配電列頭柜在數(shù)據(jù)中心機(jī)房末端配電的應(yīng)用

介紹了安科瑞配電列頭柜在某大型數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用情況，展示了安科瑞配電列頭柜在數(shù)據(jù)中心機(jī)房末端配電的應(yīng)用可能性。

一、項(xiàng)目概述

該數(shù)據(jù)中心自建了110KV變電所作為總進(jìn)線，規(guī)劃占地超3萬平方米，一期建筑面積達(dá)到1.5萬平方米，設(shè)計(jì)總?cè)萘窟_(dá)到20萬KVA。機(jī)房采用國際T3+/國內(nèi)A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)(2N)，可容納不超過1.5萬個(gè)機(jī)柜，一期工程包含了2個(gè)高壓變配電室，3個(gè)低壓變配電室，5個(gè)電池室，5個(gè)常規(guī)數(shù)據(jù)機(jī)房和2個(gè)運(yùn)營商數(shù)據(jù)機(jī)房，共計(jì)擁有70面列頭柜，33臺(tái)空調(diào)。

該項(xiàng)目數(shù)據(jù)機(jī)房應(yīng)用了我司AMC100系列配電列頭柜，這是一款針對數(shù)據(jù)中心機(jī)房能源末端，綜合采集所有能源數(shù)據(jù)的智能配電柜。能夠?yàn)榻K端能源監(jiān)測系統(tǒng)提供高精度測量數(shù)據(jù)，通過顯示單元，實(shí)時(shí)反映機(jī)房的it設(shè)備的能耗情況，并能夠?qū)?shù)據(jù)上傳至后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，為客戶提供用能調(diào)整依據(jù)。

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(jì)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的節(jié)能，首先需要監(jiān)測每個(gè)用電負(fù)載，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。

安科瑞公司 AMC100系列交流配電監(jiān)控裝置是專門針對于數(shù)據(jù)中心服務(wù)器電源管理設(shè)計(jì)的測量裝置。該裝置設(shè)計(jì)小巧，能夠?qū)+B兩路進(jìn)線和192路出線的全電參量參數(shù)、輸入輸出開關(guān)及防雷器狀態(tài)等實(shí)時(shí)監(jiān)測， 所有測量通道的告警閾值均可單獨(dú)設(shè)定，出線越限事件立即觸發(fā)系統(tǒng)聲光告警，在傳統(tǒng)儀表的體積上實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控回路的高度集成。

二、應(yīng)用方案

此配電列頭柜由人機(jī)HMI觸摸屏，主路進(jìn)線采集監(jiān)測模塊，支路電參量采集模塊，以及可選配的無源開關(guān)狀態(tài)采集模塊組成，還可配合現(xiàn)場的測溫傳感器，電流互感器，霍爾傳感器，組成一套用于配電柜的解決方案。

直流一進(jìn)一出：

交流兩進(jìn)兩出：

三、現(xiàn)場圖片

數(shù)據(jù)機(jī)房

機(jī)房列頭柜

機(jī)房列頭柜

四、功能特點(diǎn)

4.1配電列頭柜的功能：

配電列頭柜是一款針對數(shù)據(jù)中心機(jī)房能源末端，綜合采集所有能源數(shù)據(jù)的智能配電柜。為終端能源監(jiān)測系統(tǒng)提供高精度測量數(shù)據(jù)，通過顯示單元，實(shí)時(shí)反映電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，并通過 RS485 通訊將數(shù)據(jù)上傳至后臺(tái)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，以達(dá)到對整個(gè)配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和運(yùn)行質(zhì)量的管理。幫助用戶優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心，加強(qiáng)能耗管理，提高服務(wù)器機(jī)架運(yùn)行效率。其主要運(yùn)用于電信、金融、政府、IT等數(shù)據(jù)中心或工業(yè)企業(yè)等重要客戶，為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等重要設(shè)備提供電力分配，配電回路保護(hù)、計(jì)量、管理與計(jì)算機(jī)接地等服務(wù)。

4.2配電列頭柜的特點(diǎn)：

4.2.1列頭柜采用了安科瑞研發(fā)的 AMC100 系列多回路監(jiān)控裝置，它既可以測量進(jìn)線側(cè)三相電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功率因素、頻率等，還可以同時(shí)監(jiān)測出多路支路電流、電壓、有功功率、功率因素。同時(shí)，可顯示累積的有功電能和增量電能，監(jiān)測了系統(tǒng)運(yùn)行的各項(xiàng)參數(shù)，并通過 HMI 綜合顯示，降低了對配電柜空間的占用，提高了配電柜的容積率;

4.2.2列頭柜除了電能管理之外，還具有運(yùn)行管理和安全管理的功能，提高了整個(gè)配電系統(tǒng)的可靠性、降低了風(fēng)險(xiǎn);

4.2.3列頭柜支持較多的回路，空間利用率高，減少了占地面積;

4.2.4安科瑞專門研發(fā)了配電管理系統(tǒng)軟件，有了這套管理軟件，用戶可以通過數(shù)據(jù)中心后臺(tái)管理系統(tǒng)對兩者進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問，實(shí)現(xiàn)電參量值、開關(guān)狀態(tài)、零地電壓和漏電流等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控;還可以實(shí)現(xiàn)越限告警、數(shù)據(jù)上傳等功能。故障信息由本地存儲(chǔ)，可保存不少于 5000 條的歷史記錄與故障信息，易于查詢和故障分析;

4.2.5人機(jī)界面在配電柜前面板上，包括以下部分：

7 寸或 10 寸 LCD 顯示屏，中英文顯示界面;

系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)指示燈、蜂鳴器;

必要的功能按鍵用來選擇各種系統(tǒng)參數(shù)、瀏覽及讀取各種系統(tǒng)信息等;

為確保系統(tǒng)安全，LCD 支持密碼保護(hù)。

4.3 數(shù)據(jù)域

數(shù)據(jù)域包含了終端執(zhí)行特定功能所需要的數(shù)據(jù)或者終端響應(yīng)查詢時(shí)采集到的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)的內(nèi)容可能是數(shù)值、參考地址或者設(shè)置值。例如：功能域碼告訴終端讀取一個(gè)寄存器，數(shù)據(jù)域則需要指明從哪個(gè)寄存器開始及讀取多少個(gè)數(shù)據(jù)，內(nèi)嵌的地址和數(shù)據(jù)依照類型和從機(jī)之間的不同內(nèi)容而有所不同。

4.4 錯(cuò)誤校驗(yàn)域

該域允許主機(jī)和終端檢查傳輸過程中的錯(cuò)誤。有時(shí)，由于電噪聲和其它干擾，一組數(shù)據(jù)在從一個(gè)設(shè)備傳輸?shù)搅硪粋€(gè)設(shè)備時(shí)在線路上可能會(huì)發(fā)生一些改變，出錯(cuò)校驗(yàn)?zāi)軌虮ＷC主機(jī)或者終端不去響應(yīng)那些傳輸過程中發(fā)生了改變的數(shù)據(jù)，這就提高了系統(tǒng)的安全性和效率，錯(cuò)誤校驗(yàn)使用了 16 位循環(huán)冗余的方法(CRC16)。

4.5 錯(cuò)誤檢測的方法

錯(cuò)誤校驗(yàn)域占用兩個(gè)字節(jié)，包含了一個(gè) 16 位的二進(jìn)制值。CRC 值由傳輸設(shè)備計(jì)算出來，然后附加到數(shù)據(jù)幀上，接收設(shè)備在接收數(shù)據(jù)時(shí)重新計(jì)算 CRC 值，然后與接收到的 CRC 域中的值進(jìn)行比較，如果這兩個(gè)值不相等，就發(fā)生了錯(cuò)誤。

CRC 運(yùn)算時(shí)，首先將一個(gè) 16 位的寄存器預(yù)置為全 1，然后連續(xù)把數(shù)據(jù)幀中的每個(gè)字節(jié)中的 8 位與該寄存器的當(dāng)前值進(jìn)行運(yùn)算，僅僅每個(gè)字節(jié)的 8 個(gè)數(shù)據(jù)位參與生成 CRC，起始位和終止位以及可能使用的奇偶位都不影響 CRC。在生成 CRC 時(shí)，每個(gè)字節(jié)的 8 位與寄存器中的內(nèi)容進(jìn)行異或，然后將結(jié)果向低位移位，高位則用“0”補(bǔ)充，低位(LSB)移出并檢測，如果是 1，該寄存器就與一個(gè)預(yù)設(shè)的固定值(0A001H)進(jìn)行一次異或運(yùn)算， 如果低位為 0，不作任何處理。

上述處理重復(fù)進(jìn)行，直到執(zhí)行完了 8 次移位操作，當(dāng)后一位(第 8 位)移完以后，下一個(gè) 8 位字節(jié)與寄存器的當(dāng)前值進(jìn)行異或運(yùn)算，同樣進(jìn)行上述的另一個(gè) 8 次移位異或操作，當(dāng)數(shù)據(jù)幀中的所有字節(jié)都作了處理，生成的終值就是 CRC 值。生成一個(gè) CRC 的流程為：

⑴預(yù)置一個(gè) 16 位寄存器為 0FFFFH(全 1)，稱之為 CRC 寄存器。.

把數(shù)據(jù)幀中的一個(gè)字節(jié)的 8 位與 CRC 寄存器中的低字節(jié)進(jìn)行異或運(yùn)算，結(jié)果存回 CRC 寄存器。將 CRC 寄存器向右移一位，高位填以 0，低位移出并檢測。

如果低位為 0：重復(fù)第三步(下一次移位);如果低位為 1：將 CRC 寄存器與一個(gè)預(yù)設(shè)的固定值(0A001H)進(jìn)行異或運(yùn)算。

重復(fù)第三步和第四步直到 8 次移位。這樣處理完了一個(gè)完整的八位。

⑵重復(fù)第 2 步到第 5 步來處理下一個(gè)八位，直到所有的字節(jié)處理結(jié)束。 CRC 寄存器的值就是 CRC 的值。此外還有一種利用預(yù)設(shè)的表格計(jì)算 CRC 的方法，它的主要特點(diǎn)是計(jì)算速度快，但是表格需要較大的存儲(chǔ)空間，該方法此處不再贅述，請參閱相關(guān)資料。

4.3技術(shù)參數(shù)

五、觸摸屏界面

AMC電源管理系統(tǒng)主界面

AMC電源管理系統(tǒng)主路進(jìn)線界面

AMC電源管理系統(tǒng)主路出線界面

六、結(jié)語

2020年9月，中國提出二氧化碳排放力爭在2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)，2020年12月，經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議把做好碳達(dá)峰、碳中和工作列為2021年八項(xiàng)主要任務(wù)之一，即為“30·60”雙碳目標(biāo)。據(jù)國網(wǎng)能源研究院有限公司預(yù)測，我國數(shù)據(jù)中心整體用電量到2030年將突破4000億千瓦時(shí)，占全社會(huì)用電量的比重將升至3.7%。

數(shù)據(jù)中心建設(shè)近幾年越來越受到國家重視，是新基建有序運(yùn)行的基礎(chǔ)保障，被視為“新基建的基礎(chǔ)設(shè)施”。在“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要，第十一章中明確指出，“構(gòu)建全國大數(shù)據(jù)中心體系，強(qiáng)化算力統(tǒng)籌智能調(diào)度，建設(shè)若干國家樞紐節(jié)點(diǎn)和大數(shù)據(jù)中心集群”。

我司順應(yīng)時(shí)代浪潮推出配電列頭柜，針對數(shù)據(jù)中心機(jī)房能源末端，綜合采集所有能源數(shù)據(jù)。為終端能源監(jiān)測系統(tǒng)提供高精度測量數(shù)據(jù)，通過顯示單元，實(shí)時(shí)反映電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，并通過 RS485 通訊將數(shù)據(jù)上傳至后臺(tái)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，以達(dá)到對整個(gè)配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和運(yùn)行質(zhì)量的管理，滿足絕大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的需求。

七、 注意事項(xiàng)

7.1 裝置應(yīng)安裝在干燥、清潔、遠(yuǎn)離熱源和強(qiáng)電磁場的地方。

7.2 裝置接線時(shí)應(yīng)注意交流電壓、電流的相序，否則將導(dǎo)致測量不準(zhǔn)。

7.3 電流輸入使用 CT，進(jìn)線 CT 的變比參數(shù)需通過通訊進(jìn)行設(shè)定。

7.4 CT 的精度影響本裝置的測量精度。CT 的角差將影響裝置的功率、電能等測量精度。

7.5 應(yīng)用于無 PT 的直接接入系統(tǒng)時(shí)應(yīng)裝設(shè) 2A 的保險(xiǎn)絲。

7.6 裝置上電流輸入的 CT 接地端應(yīng)分別引至接地端子上，不可在裝置上先將電流輸入接地端并聯(lián)起來后再引至接地端子。

7.7 通信電纜應(yīng)使用屏蔽雙絞線。

八、常見故障的診斷、排查方法

8.1 裝置的測量不準(zhǔn)確

*檢查電壓、電流的接線是否正確，電流輸入的進(jìn)出線是否正確;

*檢查裝置的 CT 設(shè)定是否與外部實(shí)際使用的 CT 對應(yīng);

8.2 電壓、電流測量正確但功率測量不準(zhǔn)確

*檢查電流輸入方向是否正確;

*檢查每個(gè)電流回路對應(yīng)的相位是否正確;出線回路需按實(shí)際接入進(jìn)行調(diào)整;

8.3 通信不正常

*檢查通訊連接線是否連接正常;

*檢查通信的 A、B 端子是否交錯(cuò);

*檢查裝置的地址是否設(shè)定正確，通訊波特率是否設(shè)定正確;

*多裝置通訊不正常時(shí)，先試一下單機(jī)通訊是否正常;

8.4 進(jìn)線電壓、電流、功率都有，但電能就是無數(shù)值

*檢查進(jìn)線的 CT 變比設(shè)置

　　審核編輯：湯梓紅