淺談智能母線在數據中心的應用及監控產品選型

更新時間：2023-03-07

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胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定

摘要：根據《“十四五"信息通信行業發展規劃》，信息通信行業到2025年將實現整體規模進一步擴大，整體經濟發展品質顯著提高，基本形成高速泛在、融合互通、智慧綠色以及安全穩定的新興數據基礎建設，進一步提高數據中心空間及環境利用率，提高其節能水平和智能化管理水平。在數據中心中使用智能母線可以替代列頭柜，從而進一步節省機房空間，提升經濟效益。結合具體工程實例，分析智能母線在數據中心的詳細應用。

關鍵詞：智能母線；數據中心；空間利用；經濟效益

0 引言

末端供電一般采用的是列頭柜供電方式，需要在每列機柜或兩列機柜設立一臺列頭柜，存在著占用空間大、電纜走線多及強弱電分離等問題。為了解決上述問題，智能母線應運而生，其以高度的靈活性、完善的智能化監控能力備受數據中心建設單位的青睞。

1?智能母線供電方式

智能母線的供電方案在不間斷電源（Uninterruptible Power System，UPS）出線柜之后不需要再敷設線纜或設置配電設備，而是直接串接智能母線槽，并配合接插單元為每臺負載機箱內裝置供電。數據中心智能母線采用樹干式的供配電系統，每列機柜均通過兩條母線槽供電，且地板下及機柜上沒有電纜橋架，便于管理維修。列頭柜供電系統如圖 1 所示，智能母線供電系統如圖2所示。

圖 1 列頭柜供電系統（2N）

圖 2 智能母線供電系統（2N）

2?智能母線的優勢

（1）部署簡單，易于擴展。傳統配電方式中，列頭配電柜到各機柜間均采用線纜一對一連接，需要鋪設大量電纜和電纜承載橋架。工程實施時需要根據機柜間隔單剪、鋪設、捆扎或連接每一根電纜，不僅施工量大、周期長，而且未來新增回路需要增加鋪設線纜。智能母線部署簡易快捷，僅需將母線槽安裝到所有規劃設備的上方，無需鋪設大量電纜，可以

通過插接箱就近供電，部署周期為1～2周。插接箱位置可調，IT 機柜電源分配單元（Power Distribution Unit，PDU）插頭可以直接插入到母線插接箱中，無復雜接線工作。除此之外，智能母線配置熱插拔插接箱，可以在線熱插拔。當機房需要增加新的回路時，只需要增加相應輸出回路的插接箱，直接在線插拔就可以實現擴容，無需對母線槽進行新的調整。智能母線構成如圖 3 所示。

圖 3 智能母線構成圖

（2）供電靈活，快速可靠。智能母線供配電模式更加適合現代數據中心發展的趨勢，在安全可靠的基礎上，還具備靈活、快速的優點。傳統配電柜里的電纜和開關都是定額化的，如果 IT 設備使用的電功率增加，就需要重新布放電纜和更換開關等。智能母線可根據 IT 負荷實際需要的電功率自動分配，提高了供電的靈活性。采用智能母線方式無需機柜強電電纜橋架等物理設備，如圖4所示，提高了空調送風效率。此外，智能母線所有的產品都是模塊化設計，符合現代數據中心快速靈活部署的要求。

圖 4 已經敷設完成的電纜橋架

（3）具有完善的配電監控。智能母線供電方式具有與精密列頭柜同樣的智能監控功能，可以監測插接箱內每條一回路中的相關信息，包括壓力、流量、輸出功率、電能、諧波以及溫度等。智能母線監控系統配置通信接口，可以將所有監控數據上傳給后臺動環平臺。

（4）節約機房面積，提高收益。采用智能母線供電無需配置強電列頭柜，節約了強電配電設備占用空間，可以增加 IT 機柜的安裝數量，提高了機房利用率和經濟收益。

（5）安全性高，使用壽命長。智能母線采用“金屬外殼+絕緣護套+銅芯母排"結構，電氣穩定性更強，同時也擁有良好的散熱性能，有效避免了由熱沉積引起的點老化，延長了使用壽命。

3?智能母線收益分析

從經濟效益方面分析，智能母線也具有一定的競爭優勢。雖然智能母線相對于列頭柜方案投資成本較高，但是使用智能母線時無需配置交流列頭柜，原有交流列頭柜的安裝位置可以供資源機柜使用，大大提高了實際收益。

以安徽省某數據中心為例，其建筑面積約8000m2，采用常規供電方式時可以布置機架1 040架、交流列頭柜 64 架，交流列頭柜設備采購及安裝費用約為 192 萬元，列頭柜至IT 機柜配電線纜投資約為100 萬元，總投資約為 292 萬元。在同樣規模下，使用智能母線代替交流列頭柜后，智能母線的設備采購及安裝費用約為 570 萬元，投資比常規供電方式多出278 萬元。但使用智能母線方式供電時，無需交流列頭柜，該數據中心可使用IT機架增加 64 架。參考該單位過去3年的機架銷售數據，單機柜外租平均費用約為0.5萬元 / 月，每月可增加收入 32 萬元。此時計算投資回報周期為 278÷32 ≈ 9月，即在9個月以內就能收回多出的投資。數據中心一般運行周期為15年，使用智能母線可以為該建設單位增加收益約為5472 萬元。

4 安科瑞精密配電及監控系統解決方案

4.1 概述

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，首先需要監測每個用電負載，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。

4.2 應用場所

適用于運營商、金融、政府、互聯網、企業等數據中心。

4.3 系統結構

1）交流