多回路配電監控裝置在數據中心精密配電柜中的應用

 

　　0引言

　　數據中心供電電源質量的好壞直接影響到IT設備的安全運行，因此對數據中心列頭柜電源進出線實行監測非常重要，另外，隨著全球可用能源的減少以及能源成本的提高，如何更加經濟和有效地使用能源已成為相關企業責無旁貸的責任。

　　針對數據中心列頭柜對于監測裝置的要求，我們設計了AMC16M數據中心監控系統來實現對兩路進線、多路出線的電參數及進出線開關狀態等實現全面的監測。

　　1 監測系統圖

　　如圖1所示，主機模塊測量兩路進線、多路出線的電參量及開關狀態，通過安裝于前面板上的顯示終端可查看進出線的測量數據和開關狀態，并可設定設備的參數及整定值等。所有的數據可通過RS485口連接到后臺配電管理系統，從而實現了對列頭柜和其他設備的集中監測。再配合能效管理軟件，可對配電進行優化調節，達到節能降耗的目的。

　　

 

　　圖1 AMC16M精密配電監測方案系統圖

　　2 功能特點

　　2.1 全方位多回路監測

　　我司開發的精密配電監測單元AMC16M可分為AMC16MA和AMC16MD兩種，AMC16MA對應測量交流進出線電流電壓，AMC16MD對應測量直流進出線電壓電流，外形結構一致，AMC16MA可監測1路三相進線電壓、2路三相進線電流和36路單相出線電流的電氣參數。

　　進線的電氣參數包括相電壓、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。

　　出線的電氣參數包括電流、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。

　　開關量模塊ARTU-K32可一次控制32路無源開關量輸入。

　　2.2 測量精度高

　　進線電流測量采用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0.25A。

　　2.3 諧波測量功能

　　交流監控主體可測量進出線的電壓和電流諧波。

　　2.4 分級報警功能

　　對進線過電流、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，可對故障起到預防作用，便于預先采取措施，所有的報警值都可以通過HMI進行快速設定。

　　2.5 人性化設計操作簡潔

　　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 標準通訊接口

　　監控主體具有兩路標準的RS485接口，觸摸屏具有一路RS485、一路RS485/RS232通訊可選接口，可與機房動力環境監控系統等連接，實現遠程數據采集和監控功能。

　　2.7 輔助電源

　　監控主體AMC16M工作電源分為AC85V～AC265V/DC100V～350V、DC24V～57V。

　　2.8 安裝方式

　　監控主體AMC16M為DIN35導軌式安裝方式。

　　3 產品應用

　　某集團公司信息園數據中心二期電源空調工程電源頭柜項目，該信息園區分為兩層，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：對進線回路的電壓、電流、頻率、功率、電能等參數及開關狀態和出線的電流、功率、電能等參數及開關狀態的顯示和監控。

　　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，采集電參數及開關狀態，出線安裝多個三相/單相電力儀表，測量電參數，并安裝多個開關量設備采集出線開關狀態，采用HMI來顯示和上傳數據，在此方案進行評審的過程中，我們發現方案一由于采集的設備太多，引起了幾個問題，第一是增加了列頭柜的容量要求，第二是增加了列頭柜內設備的成本;第三增加了設備維護難度，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，可采用我們公司現有的產品AMC16M和AMC16K或ARTU-K32的產品組成一套集進出線多回路采集、開關量狀態顯示、參數設定報警等一系列功能為一體的方案，AMC16M能夠最多對42路單相回路電流、功率進行監測，而且AMC16M分別針對直流和交流兩種列頭柜體開發了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:5A的互感器，可測量一次進線電流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作為監測主體，配套一個開關量模塊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作為監測主體的功能特點，首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，所以該項目最終采用了AMC16MA作為交流二級電源頭柜中的監測設備，AMC16MD作為直流型二級電源頭柜中的監測設備，配合開關量模塊ARTU-K32、觸摸屏、互感器組成一個全套監測系統方案。

　　4 主要產品型號規格及設備清單

　　安科瑞公司的數據中心列頭柜監測采集裝置是針對數據中心中多回路出線的供電需求而開發設計的，能夠很好的滿足數據中心中各設備對電源安全性和可靠性的要求，并符合國家相關標準，以下表格為該套方案的產品配套型號功能介紹。

　　主要產品型號功能

　　應用場合產品圖片型號主要功能

　　數據中心電源配電柜監測裝置

　　

 

　　AMC16MA測量三相總進線的母線電壓+2路三相進線的電流、有功功率、無功功率、功率因數、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、有功電能、無功電能+1路開關量輸出+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路開關量輸出+1路RS485通訊

　　

 

　　ARTU-K3232路開關量采集、RS485/Modbus協議，SOE事件記錄

　　

 

　　觸摸屏數據采集、顯示、儲存、查詢、轉發

　　

 

　　數據中心電源管理系統軟件進線、出線回路電參數檢測、開關狀態監測、負荷百分比檢測;三相電壓、三相電流不平衡度檢測;越限告警、事件記錄、數據上傳

　　

 

　　AKH-0.66W與AMC16M監測產品配套使用的保護型電流互感器。最大可測電流為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，最大可測量200A，變比為200A/5A

　　

 

　　CS630FA/20mA與AMC16MD配套使用的保護型電流互感器，最大可測量直流630A，變比為630A/20mA

　　

 

　　AHBC-LTA-100A與AMC16MD配套使用的測量型電流互感器，最大可測量100A，變比為100A/50mA

　　

 

　　SBD-30(開關電源)與AMC16MD配套使用的開關電源，可提供±48V直流電源

　　

 

　　D-20(開關電源)與直流型霍爾傳感器配套使用，可提供±15V直流電源

　　交流型監測裝置設備清單

　　序號名稱型號數量計量單位

　　1數據監測裝置安科瑞 AMC16MA1只

　　2開關量模塊安科瑞 ARTU-K321只

　　3觸摸屏安科瑞TPC7062KX1只

　　4電流互感器安科瑞 AKH-0.66W24只

　　安科瑞 AKH-0.66 30I 200/53只

　　直流型監測裝置設備清單

　　序號名稱型號數量計量單位

　　1數據監測裝置安科瑞 AMC16MD1只

　　2開關量模塊安科瑞 ARTU-K321只

　　3觸摸屏安科瑞TPC7062KX1只

　　4直流型互感器安科瑞 CS630FA/20mA1只

　　5直流的霍爾傳感器安科瑞AHBC-LTA-100A21只

　　6開關電源安科瑞 D-201只

　　7開關電源安科瑞 SBD-30(±48V/±15V)1只

　　5 結束語

　　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，有關數據中心的能源管理和供配電設計已經成為熱門問題，高效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。要實現數據中心的節能，首先需要對每個用電負載實現精確的監測，而數據中心負載回路非常的多，傳統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據中心集中監控要求的多回路監控裝置。

　　而AMC16M是專門針對數據中心交流列頭柜二開發設計的，對此類產品的應用做了深入的研究，從功能、性能、可用性、經濟性等方面都優于其他方案。

　　參考文獻

　　[1]中華人民共和國信息產業部.YDT 939-2005傳輸設備用電源分配列柜[S].北京：中國標準出版社，2005

　　[2]精密配電監測單元在數據中心列頭柜中的應用.廣東：曹文江

　　[3]安科瑞電氣股份有限公司產品選型手冊2013.08版

 

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