新型數(shù)據(jù)機房配電新標(biāo)桿：智能小母線的應(yīng)用邏輯與實戰(zhàn)價值

引言

隨著云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)正以前所未有的速度呈現(xiàn)爆炸式增長。在新冠肺炎疫情防控工作中，大數(shù)據(jù)所發(fā)揮的核心作用更是讓人們深刻認識到其重要性。作為數(shù)據(jù)儲存和計算的重要基礎(chǔ)設(shè)施，加快大數(shù)據(jù)中心的建設(shè)已成為大勢所趨。如今，現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心正朝著大型化、高密度、綠色環(huán)保、模塊化的方向不斷發(fā)展。而隨著 IT 技術(shù)的日新月異，以及出租機房等商業(yè)模式的興起，數(shù)據(jù)中心在建設(shè)初期，機柜密度存在極大的不確定性，這就對其基礎(chǔ)設(shè)施提出了更為嚴苛的要求 —— 必須同時具備靈活性、可靠性、經(jīng)濟性以及快速部署的特點。??

關(guān)鍵詞：IDC基礎(chǔ)設(shè)施；數(shù)據(jù)中心；智能小母線；穩(wěn)定性

1. 傳統(tǒng)低壓電纜配電方式

機房傳統(tǒng)低壓配電系統(tǒng)一般采用2路10 kV市電接入，經(jīng)過變壓器、低壓配電柜分別接入不間斷電源設(shè)備，再經(jīng)過不間斷電源輸出柜連接至各個列頭柜，從列頭柜敷設(shè)電纜接入機柜內(nèi) PDU，可分為三級配電：變壓器輸出——低壓配電——交流（直流）不間斷電源——列頭柜——服務(wù)器機柜。

第一級通常采用電纜或低壓母線，由變壓器—交流（直流）不間斷電源的數(shù)據(jù)中心總配電系統(tǒng)。變壓器低壓側(cè)一般采用單母線分段型式運行，放射式與樹干式相結(jié)合的方式，對于單臺容量較大的負荷或重要負荷采用放射式供電，通過低壓配電柜給變壓器下游的低壓用電設(shè)備（UPS、配電箱、空調(diào)等）供給電源。通常，第一級配電的容量介于 800~2500A之間。

第二級一般采用電纜，由交流（直流）UPS——列頭柜的機房配電系統(tǒng)。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心機房內(nèi)配電方案大多數(shù)使用列頭柜加電纜的組合方案。數(shù)據(jù)中心列頭柜通常放置于一列服務(wù)器機柜的始端，作為該列服務(wù)器機柜的電源分配與保護的終端配電柜，列頭柜通常以放射式的配電形式與上一級配電柜連接。通常，第二級配電的容量介于100~400A之間。

第三級一般采用電纜，由列頭柜——服務(wù)器機柜的末端配電系統(tǒng)；列頭柜的功能是對這一列機柜所帶的交直流負載提供電源，起到電能分配、數(shù)據(jù)的監(jiān)控、數(shù)據(jù)的測量、設(shè)備的保護、設(shè)備的告警等功能。列頭柜設(shè)計了很多斷路器，每個輸出斷路器與各個服務(wù)器機柜的PDU 連接構(gòu)成數(shù)據(jù)中心傳統(tǒng)的終端供配電系統(tǒng)。通常，第三級配電的容量為25~80A之間。近幾年也有些機房在末端配電采用智能小母線方式。傳統(tǒng)配電方式技術(shù)成熟、單根電纜故障影響范圍較小。但是，電纜布放工程量較大、施工周期較長，智能管理能力較差，且列頭柜占用機柜空間、電纜電能損耗較大、末端配電擴展困難。

1. 智能小母線配電方案

母線供電方式由主干母線、插接箱、機柜端母線始端箱及測量單元、分支母線、機柜末端插接箱及多功能表采集智能終端組成，其特點是各段母線之間有多個連接點，理論上可靠性比整條電纜的可靠性低，但由于其對母線的溫升、電流、電壓、功率等參數(shù)進行監(jiān)控，可實現(xiàn)主動式配電智能管理。另外，母線槽外殼采用多點接地，使外殼基本處于等電位接地方式，大為簡化結(jié)構(gòu)，并杜絕人身觸電危險。相比于傳統(tǒng)的電纜而言，母線槽具有載流量大，防護等級高，施工方便快捷，安全可靠等優(yōu)點。

智能小母線配電系統(tǒng)是典型的樹干式供配電系統(tǒng)，配電柜至各機柜之間采用一條干線連接的配電方式，中間不需要配置列頭柜，相較于傳統(tǒng)列頭柜+電纜的配電方式，可節(jié)省列頭柜投資及安裝空間，便于提前預(yù)制及現(xiàn)場安裝，也便于后續(xù)維護和靈活擴容改造。通過母線插接箱內(nèi)的斷路器與每個服務(wù)器機柜中的PDU 連接構(gòu)成數(shù)據(jù)中心全母線配電系統(tǒng)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進步，新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品不斷地創(chuàng)新，傳統(tǒng)放射式電纜敷設(shè)方式雖然供電可靠性比樹干式高，但存在工藝要求高、施工難度大、不易擴展和調(diào)整等諸多弊端，電纜也無法重復(fù)利用。近年來智能小母線技術(shù)的不斷改進，無論是搭接還是插接方式，母線接頭的穩(wěn)定性都有很大的提高，結(jié)合定期維護保養(yǎng)和儀器設(shè)備對母線接頭溫升、電流進行監(jiān)控，可以大幅減小事故發(fā)生的概率；母線可根據(jù)不同機柜負載大小不同靈活分配，如需擴容、調(diào)相（三相不平衡時），只需調(diào)整對應(yīng)的插接箱，而無需對線路做任何調(diào)整；同時母線采用模塊化功能元件和可擴展的預(yù)制布線系統(tǒng)，易于擴容。

智能小母線方案具有以下優(yōu)點：

1. 無需鋪設(shè)大量電纜，可通過插接箱就近供電（插接箱位置可調(diào)），服務(wù)器機柜 PDU 插頭可直接插入到母線插接箱中，無復(fù)雜接線工作；
2. 支持隨時 (熱) 擴充回路數(shù)，按需變化適應(yīng)性高；
3. 供電系統(tǒng)簡潔易維護，可實現(xiàn)全程智能監(jiān)控。
4. 更加綠色、環(huán)保和節(jié)能：全母線方式極大的提升了配電的實用性，為運維帶來了極大的可擴展性和靈活性，可以隨時根據(jù)客戶的需要進行在線擴容、重新部署和升級設(shè)備配電，無需進行列頭柜和線纜的改造工程，可以極大的降低數(shù)據(jù)中心的運維成本，保證數(shù)據(jù)中心持續(xù)穩(wěn)定的運行。

（5）快速部署：母線槽方式因采用模塊化設(shè)計，且布放簡單，大大提升了安裝效率并降低了安裝故障率，一個標(biāo)準模塊的部署只需要5天；而列頭柜加線纜方式需要15天，同時傳統(tǒng)方式工人現(xiàn)場作業(yè)，人工成本及人為故障因素較高。

3、安科瑞智能小母線解決方案

圖1、母線監(jiān)控裝置技術(shù)參數(shù)

圖3、母線監(jiān)控裝置通訊組網(wǎng)示意圖

圖4、母線監(jiān)控裝置系統(tǒng)架構(gòu)圖

4、結(jié)語

在電力數(shù)據(jù)的建設(shè)與運維工作中，可靠性、可維護性、經(jīng)濟性、可擴展性以及節(jié)能環(huán)保，是不可或缺的幾大關(guān)鍵要素。而供配電系統(tǒng)，更是數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施里的核心環(huán)節(jié)，其性能直接關(guān)系到整個數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定運行。?

伴隨著電網(wǎng) IT 信息系統(tǒng)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的低壓配電需求也在不斷提升，這就要求其采用具備更高可用性、更高安全性和更強靈活性的配電結(jié)構(gòu)來提供支撐。?

智能小母線方案恰好能滿足這些需求，它擁有極高的靈活性，能很好地適配數(shù)據(jù)中心復(fù)雜多變的配電環(huán)境。同時，該方案還具備施工周期短、使用壽命長、可重復(fù)利用等顯著特點。這些特點不僅提高了機房的空間利用率，還能增加機房的整體收益，而且其投資回收期相對較短。?

由此可見，隨著未來相關(guān)技術(shù)的日益成熟以及成本的進一步降低，智能小母線方案具備廣闊的推廣應(yīng)用空間，值得逐步進行推廣使用。