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2022-12-17
如何保障数据中心供配电系统安全稳定运行
关键词:数据中心;供配电系统;配电监控;能效管理;
1数据中心供配电系统架构
说到数据中心供配电系统,就不得不谈系统架构,关于数据中心供配电系统架构,GB50174 - 2017《数据中心设计规范》在附录“电气”中规定:A级数据中心应满足容错要求,可采用2N系统,也可采用其他避免单点故障的系统配置。
A级数据中心供配电系统主要有3种架构:2N、DR、RR。
1.1 2N系统
由两个供配电单元组成,每个单元均能满足全部负载的用电需要,两个单元同时工作,互为备用。
正常运行时,每个单元向负载提供50 % 的电能,当一个单元故障停止运行时,另一个单元向负载提供100 % 的电能。
这种多电源系统冗余的供电方式,克服单电源系统存在的单点故障瓶颈,增加了供电系统可靠性。但是由于设备配置多、成本高,通常情况下效率比N+X系统低。
1.2 DR系统
由N(N≥3)个配置相同的供配电单元组成,N个单元同时工作。将负载均分为N组,每个供配电单元为本组负载和相邻负载供电,形成“手拉手”供电方式。
正常运行情况下,每个供配电单元的负荷率为66%。当一个供配电系统发生故障,其对应负载由相邻供配电单元继续供电。
1.3 RR系统
RR是Reserve Redundancy的简称,意思是后备冗余。
由多个供配电单元组成,其中一个单元作为其它运行单元的备用。当一个运行单元发生故障,通过电源切换装置,备用单元继续为负载供电。
2数据中心供配电系统组成
这里我们说的“数据中心供配电系统”是从电源线路进用户起经过高/低压供配电设备到负载止的整个电路系统,将主要包括市电引入、变电站、高压配电设备——高压变配电系统、柴油发电机系统、自动转换开关系统、输入低压配电系统、不间断电源系统、列头柜/母线槽配电系统和机架配电系统。
2.1高压变配电系统
2.2柴油发电机系统
主要用作后备电源,一旦市电失电,迅速启动为后级低压设备提供备用电源。
2.3自动转换开关系统
主要是自动完成市电与市电或市电与柴油发电机之间的备用切换。
2.4输入低压配电系统
主要作用是电能分配,将前级的电能按照要求、标准与规范分配给各种类型的用电设备,如UPS、空调、照明设备等。
2.5不间断电源系统
不间断电源UPS,是一种将蓄电池与主机相连接,通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电(交流电)的系统设备。主要作用是电能净化、电能后备,为IT负载提供纯净、可靠的用电保护。在数据中心,UPS一般采用一用一备容错配置,且任何一路都可以带起整个核心负载。
2.6列头柜/小母线系统
主要作用是将UPS输出电能的进行分配,将电能按照要求与标准分配给各种类型的IT设备。
2.7机架配电系统
主要作用是机架内的电能分配,通常是采用PDU来实现机架内服务器等IT设备的电能分配。
3安科瑞为数据中心供配电提供整体解决方案
3.1方案组成
安科瑞电气紧跟数据中心发展形式,推出数据中心AcrelEMS-IDC综合能效解决方案,集成了变配电监测、电源备自投、电气接点测温、智能照明控制、电能质量监测及治理、蓄电池在线监测、列头柜监控、智能母线监控以及消防监控等多种子系统功能,能够帮助用户实时掌握数据中心的运行情况,保障数据中心安全可靠的运行,辅助运维团队提升数据中心能效、资源利用率和可用性,提高运维效率并降低。
3.2功能介绍
1)系统主页
展示当前数据中心总能耗,动力能耗,空调能耗,及其他能耗并且计算出当前数据中心实时PUE值,通过仪表盘形式直观展示。
2)变电站综自
对数据中心变电站实时监控,并在一次图显示配电系统当前遥测、遥信数据和状态。
在变配电过程中的各场景,安科瑞可以提供各类硬件产品。如AM系列微机保护装置、APView电能质量在线监测装置、APF&SVG电能质量治理装置、ANDPF精密配电列头柜、ARCM电气火灾监控系统、ASL系列智能照明控制等产品。
3)电力监控
电力监控云平台针对供配电系统的特点,对35KV及以下供配电实施整体化的实时监控,对电网的安全运行提供现代化手段,可实现无人值守。
4)电能质量监测
5)分布式光伏
对逆变器运行和电站进行监测,对电站发电进行统计和分析。
6)UPS监测
系统采集UPS输入、输出端和旁路三相电压、电流、有功功率、功率因数频率,同时监测UPS温度、蓄电池电压、当前负载下的剩余时间等数据。
7)蓄电池监测
展示单体电池电压、内阻和温度,预测电池带载时剩余时间,每节电池数据均可以设置异常报警,及时发现蓄电池异常。
8)列头柜监测
系统可以展示精密配电柜内进线和馈线回路电气参数,包括电流电压功率电能以及开关状态,并可以对数据进行报警设置和分级,数据取自精密配电柜测量模块。
9)母线槽监测
系统可以展示智能小母线的始端箱和插接箱电气参数,包括电流电压、开关状态、插接点温度,并对数据进行报警设置和分级。
10)能源分布
11)能耗分析
显示电能消耗日/月/年报表,并可对具体回路选择曲线图、饼图进行展示。对数据中心用电数据进行同比、环比分析比较,查看用电趋势。
12)环境监测
监测数据中心温湿度、开关门、水浸、烟雾、噪声、气体浓度状态等参数。曲线图直观明了,同时支持历史数据查询。
13)空调监测
系统可监测精密空调的回风温湿度,出回水温度,并可以设定精密空调的温湿度,达到更好的控制效果。
14) 智能照明
15)电气安全
16)消防监控
智慧消防管理云平台是在智慧安全用的基础上,增加了火报系统,智慧烟感和智慧消防用水等设备和系统。实现火灾预防、火情报警和联动控制等功能。
17)故障报警
报警事件分为四级,通过列表显示各类报警事件数量,通过柱状图显示逐日报警数量,提供报警总数以及增长趋势。
18)运维管理
运维管理功能,可针对数据中心各主要设备进行巡检派工,消缺,抢修等维护工作。
3.3典型硬件
下图为安科瑞AcrelEMS-IDC数据中心综合能效管理系统的系统拓扑图,按照能源的流向、电压等级的变化,数据中心的供配电从市电引入后,需要经过用户变电站、中高压配电室、柴发室、低压配电室、电池室等场景、最后能源流向数据机房给IT设备进行供电。
整个供配电场景中可以用到安科瑞的相关产品如下:
4结语
数据中心建设正朝着规模化、科学化、集中化、绿色化方向发展,在此背景下安科瑞希望能够如何通过AcrelEMS-IDC综合能效管理系统帮助数据中心建设者管理者保障数据中心的稳定、安全、持续运行。 审核编辑 黄昊宇
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