淺析配電系統在某銀行數據中心機房改造項目中的應用

摘  要：隨著(zhù)各行各業(yè)信息化的普及和提高，數據中心機房的地位和作用也越來(lái)越重要。作為信息集中、處理、管理中心的數據中心機房如何才能可靠地工作呢？可靠的供配電系統是*的因素。
關(guān)鍵詞：數據中心機房；不間斷電源（UPS）；電源列頭柜
1數據中心機房供配電系統的內容、負荷分類(lèi)及供電可靠性的實(shí)現
1.1供配電系統的內容、負荷分類(lèi)
        本工程為省級銀行的信息中心機房，供配電系統的內容有照明用電、空調用電、計
算機系統用電及防范系統用電等。其中計算機系統和安防系統用電屬一級負荷中的重要負荷，所以機房的空調用電屬一級負荷；機房照明由于其重要性也屬一類(lèi)負荷的照明（并設備用照明）。
1.2計算機系統供電可靠性的實(shí)現，如下圖。

                                                                            圖 1 機房配電工房系統

                                                                                   圖 2 機房配電工房系統
       作為機房重要的配電系統，計算機系統和安防系統采用 UPS 配電系統來(lái)完成傳統的配電功能。機房的機柜較多，供電容量較大，再根據甲方對供電可靠性的高要求，采用兩套UPS 配電系統來(lái)供電。如圖 1，平時(shí)的工作電源采用市電，備用電源引自發(fā)電機房供電回路，經(jīng)過(guò)雙電源切換裝置（ATSE1）后進(jìn)入UPS的輸入配電柜，再經(jīng)過(guò) UPS(包括主機和電池)，至輸出配電柜輸出配電柜采用放射式供電為電源列頭柜（指放在計算機柜頭部的用于分配電能的機柜，俗稱(chēng)列頭柜，起到配電、監控、測量、保護、告警等功能）、安防用電和計算機維修電源等供電。為防止計算機系統受雷電流的破壞，在 ATSE 后接入浪涌保護器；為進(jìn)行 UPS 的維護檢修時(shí)不影響計算機系統的正常供電，ATSE1(2)應為具有旁路功能的轉換開(kāi)關(guān)。
       需要指出的是，為加強供電的可靠性，我們把四臺電源列頭柜、維修電源、安防用電的工作和備用電源平均分配到兩套 UPS 的配電回路，即采用“N+1”型冗余并機方案。這樣，如果一臺 UPS 配電系統出現問(wèn)題，在并機信號的調控下，此臺 UPS 將會(huì )“自動(dòng)脫機”，由另 N 套 UPS 系統能給所有的負載供電。
      采用“N+1”型冗余并機方案，供電可靠性已經(jīng)很高，可實(shí)際使用中仍存在從 UPS 輸出端到用電設備輸入端的線(xiàn)路故障，如斷路器跳閘或不慎短路等。有效的方法是配置 UPS“雙總線(xiàn)輸出系統”。如圖 1、圖 2，每臺 UPS 的負載，如電源列頭柜、維修用電等均會(huì )在另一臺UPS 有備用回路。當一路電源出現故障時(shí)，電源列頭柜會(huì )通過(guò)負載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)（LTS）、維修用電設備會(huì )通過(guò)靜態(tài)切換開(kāi)關(guān)（STS）來(lái)切換到備用回路以繼續正常工作。
1.3空調用電和照明用電
       機房空調用電和機房照明用電作為一級負荷，取自另一個(gè)市電和發(fā)電機雙電源切換箱的出線(xiàn)回路。機房的一般區域照度值不小于 500lx,輔助機房區照度值不小于 300lx,顯色指數 Ra 值不小于 80。機房照明燈具自帶蓄電池，市電斷電后持續供電時(shí)間 180min，這樣就可以滿(mǎn)足發(fā)生火災時(shí)的備用照明的要求。
2 UPS配電系統功率的確定
2.1 UPS 配電系統功率計算
      UPS 配電系統的主要負荷為電源列頭柜，故列頭柜的功率決定著(zhù) UPS 主機的供電容量，如圖 3。

                                                      圖 3
       本工程以服務(wù)器機柜居多，故平均每個(gè)機柜取值約 4kW 左右。一列機柜 15 個(gè)，共有 4 列。安防系統用電和維修電源功率均為 10kW 左右，UPS 的功率因數取 COS¢=0.8 需用系數 Kx=0.9。于是有每套 UPS 主機的總功率：Kx*（4kW*15*2+10kW）=117kW，117/ COS¢=146.3kVA。這樣，每套 UPS 配電系統我們可以選用容量為 80 kVA 的兩臺 UPS 主機并機供電（內置同步功能）。兩套 UPS 配電系統共有4臺 80kVA 的主機。每臺主機需要電池柜若干，所以對于輸入/輸出配電柜、UPS 主機、電池柜的放置需要占用機房的不少面積。這個(gè)在此暫不詳細討論。
2.2 UPS 配電容量的擴充
        因本工程為機房改造，供電負荷均比較明確。對于一般新建機房工程，考慮到網(wǎng)絡(luò )設備的快速發(fā)展，運算速度越來(lái)越快，單位體積的耗電量越來(lái)越大，以及其他弱電設備的用電，為滿(mǎn)足 3~5 年的發(fā)展需要，應充分考慮到機房的擴容問(wèn)題，即UPS的配電容量應有一定的擴充。
3機房的防雷接地系統
3.1機房的等電位連接
        現行國標計算機房采用聯(lián)合接地方式，接地電阻<=1 歐。機房?jì)仍O等電位聯(lián)結板，機房?jì)雀魅蹼娫O備機殼、弱電線(xiàn)路橋架、保護套管及線(xiàn)纜金屬外皮等均與等電位端子聯(lián)結板就近連接。具體做法如下：采用 30mm*3mm 的銅帶（等電位連接帶）沿機房四邊墻線(xiàn)敷設，并將活動(dòng)地板金屬支撐管腳做多點(diǎn)重復接地焊接，金屬門(mén)窗、天花龍骨、各弱電設備機殼、弱電線(xiàn)路橋架、保護套管及線(xiàn)纜金屬外皮等等也與機房的等電位連接帶采用 M 型等電位連接。此網(wǎng)格型等電位連接帶與每個(gè)機柜至少有兩處焊接，且兩條連接帶長(cháng)度不同。機房的等電位連接帶多點(diǎn)連接至等電位聯(lián)結板，聯(lián)結板再與樓層電氣豎井的等電位端子聯(lián)結板用 BV-1×32mm2穿 SC20 管連接。
3.2機房的防雷
         低壓配電系統和電子信息系統容易受到雷電流的干擾影響甚至損壞設備。所以在建筑物的變配電房低壓進(jìn)線(xiàn)柜處設浪涌保護器，在機房配電柜進(jìn)線(xiàn)處設二級浪涌保護器，在電源列頭柜內采用帶防雷功能的電源插座，作為第三級保護。
4安科瑞ANDPF列頭柜介紹
4.1產(chǎn)品介紹
        隨著(zhù)數據中心的迅猛發(fā)展，數據中心能耗問(wèn)題也越來(lái)越突出，可靠的數據中心配電系統方案，是提高數據中心電能使用效率，降低設備能耗的有效方式。AMC系列數據中心配電系統是針對數據機房末端設計的，能夠綜合采集所有能源數據的智能系統，為交直流電源配電柜提供準確的電參量信息，并可通過(guò)通訊將數據上傳到動(dòng)環(huán)監控系統，實(shí)現對整個(gè)數據機房的實(shí)時(shí)監控和有效管理，為實(shí)現綠色IDC提供可靠保證。
4.2安科瑞配電產(chǎn)品解決方案
1）交流系統
功能要求
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(guò)壓/欠壓，缺相，過(guò)流，頻率過(guò)高/過(guò)低，輸入分路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，具備電流、功率需用量分析和統計，實(shí)現電壓、電流、頻率等參數的越限報警功能。
配置方案如圖4，

                                                                        圖4 交流系統配置方案
2）直流系統
功能要求
遙測：輸入分路的電壓、電流、功率、電度；
遙信：輸入分路的過(guò)壓/欠壓，輸入分路的熔絲狀態(tài)，具備電流、功率需用量分析和統計，實(shí)現電壓、電流、功率等參數的越限報警功能。
配置方案如圖5，

                                                                              圖5 直流系統配置方案



4.3產(chǎn)品選型

                                                         表1 列頭柜產(chǎn)品選型表
5安科瑞智能小母線(xiàn)監控系統介紹
5.1產(chǎn)品介紹
          針對數據中心智能小母線(xiàn)的監控要求,安科瑞推出了AMB系列小母線(xiàn)監控解決方案，該方案包括采集模塊、配套附件、監控系統,能對母線(xiàn)運行過(guò)程中的各種參數進(jìn)行監控，發(fā)生故障則進(jìn)行告警，以保證系統穩定運行。
AMB檢測單元是針對數據中心智能小母線(xiàn)插接箱/始端箱的監控要求新設計的產(chǎn)品，該檢測單元安裝固定在插接箱/始端箱內部，插接箱/始端箱采用特別的方式與母線(xiàn)連通，它集成全部電力參數的測量(如單相或者三相的電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、頻率、功率因數)以及電能監測和考核管理。同時(shí)可以實(shí)時(shí)監控母線(xiàn)接口溫度，配合2路Rs45通訊接口（1進(jìn)1出）或LORA無(wú)線(xiàn)通訊，采用MODBUS-RTU協(xié)議可以方便可靠的將監測數據上傳至主控箱和后臺系統，保證系統可靠運行。
5.2產(chǎn)品選型
安科瑞智能母線(xiàn)測控儀表選型如表2，

                                                               表2 安科瑞智能母線(xiàn)測控儀表選型表
注：AMB100用于始端箱、AMB110用于插接箱、A-交流系統、D-直流系統可選配AMB10顯示器，顯示器只循環(huán)顯示電壓、電流參數。
6結束語(yǔ)
          隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展，計算機房信息處理量日益變大，供電系統的容量和要求也比以有了很大的提高。這樣，就需要我們關(guān)注計算機的動(dòng)力來(lái)源-配電系統。要想它能較好的運行，管理人員定期對它的保養、維護以及檢修也是*的。

【參考文獻】
[1]張成泉.《機房工程》[M].北京：電力出版社，2007.
[2]凌玲.淺析某銀行省級分行數據中心機房改造的配電系統設計[J].城市建設理論研究，2013（10）：63-66.
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版.