安科瑞 劉邁

　　引言

　　隨著云計算、大數據、人工智能等新一代信息技術的迅猛發展，數據正呈現爆炸式增長。在疫情防控工作中，大數據所發揮的核心作用更是讓人們深刻認識到其重要性。作為數據儲存和計算的重要基礎設施，加快大數據中心的建設已成為大勢所趨。如今，現代數據中心正朝著大型化、高密度、綠色環保、模塊化的方向不斷發展。而隨著 IT 技術的日新月異，以及出租機房等商業模式的興起，數據中心在建設初期，機柜密度存在極大的不確定性，這就對其基礎設施提出了更為嚴苛的要求 —— 必須同時具備靈活性、可靠性、經濟性以及快速部署的特點。

　　關鍵詞：IDC基礎設施；數據中心；智能小母線；穩定性

　　傳統低壓電纜配電方式

　　機房傳統低壓配電系統一般采用2路10 kV市電接入，經過變壓器、低壓配電柜分別接入不間斷電源設備，再經過不間斷電源輸出柜連接至各個列頭柜，從列頭柜敷設電纜接入機柜內 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）不間斷電源的數據中心總配電系統。變壓器低壓側一般采用單母線分段型式運行，放射式與樹干式相結合的方式，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備（UPS、配電箱、空調等）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。傳統數據中心機房內配電方案大多數使用列頭柜加電纜的組合方案。數據中心列頭柜通常放置于一列服務器機柜的始端，作為該列服務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——服務器機柜的末端配電系統；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、數據的監控、數據的測量、設備的保護、設備的告警等功能。列頭柜設計了很多斷路器，每個輸出斷路器與各個服務器機柜的PDU 連接構成數據中心傳統的終端供配電系統。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。傳統配電方式技術成熟、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。

　　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、功率等參數進行監控，可實現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，大為簡化結構，并杜絕人身觸電危險。相比于傳統的電纜而言，母線槽具有載流量大，防護等級高，施工方便快捷，安全可靠等優點。

　　智能小母線配電系統是典型的樹干式供配電系統，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，相較于傳統列頭柜+電纜的配電方式，可節省列頭柜投資及安裝空間，便于提前預制及現場安裝，也便于后續維護和靈活擴容改造。通過母線插接箱內的斷路器與每個服務器機柜中的PDU 連接構成數據中心全母線配電系統

　　隨著科學技術的發展進步，新技術、新工藝、新產品不斷地創新，傳統放射式電纜敷設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、不易擴展和調整等諸多弊端，電纜也無法重復利用。近年來智能小母線技術的不斷改進，無論是搭接還是插接方式，母線接頭的穩定性都有很大的提高，結合定期維護保養和儀器設備對母線接頭溫升、電流進行監控，可以大幅減小事故發生的概率；母線可根據不同機柜負載大小不同靈活分配，如需擴容、調相（三相不平衡時），只需調整對應的插接箱，而無需對線路做任何調整；同時母線采用模塊化功能元件和可擴展的預制布線系統，易于擴容。

　　智能小母線方案具有以下優點：

　　無需鋪設大量電纜，可通過插接箱就近供電（插接箱位置可調），服務器機柜 PDU 插頭可直接插入到母線插接箱中，無復雜接線工作；

　　支持隨時 (熱) 擴充回路數，按需變化適應性高；

　　供電系統簡潔易維護，可實現全程智能監控。

　　更加綠色、環保和節能：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，可以隨時根據客戶的需要進行在線擴容、重新部署和升級設備配電，無需進行列頭柜和線纜的改造工程，可以極大的降低數據中心的運維成本，保證數據中心持續穩定的運行。

　?。?）快速部署：母線槽方式因采用模塊化設計，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，同時傳統方式工人現場作業，人工成本及人為故障因素較高。

　　安科瑞智能小母線解決方案

圖1 母線監控裝置技術參數

圖2 母線監控裝置實物圖片

圖3 母線監控裝置系統架構圖

　　4、結語

　　在電力數據的建設與運維工作中，可靠性、可維護性、經濟性、可擴展性以及節能環保，是幾大關鍵要素。而供配電系統，更是數據中心基礎設施里的核心環節，其性能直接關系到整個數據中心的穩定運行。

　　伴隨著電網 IT 信息系統的飛速發展，數據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構來提供支撐。

　　智能小母線方案恰好能滿足這些需求，它擁有靈活性，能很好地適配數據中心復雜多變的配電環境。同時，該方案還具備施工周期短、使用壽命長、可重復利用等顯著特點。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，隨著未來相關技術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用空間，值得逐步進行推廣使用。

　　參考文獻：

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　　[4]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05版。