傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心配電架構(gòu)

在傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)當(dāng)中,，數(shù)據(jù)中心的主進線先至配電柜（配電柜一般額定功率為50~500kW），配電柜一般配有大型電力變壓器用以轉(zhuǎn)換電壓或改善電力質(zhì)量,。然后,，配電柜將主進線分配成一定數(shù)量的分支電路（一般額定功率為1.5~15kW）為IT設(shè)備配電。每臺IT機柜使用一條或多條分支電路,。IT機柜的布線通常要求使用硬管或軟管,，一般部署在高架地板之下。

在傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)推出之時數(shù)據(jù)中心內(nèi)僅有數(shù)量非常少的大型IT設(shè)備,。那時,，除了對IT設(shè)備進行重要升級時執(zhí)行計劃宕機外，很少會對此進行變更,。

面臨的挑戰(zhàn)

當(dāng)下,，數(shù)據(jù)中心用電方面已然發(fā)生了巨大變化，特別是面臨著功率密度升高,、獨立IT設(shè)備數(shù)量不斷增加,、需要在現(xiàn)有IT設(shè)施部署的基礎(chǔ)上添減設(shè)備等難題，而這些難題給傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)帶來了很大的挑戰(zhàn),。較之過去數(shù)據(jù)中心內(nèi)寥寥數(shù)個大型IT設(shè)備,，現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心內(nèi)可能裝有上千臺帶有獨立電源線的插接設(shè)備，這就需要更多的電源插座,。

在數(shù)據(jù)中心生命周期內(nèi),，機柜內(nèi)的IT設(shè)備更換頻繁，常常需要更改功率或在機柜處增減插座,。由于功率需求的變化,，處于運作中的數(shù)據(jù)中心時常要在不*附近IT負載的情況下添加電路。單位機柜功率密度顯著提高,，單位機柜內(nèi)部的支電路數(shù)量也相應(yīng)增多,，大量電線導(dǎo)管充塞地板下的通風(fēng)空間，會導(dǎo)致氣流阻塞,，也加大了更改布線的難度,。分支電路斷路器連接的IT設(shè)備數(shù)量常常遠不只一臺，這就很難估算分支電路尺寸或判斷是否臨界過載?，F(xiàn)代數(shù)據(jù)中心普遍安裝雙路供電系統(tǒng),，必須確保所有電路負載均不超過50%.

然而，目前尚沒有任何辦法對其進行監(jiān)控或規(guī)劃,。雖然人們已經(jīng)普遍意識到了這些問題,，市場上也出現(xiàn)了各種相應(yīng)的產(chǎn)品,，但由于仍使用了傳統(tǒng)的配電架構(gòu)，導(dǎo)致一些新建的數(shù)據(jù)中心處于以下窘境：數(shù)據(jù)中心操作員不得不帶電更換電路（熱作業(yè)）,；操作員無法判斷哪些電路臨界過載,，或當(dāng)一條電路斷電時哪些電路可能過載；地板下的供冷空間被大量的纜線阻塞,，減少了現(xiàn)代IT設(shè)備的通風(fēng)量,；配電柜的占地面積過大，對地板承重能力要求過高,；由于沒有足夠的分支電路,，配有大型變壓器的配電柜無法得到充分利用；配有大型變壓器的配電柜產(chǎn)生大量廢熱,，必須對其制冷，導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心效率降低,。

優(yōu)化配電架構(gòu)以應(yīng)對數(shù)據(jù)中心發(fā)展需求

優(yōu)化目標

通過優(yōu)化,，可打造高效、可擴展,、可重新配置的數(shù)據(jù)中心配電架構(gòu),，其具備以下特征：可在運行的系統(tǒng)中安全新增或變更電路；無需在地板下敷設(shè)纜線,；可對所有的電路功率進行監(jiān)控,；可遠程監(jiān)控所有斷路器狀態(tài)；可隨時對IT區(qū)域或相關(guān)配電區(qū)域進行部署,；IT機柜僅通過一根線纜滿足所有功率需求,；IT人員可自行更換使用IT機柜上的插座型號；可對每條支電路的容量及冗余進行管理,；無需使用過量的銅線,；效率高。

大型數(shù)據(jù)中心場景

對于較大的數(shù)據(jù)中心,，在安裝一組機柜時,，小型的模塊化配電柜也會被同時安裝，并插接上方的母線槽,。不同于傳統(tǒng)斷路器面板的導(dǎo)線線頭事先未經(jīng)過處理,，模塊化配電柜使用的是安裝有預(yù)先端接防電擊斷路器模塊的背板。模塊化配電柜內(nèi)起初并未安裝分支電路模塊,。從模塊化配電柜到IT機柜的電源電路均使用軟線纜連接,，這些線纜需在現(xiàn)場插接到模塊化配電柜的正面，以滿足每臺機柜的不同需要,。IT機柜的分支電路線纜為預(yù)先端接,，同時配有可插接模塊化配電柜防電擊背板的斷路器模塊,。對于需要使用專門分支電路的設(shè)備而言，例如大多數(shù)的刀片服務(wù)器,，一根配電柜線纜內(nèi)含有１～３個分支電路,，這些線路直接插接刀片服務(wù)器，無需額外機柜級配電柜（比如配電盤）,。當(dāng)機柜內(nèi)的設(shè)備進行混合部署時,，可使用提供額定電流且可更換插座的機柜式配電柜。在該系統(tǒng)中,，新增IT機柜行配備有配電柜以及所有配套分支電路電線,、條形機柜插座，可在1h內(nèi)安裝完成,，無需任何切線或端接操作,。

小型數(shù)據(jù)中心場景

300kW以下的小型數(shù)據(jù)中心可采用簡化架構(gòu)，其組成元件及工作原理與大型數(shù)據(jù)中心相同,。對于只允許使用一到兩個配電柜的小型數(shù)據(jù)中心,，用傳統(tǒng)導(dǎo)管及電線將模塊化配電柜直接連接至關(guān)鍵母線的方法往往更加經(jīng)濟。小型數(shù)據(jù)中心也可以采取一種更為簡化的方案,，即將模塊化配電柜直接集成于UPS系統(tǒng),，構(gòu)成一個可安放于IT房間并與IT機柜排成一行的緊湊部署方案。這樣便可省去利用主母線布線環(huán)節(jié),，同時也無需額外準備電源安置空間,。至于很小的數(shù)據(jù)中心或形狀不規(guī)則的數(shù)據(jù)中心，采用小型模塊化配電單元則極為適合,。

改造,、升級應(yīng)用場景

現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的升級往往涉及許多個數(shù)據(jù)中心項目，擴容或安裝高密度區(qū)域項目是其中最為普遍的,。相比安裝傳統(tǒng)配電柜,，模塊化配電系統(tǒng)的安裝過程要來得簡單方便許多，尤其適用于這些改造項目,。在為現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心安裝新的傳統(tǒng)配電柜時會面臨一連串挑戰(zhàn),，而模塊化配電系統(tǒng)卻可將多數(shù)的挑戰(zhàn)難題一并“解決”。隨著數(shù)據(jù)中心的發(fā)展,，模塊化配電柜可與現(xiàn)有傳統(tǒng)配電柜共處運行,。在這些改造方案中，傳統(tǒng)配電柜的安裝常常受限于各種歷史局限,，不使用吊頂母線槽元件,，每個配電柜均由傳統(tǒng)管道及電線連接至主母線。模塊化配電柜在升級傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心時最重要的優(yōu)勢為：由于線纜均置于吊頂線纜槽之內(nèi)，其安裝不會加劇地板下氣流阻塞現(xiàn)象,。

配電監(jiān)控

在數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)中,，可能有數(shù)以百計的斷路器處于負載狀態(tài)。而經(jīng)過優(yōu)化的配電系統(tǒng)采用更高容量的機柜供電,，其斷路器數(shù)量較之一般系統(tǒng)減少20%～40%.即使這樣,，系統(tǒng)中仍存在諸多電路，這些電路可分為4個級別：UPS主母線,、配電柜輸入,、分支電路、插座,。模塊化配電系統(tǒng)采用內(nèi)置電流及能源監(jiān)控,，可對各個級別的每條線路做到了如指掌。除此之外,，配電柜的分支電路斷路器也處于監(jiān)控之中,，以便實時掌握其工作狀態(tài)。所有監(jiān)控均通過簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP）公開標準協(xié)議進行通訊,。容量管理軟件可對系統(tǒng)中每條電路實施監(jiān)控,，增強安全系數(shù)，驗證冗余并對現(xiàn)有容量進行確認,。

編輯：Andly

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