不便。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，通過將模塊化概念引入UPS供配電系統(tǒng)的節(jié)能改造工程中，有助于該供配電系統(tǒng)的整體節(jié)能優(yōu)化效果的提升。UPS供配電系統(tǒng)通過模塊化改進，冗余的電能資源可以同時保證多臺設(shè)備的正常運行，還可以根據(jù)實際情況進行電源容量的優(yōu)化，使得UPS供配電系統(tǒng)的工作效率和**性得到大程度的提升，關(guān)鍵的是可以切實降低能源的過度使用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的節(jié)能目的。

3.5優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)

出了以上量方面的改造，空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施也要進行優(yōu)化和調(diào)整，在以上基礎(chǔ)上進一步提升供配電的節(jié)能目的。在數(shù)據(jù)中心的實際運維管理中，采取集中式冷凍水型恒溫恒濕空調(diào)，架空地板，準確下送風，充分利用自然風，提高對資源的優(yōu)化配置和利用率，以此來減少能源過度消耗。同時還要對機房溫度進行科學合理的設(shè)置，劃分區(qū)域準確供冷，來實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能目標。而在空調(diào)各種功能中，加濕是一項耗能較高的功能，所以可靠將其取消掉，降低空調(diào)的整體能耗，從細節(jié)上提升整體供配電的節(jié)能效果。

4安科瑞列頭柜及監(jiān)測產(chǎn)品介紹

隨著數(shù)據(jù)中心的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)中心能耗問題也越來越突出，可靠的數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)方案，是提高數(shù)據(jù)中心電能使用效率，降低設(shè)備能耗的有效方式。

AMC系列數(shù)據(jù)中心精密配電系統(tǒng)是針對數(shù)據(jù)機房末端設(shè)計的，能夠綜集所有能源數(shù)據(jù)的智能系統(tǒng)，為交直流電源配電柜提供電參量信息，并可通過通訊將數(shù)據(jù)上傳到動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對整個數(shù)據(jù)機房的實時監(jiān)控和有效管理，為實現(xiàn)綠色IDC提供可靠保證。

4.1精密配電管理解決方案

4.1.1交流系統(tǒng)

1）功能要求：

遙測：輸入分路的三相電壓、三相電流、有功功率、有功電度；輸出分路的單相電壓、單相電流、有功功率、有功電度；

遙信：輸入分路的過壓/欠壓，缺相,過流，輸入分路和輸出分路的開關(guān)狀態(tài),具備電流、功率需用量分析和統(tǒng)計，實現(xiàn)電壓、電流、功率等參數(shù)的越限報警功能。

2）配置方案-示意圖

配置方案

多功能儀表PZ72L-E4

電流互感器AKH-0.66-30I-XXA/5A

4.1.2直流系統(tǒng)

1)功能要求

遙測：輸入分路的電壓、電流、功率、電度；

遙信：輸入分路的過壓/欠壓，輸入分路的熔絲狀態(tài),具備電流、功率需用量分析和統(tǒng)計，實現(xiàn)電壓、電流、功率等參數(shù)的越限功能。

2)配置方案-示意圖

配置方案

多功能儀表PZ72L-DE

霍爾傳感器AHKC-F-XXA/5V開關(guān)電源SBD-30（48V）

4.2產(chǎn)品規(guī)格

說明：■為標配功能。

4.3配套附件

5安科瑞母線槽監(jiān)測產(chǎn)品介紹

5.1概述

數(shù)據(jù)中心小母線系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心末端母線供配電系統(tǒng)的俗稱。近年來，隨著數(shù)據(jù)中心建設(shè)的快速發(fā)展和更高需求，智能小母線系統(tǒng)逐漸被應(yīng)用于機房的末端配電中，具有電流小、插接方便、智能化程度高等特點，即插式插接箱給各個機柜內(nèi)的PDU分配電。始端箱和插接箱內(nèi)可設(shè)置監(jiān)測模塊，將數(shù)據(jù)上傳至動環(huán)監(jiān)控中心。

5.2 AMB智能小母線管理系統(tǒng)

1）交流系統(tǒng)功能：

遙測：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、有功電能、無功電能、電纜溫度，系統(tǒng)頻率、零序電流、零地電壓、漏電流、機柜溫度、機柜濕度、開關(guān)狀態(tài)、電壓/電流諧波含量、電流/功率；

遙信：過電流2段閥值越限、過/欠壓、過功率告警、缺相、過頻率、欠頻率越限、零地電壓、零線電流、溫/濕度告警，開關(guān)狀態(tài)、開關(guān)跳閘；

2）直流系統(tǒng)功能：

遙測：電壓、電流、功率、電能、電纜溫度、漏電流、機柜溫度、機柜濕度、開關(guān)狀態(tài)、電流/功率；

遙信：過電流2段閥值越限、過/欠壓、過功率告警、缺相、溫/濕度告警，開關(guān)狀態(tài)、開關(guān)跳閘；

5.3產(chǎn)品介紹

說明：■為標配功能。

6結(jié)束語

現(xiàn)如今，全球變暖的問題日益嚴峻，能源消耗是國家和民眾關(guān)注的熱點問題，各行業(yè)如何采取先進的節(jié)能減排技術(shù)實現(xiàn)綠色工程的目的，成為行業(yè)內(nèi)關(guān)注的問題。數(shù)據(jù)中心運維管理的供配電系統(tǒng)作為現(xiàn)代企業(yè)不可或缺的必要手段，如何將傳統(tǒng)的高能耗局勢逐漸扭轉(zhuǎn)，是現(xiàn)如今火熱的話題。在新時代，通過不斷**，將綠色低能耗的理念逐漸滲透進供配電系統(tǒng)，優(yōu)化電源系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的整體節(jié)能目標，助力我國的能源事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻：

【1】孫海峰.基于自然冷源的數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)節(jié)能潛力的分析[J].發(fā)電與空調(diào),2016(04):69-73

【2】王煒.數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計.

【3】安科瑞數(shù)據(jù)中心IDC配電監(jiān)控解決方案.2020.03版.

【4】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計應(yīng)用手冊.2020.06版.

作者簡介：

張娟，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事數(shù)據(jù)中心智能小母線監(jiān)控的研發(fā)及應(yīng)用

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