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数据中心供配电系统的节能设计及监控产品选型

安科瑞电气股份有限公司 2022-1-11

龚永波

安科瑞电气股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：时代的进步带动了各行业突破式的发展，为各行业带去了高新的科技技术，尤其是以信息技术为依托的数据中心自动化管理系统。随着总体资源的逐步耗尽并没有找到相应的替代产品问题的日益严峻的问题，社会整体发展虑的首要因素便是节能。数据中心自动化运维管理中涉及众多的供配电体系，若在该体系中将节能系统深入渗透，对于国家的整体资源规划和社会环境的整体效益有着深远的意义。

关键词：数据中心供配电系统节能设计研究

0引言

众多企业中应用的数据中心自动化运维管理是其提高整体管理效率的主要动力，所以保证数据中心自动化运维管理功能的持续、稳定的发挥作用是关键环节，所以保证数据中心运维管理的供配电系统的稳定并应用先进的节能措施，为企业的整体发展降低成本，提升运维效率，行业内研究的热点问题。本文通过分析供配电系统应用节能措施面临的众多问题，并提出相应的解决措施，为数据中心供配电系统的节能提供参考。

1数据中心电源系统能耗现状

数据中心运维管理的供电系统包含电源系统、辅助设备和配套设备组成数据中心运维管理是以计算机为载体，信息技术为依托的先进的数据管理技术，随着数据中心供配电系统规模的升级，相应的硬件设施的数量也随之增加，从而使得电量需求迅速变大。且城市是用电密度较大的地区，数据中心的用电规模占了很大比例。据可靠数据分析，众多一线城市或者IDC(InternetDataCenter，互联网数据中心）商业活动较为频繁的地区，数据中心运维管理的电能消耗占总体电能消耗的百分之二十五，甚至有的地区已经超过百分之五十，比如北京。

此外，还有众多企业规模较大，数据中心运维管理一直沿用电能消耗高的UPS(UninterruptiblePowerSupply，不断电系统)，给数据中心的能源消耗加重了负担

2设计需求

据现有的数据分析研究，可以得出数据中心的节能设计主要设计以下几方面的因素：

2.1按照容错系统标准配置硬件设施

传统数据中心运维过程中常常因为外部电源终端以及误动拒动等问题出现而导致运行中断，所以该供配电系统应该设置严格的容错系统标准，防止此类事情的发生。

2.2不间断电源系统配置

该系统应严格按照2N标准配置电池，且具有连续使用的时间至少在15分钟以上。

3数据中心电源系统节能设计

本环节将对数据中心运维管理的电源系统展开叙述。

3.1评价指标

PUE(PowerUsageEffectiveness，电源使用效率)在数据中心的供配电系统中提供给数据中心供配电工作者直观的电能消耗状态，为其整体的供配电管理工作提供指导依据，在数据中心供配电系统日益进步过程中受到了广泛关注。供配电系统主要包含IT主设备负载效率、空调系统及供配电系统三方面。

3.2电源系统结构

目前，企业数据中心常采用大规模的服务器和小型机，但是其使用过程中经常出现电源不稳定影响网络工作的安全性，所以对电源系统研究出更佳的配置方案。综合数据中心运行规范，将数据中心运维管理的供配电系统分为高压直流电供配电系统和交流供配电系统。

3.3高压直流供配电系统

随着数据中心运维管理的不断优化，行业内的工作者通过大量的实践和分析数据工作，得出HVDC(High-VoltageDirectCurrent，高压直流)电源供配电系统的工作效率较高，适用于现阶段对于数据中心节能的要求，为数据中心的节能工作带来了新的发展局面。因HVDC供配电系统的电池直接接入服务器输入端，不需要额外的设别或者处理，就可以实现持续稳定的供电这一强大的优势，且扩容环节的后期维护更加简便易操作而得到广泛的运用。HVDC供配电系统的应用，仅在线路系统和电上电能有损耗，切实降低了PUE的数据值，提升了系统运行的供电效率，推动了数据中心供配电中节能技术应用的进步。如2016年，天津电力公司用电客户系统在停电1小时内的情况下，供电效率高达99.9%。

3.4模块交流电系统

在UPS供配电系统的使用中，经常会因该系统负载率较低的情况而引发的供电系统运行中断等问题，给整体的数据中心运维管理该来了很大的不便。经过研究发现，通过将模块化概念引入UPS供配电系统的节能改造工程中，有助于该供配电系统的整体节能优化效果的提升。UPS供配电系统通过模块化改进，冗余的电能资源可以同时保证多台设备的正常运行，还可以根据实际情况进行电源容量的优化，使得UPS供配电系统的工作效率和安全性得到大程度的提升，关键的是可以切实降低能源的过度使用，实现数据中心的节能目的。

3.5优化空调系统

出了以上量方面的改造，空调系统的节能措施也要进行优化和调整，在以上基础上进一步提升供配电的节能目的。在数据中心的实际运维管理中，采取集中式冷冻水型恒温恒湿空调，架空地板，准确下送风，充分利用自然风，提高对资源的优化配置和利用率，以此来减少能源过度消耗。同时还要对机房温度进行科学合理的设置，划分区域准确供冷，来实现空调系统的节能目标。而在空调各种功能中，加湿是一项耗能较高的功能，所以可靠将其取消掉，降低空调的整体能耗，从细节上提升整体供配电的节能效果。

4安科瑞列头柜及监测产品介绍

随着数据中心的迅猛发展，数据中心能耗问题也越来越突出，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，降低设备能耗的有效方式。

AMC系列数据中心精密配电系统是针对数据机房末端设计的，能够综合采集所有能源数据的智能系统，为交直流电源配电柜提供电参量信息，并可通过通讯将数据上传到动环监控系统，实现对整个数据机房的实时监控和有效管理，为实现绿色IDC提供可靠保证。

4.1精密配电管理解决方案

4.1.1交流系统

1）功能要求：

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。

2）配置方案-示意图

配置方案

多功能仪表PZ72L-E4

电流互感器AKH-0.66-30I-XXA/5A

4.1.2直流系统

1)功能要求

遥测：输入分路的电压、电流、功率、电度；

遥信：输入分路的过压/欠压，输入分路的熔丝状态,具备电流、功率需用量分析和统计，实现电压、电流、功率等参数的越限功能。

2)配置方案-示意图

配置方案

多功能仪表PZ72L-DE

霍尔传感器AHKC-F-XXA/5V开关电源SBD-30（48V）

4.2产品规格

说明：■为标配功能。

4.3配套附件

5安科瑞母线槽监测产品介绍

5.1概述

数据中心小母线系统是数据中心末端母线供配电系统的俗称。近年来，随着数据中心建设的快速发展和更高需求，智能小母线系统逐渐被应用于机房的末端配电中，具有电流小、插接方便、智能化程度高等特点，即插式插接箱给各个机柜内的PDU分配电。始端箱和插接箱内可设置监测模块，将数据上传至动环监控中心。

5.2 AMB智能小母线管理系统

1）交流系统功能：

遥测：三相电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、有功电能、无功电能、电缆温度，系统频率、零序电流、零地电压、漏电流、机柜温度、机柜湿度、开关状态、电压/电流谐波含量、电流/功率；

遥信：过电流2段阀值越限、过/欠压、过功率告警、缺相、过频率、欠频率越限、零地电压、零线电流、温/湿度告警，开关状态、开关跳闸；

2）直流系统功能：

遥测：电压、电流、功率、电能、电缆温度、漏电流、机柜温度、机柜湿度、开关状态、电流/功率；

遥信：过电流2段阀值越限、过/欠压、过功率告警、缺相、温/湿度告警，开关状态、开关跳闸；

5.3产品介绍

说明：■为标配功能。

6结束语

现如今，全球变暖的问题日益严峻，能源消耗是国家和民众关注的热点问题，各行业如何采取先进的节能减排技术实现绿色工程的目的，成为行业内关注的问题。数据中心运维管理的供配电系统作为现代企业不可或缺的必要手段，如何将传统的高能耗局势逐渐扭转，是现如今火热的话题。在新时代，通过不断创新，将绿色低能耗的理念逐渐渗透进供配电系统，优化电源系统、空调系统，实现数据中心的整体节能目标，助力我国的能源事业的发展。

参考文献：

【1】孙海峰.基于自然冷源的数据中心制冷系统节能潜力的分析[J].发电与空调,2016(04):69-73

【2】王炜.数据中心供配电系统的节能设计.

【3】安科瑞数据中心IDC配电监控解决方案.2020.03版.

【4】安科瑞企业微电网设计应用手册.2020.06版.

作者简介：

龚永波，男，本科，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为智能电网供配电，Email: 28801392115@qq.com手机：18702101301 QQ:2881392115

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来源：安科瑞电气股份有限公司

联系人：龚永波

联系方式：18702101301

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