淺談電力企業數據中心列頭柜配電設計及監控產品選型

吳柯霓

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

摘要：本文將從電力數據中心的末端供電可靠性出發，對幾種主要的數據中心機柜供電方案進行對比研究，分析其優缺點，以及應用場景，提出為電力數據中心的關鍵負載提供可靠性用電保障的參考方案。重點分析列頭柜幾種配置發展方向對其可靠性、靈活性以及經濟性角度進行深入探討，為關鍵電力負載提供可靠性的用電保障。

關鍵詞：數據中心 末端配電 列頭柜 

1.概述：

電力數據中心是電力企業通信、調度、信息、營銷、經營、綜合管理及分析決策等服務的公共信息平臺，是各業務應用系統的數據交換和共享平臺，是電力企業跨業務、跨流程高級應用的重要支持平臺。電力數據中心既包含信息系統應用服務，還包括綜合數據通信鏈路、綜合環境控制基礎設施，其中配電系統是支撐電力數據中心正常運行最為關鍵的設施之一。

2.傳統列頭柜供電方式

傳統數據中心機柜端配電采用配電列頭柜加電纜的配電方式，同時每個機柜配置兩條 PDU 插座，通過電纜從列頭柜取電。列頭柜與機柜之間的供電一般有兩種模式。

2.1 模式一：

每個列頭柜同時配置 A 和 B 兩路主輸入開關及對應饋線開關，每個機柜從1個列頭柜取電。

2.2 模式二：

每個列頭柜配置 A 或 B 兩路主輸入開關及對應饋線開關，每個機柜從 2 個列頭柜取電。

3.模式一與模式二對比

模式一采用 1 個列頭柜向末端設備提供A、B路電源，模式二分布在兩個列頭柜向末端設備提供A路或B路電源。按照國家標準機房供配電系統結構時，正常運行情況下，模式一和模式二均滿足容錯要求，即當 A、B 路任何一路出現故障時均不影響末端設備運行。從運維管理角度考慮，模式一中的一路出現故障時，因 A、B兩路供電均在一個列頭柜內，因此需停電維護，增加了運維的難度和可操作性。當列頭柜內配置較低時，存在任何一路故障時有可能對另外一路造成故障的風險。因此，從可靠性和可用性比較，模式二相對較高。

4.傳統列頭柜配置比較

列頭柜作為數據中心機房末端配電管理的核心設備，需滿足配電、監控、測量、保護、告警等作用。由于信息化設備進一步集中，數據中心對供電可靠性和可管理性要要求越來越高，同時，隨著電力電子技術的發展和計算機技術的融合，列頭柜高度智能化的技術也逐步成熟，從代簡單智能列頭柜逐步演進到高度智能第三代的技術。 

4.1 列頭柜的發展大致分為三代，如下： 

代：多數采用開關豎直安裝，在進線端加入數字電表或觸摸屏和通訊接口，只監控主路，未監控分路。 

第二代：在第二代基礎上增加分路監控，實現電源監控和能源管理。 

第三代：在第三代基礎上提高了智能化技術，集中開關模塊化、二次元件模塊化、調相、 監控與一體。

其中，代為傳統配電柜，第二代為目前數據中心常用精密配電柜，第三代為模塊化精密配電柜，從柜體集成、監控、 維護等方面進行比較。（如下圖）

從上表格中可以看出，相比傳統配電柜，從安全管理、運行管理角度看，精密配電柜可提供機房電源管理功能，將配電系統*納入機房監控系統，監測內容除電氣系統主母線及支路所有電氣參數，為機房提供更為管理及服務。同時，用戶可以及早發現安全隱患，采取相應改進措施改善機房供電情況，有效規避風險。

5.安科瑞推出的解決方案

5.1 代配置:

遙測：輸入分路的三相電壓、三相電流、頻率、有功功率、有功電度；

遙信：輸入分路的過壓/欠壓，缺相，過流，頻率過高/過低，輸入分路的開關狀態，具備電流、功率需用量分析和統計，實現電壓、電流、頻率、功率等參數的越限報警功能。

5.2 第二代配置:

遙測：輸入分路的三相電壓、三相電流、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狀態，具備電流、功率需用量分析和統計，實現電壓、電流、功率等參數的越限報警功能。

5.3 第三代配置:

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狀態，具備電流、功率需用量分析和統計，實現電壓、電流、功率等參數的越限報警功能。

5.4 產品型號

5.5 系統組網圖：

5.結語

可靠性、可維護性、經濟性、可擴展性和節能環保是電力數據建設和運維的幾大關鍵要素，供配電系統更是數據中心基礎設施中的關鍵環節。隨著電網 IT 信息系統快速發展，數據中心末端配電應采用具備更高可用性、更高安全性和靈活性的配電結構進行支撐。

安科瑞電氣股份有限公司長期對數據中心行業進行內外部環境分析，對國家政策、行業未來發展趨勢進行行業熱點分析，預測未來的行業發展方向，同時完善自身行業的各種應用解決方案，分析不同客戶需求，滿足不同客戶的應用需求。

參考文獻

【1】王德文，劉揚.一種電力云數據中心的任務調度策略[J].電力系統自動化,2014

【2】安科瑞數據中心IDC配電監控解決方案.2020.11版.

【3】安科瑞企業微電網設計應用手冊.2020.06版.

【4】吳勁松，李光泰，李舒濤，王玉庭，張學昶 （中國能源建設集團廣東省電力設計研究院有限公司，）2018

作者簡介

吳柯霓，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事數據中心相關產品的研發及應用。