解决方案
浅谈电力企业数据中心列头柜配电设计及监控产品选型
- 2022-09-26
- 艾优花
艾优花
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：本文将从电力数据中心的末端供电可靠性出发，对几种主要的数据中心机柜供电方案进行对比研究，分析其优缺点，以及应用场景，提出为电力数据中心的关键负载提供可靠性用电保障的参考方案。重点分析列头柜几种配置发展方向对其可靠性、灵活性以及经济性角度进行深入探讨，为关键电力负载提供可靠性的用电保障。
关键词：数据中心 末端配电 列头柜
1.概述：
电力数据中心是电力企业通信、调度、信息、营销、经营、综合管理及分析决策等服务的公共信息平台，是各业务应用系统的数据交换和共享平台，是电力企业跨业务、跨流程高级应用的重要支持平台。电力数据中心既包含信息系统应用服务，还包括综合数据通信链路、综合环境控制基础设施，其中配电系统是支撑电力数据中心正常运行最为关键的设施之一。
2.传统列头柜供电方式
传统数据中心机柜端配电采用配电列头柜加电缆的配电方式，同时每个机柜配置两条 PDU 插座，通过电缆从列头柜取电。列头柜与机柜之间的供电一般有两种模式。
2.1 模式一：
每个列头柜同时配置 A 和 B 两路主输入开关及对应馈线开关，每个机柜从1个列头柜取电。
2.2 模式二：
每个列头柜配置 A 或 B 两路主输入开关及对应馈线开关，每个机柜从 2 个列头柜取电。
3.模式一与模式二对比
模式一采用 1 个列头柜向末端设备提供A、B路电源，模式二分布在两个列头柜向末端设备提供A路或B路电源。按照国家标准A级机房供配电系统结构时，正常运行情况下，模式一和模式二均满足容错要求，即当 A、B 路任何一路出现故障时均不影响末端设备运行。从运维管理角度考虑，模式一中的一路出现故障时，因 A、B两路供电均在一个列头柜内，因此需停电维护，增加了运维的难度和可操作性。当列头柜内配置较低时，存在任何一路故障时有可能对另外一路造成故障的风险。因此，从可靠性和可用性比较，模式二相对较高。
4.传统列头柜配置比较
列头柜作为数据中心机房末端配电管理的核心设备，需满足配电、监控、测量、保护、告警等作用。由于信息化设备进一步集中，数据中心对供电可靠性和可管理性要要求越来越高，同时，随着电力电子技术的发展和计算机技术的融合，列头柜高度智能化的技术也逐步成熟，从第一代简单智能列头柜逐步演进到高度智能第三代的技术。
4.1 列头柜的发展大致分为三代，如下：
第一代：多数采用开关竖直安装，在进线端加入数字电表或触摸屏和通讯接口，只监控主路，未监控分路。
第二代：在第二代基础上增加分路监控，实现电源监控和能源管理。
第三代：在第三代基础上提高了智能化技术，集中开关模块化、二次元件模块化、调相、 监控与一体。
其中，第一代为传统配电柜，第二代为目前数据中心常用精密配电柜，第三代为模块化精密配电柜，从柜体集成、监控、 维护等方面进行比较。（如下图）
从上表格中可以看出，相比传统配电柜，从安全管理、运行管理角度看，精密配电柜可提供机房电源管理功能，将配电系统完全纳入机房监控系统，监测内容除电气系统主母线及支路所有电气参数，为机房提供更为管理及服务。同时，用户可以及早发现安全隐患，采取相应改进措施改善机房供电情况，有效规避风险。
5.安科瑞推出的解决方案
5.1 第一代配置:
遥测：输入分路的三相电压、三相电流、频率、有功功率、有功电度；
遥信：输入分路的过压/欠压，缺相，过流，频率过高/过低，输入分路的开关状态，具备电流、功率需用量分析和统计，实现电压、电流、频率、功率等参数的越限报警功能。
5.2 第二代配置:
遥测：输入分路的三相电压、三相电流、有功功率、有功电度；
遥信：输入分路的过压/欠压，缺相,过流，输入分路和输出分路的开关状态，具备电流、功率需用量分析和统计，实现电压、电流、功率等参数的越限报警功能。
5.3 第三代配置:
遥测：输入分路的三相电压、三相电流、有功功率、有功电度；输出分路的单相电压、单相电流、有功功率、有功电度；
遥信：输入分路的过压/欠压，缺相,过流，输入分路和输出分路的开关状态，具备电流、功率需用量分析和统计，实现电压、电流、功率等参数的越限报警功能。
5.4产品型号
5.5 系统组网图：
5.结语
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，数据中心末端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。
安科瑞电气股份有限公司长期对数据中心行业进行内外部环境分析，对国家政策、行业未来发展趋势进行行业热点分析，预测未来的行业发展方向，同时完善自身行业的各种应用解决方案，分析不同客户需求，满足不同客户的应用需求。
参考文献
【1】王德文，刘扬.一种电力云数据中心的任务调度策略[J].电力系统自动化,2014
【2】安科瑞数据中心IDC配电监控解决方案.2020.11版.
【3】安科瑞企业微电网设计应用手册.2020.06版.
【4】吴劲松，李光泰，李舒涛，王玉庭，张学昶 （中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，）2018
