淺談智能母線在數據中心的應用及監控產品選型

更新時間：2023-02-22 | 點擊率：604

摘要：根據《“十四五"信息通信行業發展規劃》，信息通信行業到2025年將實現整體規模進一步擴大，整體經濟發展品質顯著提高，基本形成高速泛在、融合互通、智慧綠色以及安全穩定的新興數據基礎建設，進一步提高數據中心空間及環境利用率，提高其節能水平和智能化管理水平。在數據中心中使用智能母線可以替代列頭櫃，從而進一步節省機房空間，提升經濟效益。結合具體工程實例，分析智能母線在數據中心的詳細應用。

關鍵詞：智能母線；數據中心；空間利用；經濟效益

0 引言

末端供電一般采用的是列頭櫃供電方式，需要在每列機櫃或兩(liang) 列機櫃設立一台列頭櫃，存在著占用空間大、電纜走線多及強弱電分離等問題。為(wei) 了解決(jue) 上述問題，智能母線應運而生，其以高度的靈活性、完善的智能化監控能力備受數據中心建設單位的青睞。

1 智能母線供電方式

智能母線的供電方案在不間斷電源（Uninterruptible Power System，UPS）出線櫃之後不需要再敷設線纜或設置配電設備，而是直接串接智能母線槽，並配合接插單元為(wei) 每台負載機箱內(nei) 裝置供電。數據中心智能母線采用樹幹式的供配電係統，每列機櫃均通過兩(liang) 條母線槽供電，且地板下及機櫃上沒有電纜橋架，便於(yu) 管理維修。列頭櫃供電係統如圖 1 所示，智能母線供電係統如圖2所示。

圖 1 列頭櫃供電係統（2N）

圖 2 智能母線供電係統（2N）

2 智能母線的優勢

（1）部署簡單，易於擴展。傳統配電方式中，列頭配電櫃到各機櫃間均采用線纜一對一連接，需要鋪設大量電纜和電纜承載橋架。工程實施時需要根據機櫃間隔單獨剪、鋪設、捆紮或連接每一根電纜，不僅施工量大、周期長，而且未來新增回路需要增加鋪設線纜。智能母線部署簡易快捷，僅需將母線槽安裝到所有規劃設備的上方，無需鋪設大量電纜，可以通過插接箱就近供電，部署周期為1～2周。插接箱位置可調，IT 機櫃電源分配單元（Power Distribution Unit，PDU）插頭可以直接插入到母線插接箱中，無複雜接線工作。除此之外，智能母線配置熱插拔插接箱，可以在線熱插拔。當機房需要增加新的回路時，隻需要增加相應輸出回路的插接箱，直接在線插拔就可以實現擴容，無需對母線槽進行新的調整。智能母線構成如圖 3 所示。

圖 3 智能母線構成圖

（2）供電靈活，快速可靠。智能母線供配電模式更加適合現代數據中心發展的趨勢，在安全可靠的基礎上，還具備靈活、快速的優點。傳統配電櫃裏的電纜和開關都是定額化的，如果 IT 設備使用的電功率增加，就需要重新布放電纜和更換開關等。智能母線可根據 IT 負荷實際需要的電功率自動分配，提高了供電的靈活性。采用智能母線方式無需機櫃強電電纜橋架等物理設備，如圖4所示，提高了空調送風效率。此外，智能母線所有的產品都是模塊化設計，符合現代數據中心快速靈活部署的要求。

圖 4 已經敷設完成的電纜橋架

（3）具有完善的配電監控。智能母線供電方式具有與精密列頭櫃同樣的智能監控功能，可以監測插接箱內每條一回路中的相關信息，包括壓力、流量、輸出功率、電能、諧波以及溫度等。智能母線監控係統配置通信接口，可以將所有監控數據上傳給後台動環平台。

（4）節約機房麵積，提高收益。采用智能母線供電無需配置強電列頭櫃，節約了強電配電設備占用空間，可以增加 IT 機櫃的安裝數量，提高了機房利用率和經濟收益。

（5）安全性高，使用壽命長。智能母線采用“金屬外殼+絕緣護套+銅芯母排"結構，電氣穩定性更強，同時也擁有良好的散熱性能，有效避免了由熱沉積引起的老化，延長了使用壽命。

3 智能母線收益分析

從(cong) 經濟效益方麵分析，智能母線也具有一定的競爭(zheng) 優(you) 勢。雖然智能母線相對於(yu) 列頭櫃方案投資成本較高，但是使用智能母線時無需配置交流列頭櫃，原有交流列頭櫃的安裝位置可以供資源機櫃使用，大大提高了實際收益。

以安徽省某數據中心為(wei) 例，其建築麵積約8000m2，采用常規供電方式時可以布置機架1 040架、交流列頭櫃 64 架，交流列頭櫃設備采購及安裝費用約為(wei) 192 萬(wan) 元，列頭櫃至IT 機櫃配電線纜投資約為(wei) 100 萬(wan) 元，總投資約為(wei) 292 萬(wan) 元。在同樣規模下，使用智能母線代替交流列頭櫃後，智能母線的設備采購及安裝費用約為(wei) 570 萬(wan) 元，投資比常規供電方式多出278 萬(wan) 元。但使用智能母線方式供電時，無需交流列頭櫃，該數據中心可使用IT機架增加 64 架。參考該單位過去3年的機架銷售數據，單機櫃外租平均費用約為(wei) 0.5萬(wan) 元 / 月，每月可增加收入 32 萬(wan) 元。此時計算投資回報周期為(wei) 278÷32 ≈ 9月，即在9個(ge) 月以內(nei) 就能收回多出的投資。數據中心一般運行周期為(wei) 15年，使用智能母線可以為(wei) 該建設單位增加收益約為(wei) 5472 萬(wan) 元。

4 安科瑞精密配電及監控係統解決方案

4.1 概述

隨著數據中心的迅猛發展，數據中心的能耗問題也越來越突出，有關(guan) 數據中心的能源管理和供配電設計已經成為(wei) 熱門問題，高效可靠的數據中心配電係統方案，是提高數據中心電能使用效率，降低設備能耗的有效方式。要實現數據中心的節能，首先需要監測每個(ge) 用電負載，而數據中心負載回路非常的多，傳(chuan) 統的測量儀(yi) 表無法滿足成本、體(ti) 積、安裝、施工等多方麵的要求，因此需要采用適用於(yu) 數據中心集中監控要求的多回路監控裝置。

4.2 應用場所

適用於運營商、金融、政府、互聯網、企業等數據中心。

4.3 係統結構

1）交流

2）直流

4.4 係統功能

1）主頁

開機進入主頁，包含進線參數、開關狀態、出線參數、報警查詢等功能，按按鈕可進入各功能界麵查看。

2）進線參數監測

監測主路的三相電壓、電流、係統頻率；各項及總的有功功率，無功功率，視在功率，功率因數，有功電能、無功電能；電流、電壓不平衡度；電流、電壓諧波含量；最大需量。

3）出線參數監測

分支回路的電壓、電流、有功功率、有功電能、功率因數額定電流設置、各相電流值；

負載百分比；最大需量。

4）開關狀態

左側一列為主路開關狀態，主路跳閘SD狀態、主路防雷開關狀態、主路防雷故障點狀態，默認為無源檢測點，分閘為綠色，合閘為紅色。主路右側的皆為支路開關狀態；默認為有源檢測點，合閘為紅色，分閘為綠色。

5）報警查詢

當前報警界麵可查看實時報警和曆史報警；開關量動作告警；任意數據的定時存儲；進線過電流2段閥值越限告警，可任意設定告警值；進線過壓、欠壓、缺相、過頻率、低頻率越限告警; 聲光告警功能。

4.5 係統硬件配置

5 安科瑞智能母線監控解決方案

5.1 概述

數據中心IT服務器配電傳(chuan) 統采用精密配電櫃，占用空間較大，配電線纜多，新增設備不便，為(wei) 了節省麵積，智能小母線方案由於(yu) 不占用機房麵積、可按需靈活插拔，受到很多數據中心的青睞，被越來越多的應用。

安科瑞智能母線監控產(chan) 品分為(wei) 交流和直流母線監控兩(liang) 類，包括始端箱監測模塊、插接箱監測模塊以及觸摸屏，另外還可以搭配母線槽連接器紅外測溫模塊用於(yu) 監測母線槽的運行溫度，確保母線槽配電安全。通過標準網線手拉手簡單組網，可以實現任意插接箱檢修或更換時不影響其他在線運行的插接箱的數據上傳(chuan) 通訊。

5.2 應用場所

適用於運營商、金融、政府、互聯網、企業等數據中心

5.3 係統結構