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王海芹
安科瑞電氣股份有限公司 上海 嘉定 201801
0引言
數(shù)據(jù)中心供電電源質(zhì)量的好壞直接影響到IT設(shè)備的安全運行，因此對數(shù)據(jù)中心列頭柜電源進(jìn)出線實行監(jiān)測非常重要，另外，隨著可用能源的減少以及能源成本的提高，如何更加經(jīng)濟和有效地使用能源已成為相關(guān)企業(yè)責(zé)無旁貸的責(zé)任。
針對數(shù)據(jù)中心列頭柜對于監(jiān)測裝置的要求，我們設(shè)計了AMC16M數(shù)據(jù)中心監(jiān)控系統(tǒng)來實現(xiàn)對兩路進(jìn)線、多路出線的電參數(shù)及進(jìn)出線開關(guān)狀態(tài)等實現(xiàn)的監(jiān)測。
如圖1所示，主機模塊測量兩路進(jìn)線、多路出線的電參量及開關(guān)狀態(tài)，通過安裝于前面板上的顯示終端可查看進(jìn)出線的測量數(shù)據(jù)和開關(guān)狀態(tài)，并可設(shè)定設(shè)備的參數(shù)及整定值等。所有的數(shù)據(jù)可通過RS485口連接到后臺配電管理系統(tǒng)，從而實現(xiàn)了對列頭柜和其他設(shè)備的集中監(jiān)測。再配合能效管理軟件，可對配電進(jìn)行化調(diào)節(jié)，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
圖1 AMC16M精密配電監(jiān)測方案系統(tǒng)圖
2.1 多回路監(jiān)測
我司開發(fā)的精密配電監(jiān)測單元AMC16M可分為AMC16MA和AMC16MD兩種，AMC16MA對應(yīng)測量交流進(jìn)出線電流電壓，AMC16MD對應(yīng)測量直流進(jìn)出線電壓電流，外形結(jié)構(gòu)一致，AMC16MA可監(jiān)測1路三相進(jìn)線電壓、2路三相進(jìn)線電流和36路單相出線電流的電氣參數(shù)。
進(jìn)線的電氣參數(shù)包括相電壓、電流、有功功率、無功功率、有功電能、無功電能、視在功率、功率因數(shù)。
出線的電氣參數(shù)包括電流、有功功率、無功功率、有功電能、無功電能。
AMC16MD可測量直流母線電壓、42路直流的出線電流、有功功率、有功電能的電氣參數(shù)。
開關(guān)量模塊ARTU-K32可一次控制32路無源開關(guān)量輸入。
2.2 測量精度高
進(jìn)線電流測量采用0.5級的電流互感器，對于出線回路，測量精度為1.0級，可測量電流低至0.2。
2.3 諧波測量功能
交流監(jiān)控主體可測量進(jìn)出線的電壓和電流諧波。
2.4 分級報警功能
對進(jìn)線過電流、欠電流2段閥值越限告警，過壓、欠壓、缺相、過頻、低頻率越限告警，可對故障起到預(yù)防作用，便于預(yù)先采取措施，所有的報警值都可以通過HMI進(jìn)行快速設(shè)定。
2.5 人性化設(shè)計操作簡潔
采用7"人機界面，可視性和可操作性好，如圖2所示：
圖2 AMC16M顯示界面主接線圖
2.6 標(biāo)準(zhǔn)通訊接口
監(jiān)控主體具有兩路標(biāo)準(zhǔn)的RS485接口，觸摸屏具有一路RS485、一路RS485/RS232通訊可選接口，可與機房動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)等連接，實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控功能。
2.7 輔助電源
監(jiān)控主體AMC16M工作電源分為AC85V～AC265V/DC100V～350V、DC24V～57V。
2.8 安裝方式
監(jiān)控主體AMC16M為DIN35導(dǎo)軌式安裝方式。
某集團公司信息園數(shù)據(jù)中心二期電源空調(diào)工程電源頭柜項目，該信息園區(qū)分為兩層，分為A、B兩路電源，每路需要配備240V/630A直流型二級電源頭柜、380V/160A交流型二級電源頭柜，每個直流型二級電源頭柜有21路出線電流，每個交流型二級電源頭柜有24路出線電流，要求如下：對進(jìn)線回路的電壓、電流、頻率、功率、電能等參數(shù)及開關(guān)狀態(tài)和出線的電流、功率、電能等參數(shù)及開關(guān)狀態(tài)的顯示和監(jiān)控。
在此項目初期采用了目前常用的一個方案，對列頭柜的進(jìn)線安裝三個交直流流電力儀表和一個直流電力儀表，采集電參數(shù)及開關(guān)狀態(tài)，出線安裝多個三相/單相電力儀表，測量電參數(shù)，并安裝多個開關(guān)量設(shè)備采集出線開關(guān)狀態(tài)，采用HMI來顯示和上傳數(shù)據(jù)，在此方案進(jìn)行評審的過程中，我們發(fā)現(xiàn)方案一由于采集的設(shè)備太多，引起了幾個問題，*是增加了列頭柜的容量要求，是增加了列頭柜內(nèi)設(shè)備的成本；三增加了設(shè)備維護難度，綜合以上幾點，我們需要提供出一種方案能簡化采集設(shè)備。針對此項目中出線回路較多，但是采集電流一般都比較小的特點，可采用我們公司現(xiàn)有的產(chǎn)品AMC16M和AMC16K或ARTU-K32的產(chǎn)品組成一套集進(jìn)出線多回路采集、開關(guān)量狀態(tài)顯示、參數(shù)設(shè)定報警等一系列功能為一體的方案，AMC16M能夠多對42路單相回路電流、功率進(jìn)行監(jiān)測，而且AMC16M分別針對直流和交流兩種列頭柜體開發(fā)了AMC16MD和AMC16MA兩種裝置，可滿足該項目的直流型和交流型電源頭柜的要求。對此，我們對應(yīng)給出了以下兩種方案：
（1）380V/160A交流型二級電源頭柜
采用AMC16MA作為監(jiān)測主體，AMC16MA一次相電壓測量可滿足該交直流電源列頭柜中380V的一次交流線電壓要求，配合使用3個變比為200A:的互感器，可測量一次進(jìn)線電流160A的測量要求，出線電流測量需要采用24個變比為100A:20mA互感器，可滿足一次出線電流32A的測量要求。
圖3交流型電源頭柜接線圖
（2）240V/630A直流型二級電源頭柜
采用AMC16MD作為監(jiān)測主體，配套一個開關(guān)量模塊ARTU-K32，該主體一次電壓測量可滿足該電源列頭柜中240V一次直流電壓要求，配合使用變比為630A/20mA的互感器，可測量一次電流630A，出線電流測量需要采用21個變比為100A:50mA互感器，可滿足一次出線電流32A的測量要求。
圖4直流型電源頭柜接線圖
綜合上面兩個對比方案，以AMC16M作為監(jiān)測主體的功能特點，先解決了電源頭柜的容量問題，也大大降低了電源頭柜的成本，而且也簡化了后期維護工作，所以該項目終采用了AMC16MA作為交流二級電源頭柜中的監(jiān)測設(shè)備，AMC16MD作為直流型二級電源頭柜中的監(jiān)測設(shè)備，配合開關(guān)量模塊ARTU-K32、觸摸屏、互感器組成一個全套監(jiān)測系統(tǒng)方案。
安科瑞公司的數(shù)據(jù)中心列頭柜監(jiān)測采集裝置是針對數(shù)據(jù)中心中多回路出線的供電需求而開發(fā)設(shè)計的，能夠很好的滿足數(shù)據(jù)中心中各設(shè)備對電源安全性和可靠性的要求，并符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以下表格為該套方案的產(chǎn)品配套型號功能介紹。
主要產(chǎn)品型號功能 | |||
應(yīng)用場合 | 產(chǎn)品圖片 | 型號 | 主要功能 |
數(shù)據(jù)中心電源配電柜監(jiān)測裝置 |
| AMC16MA | 測量三相總進(jìn)線的母線電壓+2路三相進(jìn)線的電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功電能、無功電能+36路單相出線（12路三相）的電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功電能、無功電能+1路開關(guān)量輸出+1路RS485通訊 |
| AMC16MD | 測量直流母線電壓+42路直流的出線電流、有功電能+1路開關(guān)量輸出+1路RS485通訊 | |
| ARTU-K32 | 32路開關(guān)量采集、RS485/Modbus協(xié)議，SOE事件記錄 | |
| 觸摸屏 | 數(shù)據(jù)采集、顯示、儲存、查詢、轉(zhuǎn)發(fā) | |
| 數(shù)據(jù)中心電源管理系統(tǒng)軟件 | 進(jìn)線、出線回路電參數(shù)檢測、開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測、負(fù)荷百分比檢測；三相電壓、三相電流不平衡度檢測；越限告警、事件記錄、數(shù)據(jù)上傳 | |
| AKH-0.66W | 與AMC16M監(jiān)測產(chǎn)品配套使用的保護型電流互感器。大可測電流為100A，變比為100A/20mA | |
| AKH-0.66 30I 200/5 | 與AMC16MA配套使用的保護型電流互感器，大可測量200A，變比為200A/ | |
| CS630FA/20mA | 與AMC16MD配套使用的保護型電流互感器，大可測量直流630A，變比為630A/20mA | |
| AHBC-LTA-100A | 與AMC16MD配套使用的測量型電流互感器，大可測量100A，變比為100A/50mA | |
| SBD-30（開關(guān)電源） | 與AMC16MD配套使用的開關(guān)電源，可提供±48V直流電源 | |
|
| D-20（開關(guān)電源） | 與直流型霍爾傳感器配套使用，可提供±15V直流電源 |
交流型監(jiān)測裝置設(shè)備清單 | ||||
序號 | 名稱 | 型號 | 數(shù)量 | 計量單位 |
1 | 數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置 | 安科瑞 AMC16MA | 1 | 只 |
2 | 開關(guān)量模塊 | 安科瑞 ARTU-K32 | 1 | 只 |
3 | 觸摸屏 | 安科瑞TPC7062KX | 1 | 只 |
4 | 電流互感器 | 安科瑞 AKH-0.66W | 24 | 只 |
安科瑞 AKH-0.66 30I 200/5 | 3 | 只 | ||
直流型監(jiān)測裝置設(shè)備清單 | ||||
序號 | 名稱 | 型號 | 數(shù)量 | 計量單位 |
1 | 數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置 | 安科瑞 AMC16MD | 1 | 只 |
2 | 開關(guān)量模塊 | 安科瑞 ARTU-K32 | 1 | 只 |
3 | 觸摸屏 | 安科瑞TPC7062KX | 1 | 只 |
4 | 直流型互感器 | 安科瑞 CS630FA/20mA | 1 | 只 |
5 | 直流的霍爾傳感器 | 安科瑞AHBC-LTA-100A | 21 | 只 |
6 | 開關(guān)電源 | 安科瑞 D-20 | 1 | 只 |
7 | 開關(guān)電源 | 安科瑞 SBD-30（±48V/±15V） | 1 | 只 |
隨著數(shù)據(jù)中心的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的能耗問題也越來越突出，有關(guān)數(shù)據(jù)中心的能源管理和供配電設(shè)計已經(jīng)成為熱門問題，可靠的數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)方案，是提高數(shù)據(jù)中心電能使用效率，降低設(shè)備能耗的有效方式。要實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的節(jié)能，先需要對每個用電負(fù)載實現(xiàn)的監(jiān)測，而數(shù)據(jù)中心負(fù)載回路非常的多，傳統(tǒng)的測量儀表無法滿足成本、體積、安裝、施工等多方面的要求，因此需要采用適用于數(shù)據(jù)中心集中監(jiān)控要求的多回路監(jiān)控裝置。
而AMC16M是專門針對數(shù)據(jù)中心交流列頭柜二開發(fā)設(shè)計的，對此類產(chǎn)品的應(yīng)用做了深入的研究，從功能、性能、可用性、經(jīng)濟性等方面都于其他方案。
[1]中華人民共和信息產(chǎn)業(yè)部.YDT 939-2005傳輸設(shè)備用電源分配列柜[S].北京：標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005
[2]精密配電監(jiān)測單元在數(shù)據(jù)中心列頭柜中的應(yīng)用.廣東：曹文江
[3]安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品選型手冊2013.08版
作者簡介：
王海芹，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為數(shù)據(jù)中心配電柜設(shè)計，: :
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