數據中心機房末端配電技術(shù)與應用

摘要：隨著(zhù)云計算、虛擬化信息技術(shù)的快速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)也得到了快速發(fā)展，海量數據爆發(fā)，作為數據中心的載體，機房末端配電的可靠性、穩定性和可維護性直接關(guān)系到IT設備的安全供電。數據中心的末端配電技術(shù)主要有兩種，一種采用列頭柜加電纜配電，另一種是智能小母線(xiàn)配電。列頭柜的需求也在不斷增加。

關(guān)鍵詞：數據中心；末端配電；列頭柜

1、概述

數據中心是國家確定的“新基建"七大領(lǐng)域之一。數據中心在國民經(jīng)濟和社會(huì )發(fā)展中所起的作用越來(lái)越重要，數據中心已經(jīng)成為了各行各業(yè)的關(guān)鍵基礎設施，為經(jīng)濟轉型升級提供了重要支撐。數據中心要實(shí)現持續穩定運行，前提是其供電系統應穩定可靠、不間斷。當前，重要程度較高的數據中心一般采用2N架構的UPS供電方式，以實(shí)現容錯要求，供電系統包括高低壓配電、后備發(fā)電機組、不間斷電源、后備蓄電池、配電等子系統，典型的數據中心供電系統如圖1所示。從圖1可以看出，終的用電設備實(shí)現了全程雙路由容錯供電。

圖1 典型數據中心2N供電系統圖

2、末端配電

數據中心機房的末端配電一般是指從不間斷電源輸出柜到終用電設備的配電部分，終用電設備包括IT設備、動(dòng)力設備和照明等。數據中心的末端配電較接近用電設備，是整個(gè)供配電系統中的關(guān)鍵環(huán)節，它的安全可靠十分重要。傳統的末端配電技術(shù)一般采用列頭柜加電纜配電，典型的配電系統如圖2所示。

圖2 數據中心典型配電系統圖

注：系統圖中的方框部分即為末端配電部分。

3、列頭柜配電技術(shù)探討

按照國家規范的要求，數據中心的基礎設施宜按容錯系統配置。當數據中心的末端配電采用列頭柜加電纜配電時(shí)，存在多種方案。以數據中心應用較多的封閉冷通道為例，配電方案主要有如下4種方案。

3.1 方案一

方案一如圖3所示。

每個(gè)封閉冷通道設置兩個(gè)列頭柜，分別位于每列的頭部，每個(gè)列頭柜由不同的UPS系統引出，即列頭柜A由2N雙母線(xiàn)系統的UPS系統A引出，列頭柜B由2N雙母線(xiàn)系統的UPS系統B引出。IT機柜的供電方式為：每個(gè)IT機 柜 內 包 括 兩路PDU，PDU(A)和PDU(B)，其中PDU（A）通過(guò) 電纜由列頭柜A取電，PDU(B)通過(guò)電纜由列頭柜B取電。本供電方案的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現了全程雙回路供電，無(wú)單點(diǎn)故障點(diǎn)，供電架構清晰。缺點(diǎn)是IT機柜的供電需要跨列引電，布線(xiàn)有一定難度。

圖3 列頭柜雙柜配電方案

注：圖中僅示出了其中一列機柜的配電電纜，另一列機柜同理。

3.1 方案二

方案二的機柜布置和方案一相同，如圖3所示，但列頭柜的內部配置和配電電纜的敷設不同。具體方案是：每個(gè)封閉冷通道也設置兩個(gè)列頭柜，列頭柜A和列頭柜 B，但每個(gè)列頭柜內部又分為 A、B 兩路，每路由不同的 UPS系統引出，即列頭柜A和列頭柜B內的A路由2N雙母線(xiàn)系統的UPS系統A引出，列頭柜A和列頭柜B內的 B路由2N雙母線(xiàn)系統的 UPS系統B引出。IT機柜的供電方式是IT機柜的兩路PDU均來(lái)自于本列的列頭柜，其中PDU（A）來(lái)自于本列列頭柜中的 A路，PDU（B）來(lái)自于本列列頭柜中的B路；這種供電方式結構清晰，但當列頭柜需要擴容、更換或移位時(shí)，后端IT機柜的割接難度和工作量較大。

3.3 方案三

方案三和方案二的不同之處僅在于IT機柜的取電方式不同，即IT機柜的兩路PDU分別來(lái)自于不同的列頭柜，且不同路，第①列的IT機柜的PDU（A）來(lái)自于列頭柜A 內的A路，PDU（B）來(lái)自于列頭柜B內的B路；第2列的IT機柜的PDU（A）來(lái)自于列頭柜B內的A路，PDU（B）來(lái)自于列頭柜A內的B路；這種供電方式保證了IT機柜的供電為全程雙路由，且不存在單點(diǎn)故障點(diǎn)，但布線(xiàn)比較復雜，現場(chǎng)接線(xiàn)容易發(fā)生錯誤，可能導致IT機柜由假雙路電源供電。

3.4 方案四

方案四如圖4所示。

圖 4 列頭柜單柜供電方案

每個(gè)封閉冷通道只設置1個(gè)列頭柜，位于其中一列的頭部，列頭柜內部分為A、B兩路，分別由不同的UPS系統引出。IT機柜的兩路PDU分別由列頭柜內的A路和B路取電。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是只占用了一個(gè)機柜位置，節約了寶貴的機房空間資源。缺點(diǎn)是電纜需要跨列敷設，且當列頭柜需要維修、擴容、更換或移位時(shí)，將造成后端所有 IT機柜斷電。

3.5 列頭柜配電方案對比

對上述4種列頭柜配電方案進(jìn)行對比，如表1所示。

綜合列頭柜的上述4種列頭柜配電方案的優(yōu)、缺點(diǎn)，建議采用配電方案一。

4、安科瑞提供的末端交直流監控方案

針對數據中心配電柜的IT負載的不斷變化和快速發(fā)展，也提高了對于配電柜中監測裝置要求，一套可集成各項參數測量監控、且可充分滿(mǎn)足不斷增加的負載要求的監控裝置，成了現代配電柜中的重要指標。安科瑞AMC配電監控系統可以對整個(gè)數據中心的電流分布和功率分布進(jìn)行全方面的實(shí)時(shí)管理，多可實(shí)現4路進(jìn)線(xiàn)、192路出線(xiàn)的電參數、進(jìn)出線(xiàn)開(kāi)關(guān)狀態(tài)、溫度、漏電流等全方面的監測。且可根據用戶(hù)需求靈活增加、減少出線(xiàn)測量回路數。AMC配電系統采用了多回路監控裝置，既可以測量進(jìn)線(xiàn)側三相電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數、頻率，還可同時(shí)檢測出線(xiàn)的電流、有功功率、功率因數、電能數據等。

這樣合理地對整個(gè)配電單元的電氣參數進(jìn)行實(shí)時(shí)監控和記錄，尤其對其電力消耗有實(shí)時(shí)的了解?？梢詽M(mǎn)足用戶(hù)對于電能計量的要求，為全方面的能耗管理提供了硬件基礎，AMC配電監控系統支持RS485和TCP/IP協(xié)議傳輸數據。

5、產(chǎn)品證書(shū)

6、結束語(yǔ)

安科瑞列頭柜為網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器等重要設備提供電力分配、安全保護、計量、運行管理與提供數據級接地等服務(wù)，用于供電可靠性要求較高的不間斷供電領(lǐng)域，以可靠合理的方式，計算每個(gè)用電負載的用電量，為數據中心的節能提供合理的依據。

編輯：安科瑞 孫斌

公司：江蘇安科瑞電器制造有限公司