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數據中心是國家確定的“新基建"七大領域之一。數據中心在國民經濟和社會(hui) 發展中所起的作用越來越重要，數據中心已經成為(wei) 了各行各業(ye) 的關(guan) 鍵基礎設施，為(wei) 經濟轉型升級提供了重要支撐。
數據中心要實現持續穩定運行，前提是其供電係統應穩定可靠、不間斷。當前，重要程度高的數據中心一般采用2N架構的UPS供電方式，以實現容錯要求，供電係統包括高低壓配電、後備發電機組、不間斷電源、後備蓄電池、精密配電等子係統，典型的數據中心供電係統如圖1所示。
數據中心機房的末端配電一般是指從(cong) 不間斷電源輸出櫃到最終用電設備的配電部分，最終用電設備包括IT設備、動力設備和照明等。數據中心的末端配電接近用電設備，是整個(ge) 供配電係統中的關(guan) 鍵環節，它的安全可靠十分重要。
傳(chuan) 統的末端配電技術一般采用列頭櫃加電纜配電，典型的配電係統如圖 2 所示。
按照國家規範的要求，數據中心的基礎設施宜按容錯係統配置。當數據中心的末端配電采用列頭櫃加電纜配電時，存在多種方案。以數據中心應用較多的封閉冷通道為(wei) 例，配電方案主要有如下4種方案。
注：圖中僅(jin) 示出了其中一列機櫃的配電電纜，另一列機櫃同理。
每個(ge) 封閉冷通道設置兩(liang) 個(ge) 列頭櫃，分別位於(yu) 每列的頭部，每個(ge) 列頭櫃由不同的UPS係統引出，即列頭櫃A由2N雙母線係統的UPS係統A引出，列頭櫃B由2N雙母線係統的UPS係統B引出。
IT機櫃的供電方式為(wei) ：每個(ge) IT機櫃內(nei) 包括兩(liang) 路PDU，PDU(A)和PDU(B)，其中PDU（A）通過電纜由列頭櫃A取電，PDU(B)通過電纜由列頭櫃B取電。
本供電方案的優(you) 點是實現了全程雙回路供電，無單點故障點，供電架構清晰。缺點是IT機櫃的供電需要跨列引電，布線有一定難度。
方案二的機櫃布置和方案一相同，如圖3所示，但列頭櫃的內(nei) 部配置和配電電纜的敷設不同。具體(ti) 方案是：每個(ge) 封閉冷通道也設置兩(liang) 個(ge) 列頭櫃，列頭櫃A和列頭櫃B，但每個(ge) 列頭櫃內(nei) 部又分為(wei) A、B兩(liang) 路，每路由不同的UPS係統引出，即列頭櫃A和列頭櫃B內(nei) 的A路由2N雙母線係統的UPS係統A引出，列頭櫃A和列頭櫃B內(nei) 的B路由2N雙母線係統的UPS係統B引出。
IT機櫃的供電方式是IT機櫃的兩(liang) 路PDU均來自於(yu) 本列的列頭櫃，其中PDU（A）來自於(yu) 本列列頭櫃中的A路，PDU（B）來自於(yu) 本列列頭櫃中的B路；這種供電方式結構清晰，但當列頭櫃需要擴容、更換或移位時，後端IT機櫃的割接難度和工作量較大。
方案三和方案二的不同之處僅(jin) 在於(yu) IT機櫃的取電方式不同，即IT機櫃的兩(liang) 路PDU分別來自於(yu) 不同的列頭櫃，且不同路，第1列的IT機櫃的PDU（A）來自於(yu) 列頭櫃A內(nei) 的A路，PDU（B）來自於(yu) 列頭櫃B內(nei) 的B路；第2列的IT機櫃的PDU（A）來自於(yu) 列頭櫃B內(nei) 的A路，PDU（B）來自於(yu) 列頭櫃A內(nei) 的B路；這種供電方式保證了IT機櫃的供電為(wei) 全程雙路由，且不存在單點故障點，但布線比較複雜，現場接線容易發生錯誤，可能導致IT
每個(ge) 封閉冷通道隻設置1個(ge) 列頭櫃，位於(yu) 其中一列的頭部，列頭櫃內(nei) 部分為(wei) A、B兩(liang) 路，分別由不同的UPS係統引出。IT機櫃的兩(liang) 路PDU分別由列頭櫃內(nei) 的A路和B路取電。
這種方案的優(you) 點是隻占用了一個(ge) 機櫃位置，節約了寶貴的機房空間資源。缺點是電纜需要跨列敷設，且當列頭櫃需要維修、擴容、更換或移位時，將造成後端所有IT機櫃斷電。
3.5列頭櫃配電方案對比
列頭櫃配電技術要占用寶貴的機房資源，每台列頭櫃要占用了一個(ge) 機櫃位置，使得可出租的IT機櫃數量變少。列頭櫃配電采用電纜進行出線，出線配置1P或2P空開，每一個(ge) 出線回路連接一根電纜到一台機櫃，再通過工業(ye) 連接器或者直接連接到PDU的端子排上，為(wei) 服務器進行供電。列頭櫃在設計中往往會(hui) 配置一些備用回路，以備日後機櫃擴容或者維修，當列頭櫃方案落地實施後，再進行調整和更改會(hui) 非常麻煩，甚至需要停機進行作業(ye) 。采用電纜出線，如果雙路配電的方案，會(hui) 有大量的電纜需要部署，後期維護、增加、減少機櫃、調整機櫃布局、增加機櫃容量等難度很大。另外，電纜中間沒有監控，長期通過大電流出現絕緣老化時無法提前預警，對運營帶來潛在危險。
由於(yu) 列頭櫃要占用寶貴的機房資源，且配電不夠靈活，業(ye) 界一直在研究更加靈活可靠的末端配電技術，智能小母線配電技術應運而生。
智能小母線按照結構可以分為(wei) 滑軌式小母線和直列式小母線。
所謂滑軌式小母線，是指銅排導體(ti) 采用環繞式布置，中間形成一個(ge) 連續的空間通道，底部連續開槽，支持在任意點位插接取電的母線形式。
滑軌式小母線具有全程全點位接入分支回路的特點。插接箱在母線槽的下方安裝，即插即用，母線槽無需斷電即可實現插接箱的在線插拔；母線槽為(wei) 模塊化結構，支持分步實施、延續、擴展和重構，支持部件的按需分項采購和部署。
所謂直列式小母線，是指銅排導體(ti) 采用上下並列平行布置，母線左右兩(liang) 側(ce) 可間隔或密集布置插孔接入分支回路的母線形式。
直列式母線結構簡單，成本更低。但其插接箱是固定的，不能根據需求靈活移動，插接箱在母線槽的左右水平方向安裝，插接口的數量有限，整體(ti) 擴容性差。另外，插接箱的體(ti) 積大，占用空間大，不易更換，維護困難。因此，直列式小母線適合後期方案不進行調整，大範圍固定配置的部署。
滑軌式小母線和直列式小母線的特點對比如表2所示。
由於(yu) 滑軌式小母線的插接箱在母線槽的下方向下安裝，兩(liang) 條智能小母線間距可以控製在150mm以內(nei) ，占用IT機櫃上方的水平空間較小，一般可以在500mm以內(nei) 。插接箱朝向機櫃後側(ce) ，便於(yu) 操作和觀察。而直列式小母線占用IT機櫃上方的水平空間較大，一般都600mm以上，不便於(yu) 安裝，且不便於(yu) 後期的操作和觀察。因此，智能小母線推薦采用滑軌式小母線，不建議采用直列式小母線。
對於(yu) 封閉冷通道，智能小母線有單列單母線和單列雙母線兩(liang) 種配置方式。
單列單母線配置圖如圖5所示。
由於(yu) 采用單列單母線方式，需要跨列橋架，布線難度很大，不建議采用此種配置方式，推薦采用單列雙母線配置方式。
IT機櫃通過插接箱從(cong) 母線取電，即母線通過插接箱將電送至IT機櫃內(nei) 的PDU。插接箱有單路輸出和三路輸出兩(liang) 種，單路輸出的插接箱一般為(wei) 單相，有的具備調相功能。三路輸出的插接箱輸入一般為(wei) 三相，輸出自然分相，有利於(yu) 三相平衡。
因此，插接箱的配置方式可以分為(wei) 一對一模式和一對三模式。一對一模式的配置圖如圖6所示，一對三模式如圖7所示。
雖然插接箱一對一的配置方式清晰方便，發生故障時隻影響一個(ge) 機架，但成本較高。考慮到IT機櫃有兩(liang) 路供電，由於(yu) 采用單列單母線方式，需要跨列橋架，布線難度兩(liang) 路供電同時發生故障的可能性很低，而且，一對三方式采用一般三相輸入，輸出到三個(ge) 機櫃自然分相，不需要額外考慮三相平衡問題，因此推薦采用一對三的配置方式。
傳(chuan) 統的機房末端配電技術采用列頭櫃加電纜的配電方式，列頭櫃需要占用機櫃安裝位置；需要安裝走線架，施工難度大，電纜較多，且一般需要一次性建成；IT機櫃的配電容量是固定的，無法進行靈活調整；若機房搬遷，列頭櫃、電纜、走線架等一般無法重複利用。
智能小母線配電技術采用了進線箱、母線槽和插接箱，為(wei) 模塊化結構，不需要占用寶貴的機櫃安裝位置；無需走線架，施工工期短；若IT機櫃容量調整，插接箱可熱插拔，隻需更換插接箱即可；若機房搬遷，設備均可重複利用。
但智能小母線也存在如下缺點。
（1）對機房高度要求更高。采用列頭櫃配電方式，為(wei) 滿足走線要求，一般要求IT機櫃上方有不小於(yu) 500mm的高度，而智能小母線，要求上方不小於(yu) 800mm的高度。
（2）維護操作不方便。智能小母線的安裝位置較高，操作人員如果要對開關(guan) 進行分合閘等操作，比較不方便。
（3）設置複雜。若插接箱內(nei) 的空氣開關(guan) 故障，就要更換插接箱，而且插接箱更換後需要廠家重新設置通訊地址。
兩(liang) 種配電方式的特點對比如表5所示。
綜上所述，如果是一次性部署服務器或是方案固定的數據中心，一般會(hui) 采用列頭櫃加電纜的配電方案。如果是需要分批次部署服務器的數據中心，或後期需要進行末端負荷調整的數據中心，推薦采用全點位、滑軌式的智能小母線配電方案。
我們(men) 仍以常見的封閉冷通道來進行對比，該封閉冷通道采用2N雙母線UPS供電方式。一般來說，封閉冷通道內(nei) 的單列IT機櫃數量在25個(ge) 以內(nei) ，現假設為(wei) 單列18個(ge) 機櫃，若采用列頭櫃配電方式，則單列IT機櫃數為(wei) 17個(ge) ，單個(ge) IT機櫃額定功率為(wei) 4kW。采用智能小母線方案，則單列機櫃數為(wei) 18個(ge) 機櫃。
列頭櫃配電方案如圖3所示，智能小母線配電方案如圖7所示。
列頭櫃配電方案的造價(jia) 如表6所示。
表6 列頭櫃配電方案造價(jia)
從(cong) 表6和表7可以看出，兩(liang) 種配電方式的造價(jia) 相差105840元，但智能小母線配電方式可以多安裝2個(ge) IT機櫃，假設每機櫃的月租金（不含電費）為(wei) 2500元，則多花的投資部分，其回收期約為(wei) 1.76年。在10年的運營期內(nei) ，小母線配電方式可以為(wei) 增加租金收入約49.4萬(wan) 。
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。
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。
末端配電是數據中心供配電係統的末梢環節，它的可靠性、穩定性和可維護性直接關(guan) 係到IT設備的安全供電。數據中心的末端配電方式主要包括兩(liang) 種，一種是采用列頭櫃加電纜的配電方式，另一種是智能小母線配電方式。本文通過分析，得出如下結論：
（1）對於(yu) 封閉冷通道，如果采用列頭櫃加電纜的配電方式，建議采用上文中的方案一，即每個(ge) 冷通道配置2個(ge) 列頭櫃，每個(ge) IT機櫃分別從(cong) 2個(ge) 列頭櫃各取1路電源。
（2）智能小母線分為(wei) 滑軌式小母線和直列式小母線，考慮到機房的實際應用環境，推薦采用滑軌式小母線，不建議采用直列式小母線。
（3）智能小母線推薦采用單列雙母線方案。
（4）智能小母線的插接箱推薦采用一拖三方案。
（5）對於(yu) 分批次部署服務器的數據中心，或後期需要進行末端負荷調整的數據中心，強烈建議采用滑軌式的智能小母線配電方案；如果是一次性部署服務器或是方案固定的數據中心，可采用列頭櫃加電纜的配電方案。
（6）智能小母線造價(jia) 相對較高，投資回收期約為(wei) 2年。
總的來說，由於(yu) 智能小母線具有不占用機櫃位置、配電回路清晰、模塊化結構、工期短、可重複利用等優(you) 點，雖然其造價(jia) 相對較高，但在整個(ge) 運營期內(nei) 可以為(wei) 投資方帶來更大的收益。因此，建議在數據中心內(nei) 推廣應用智能小母線末端配電技術。
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