安科瑞馬香霞

【摘要】分析了數據中心行業背景和用戶需求，介紹了安科瑞數據中心綜合能效管理系統的解決方案、平臺功能及典型硬件。

【關鍵詞】數據中心；綜合能效管理系統

一、行業背景

在疫情的影響下，全球網絡流量受到視頻流量、電話會議、在線游戲、社交網絡等數字應用增長的推動而激增。伴隨物聯網持續發展，未來對數據服務的需求將呈現出指數級增長。2020年，數據中心建設被中央正式列入新基建戰略。近幾年越來越受到國家重視，數據中心是新基建有序運行的基礎保障，被視為“新基建的基礎設施”。數字經濟作為經濟發展的新引擎，已經成為衡量一個國家綜合國力的重要指標，同時我國正在加緊5G、智慧城市、大數據與云計算等新技術的應用。數據中心的作用和地位日益突出。

國家發展改革委等部門2022年2月17日正式發布消息，同意京津冀、長三角、粵港澳大灣區、成渝等地啟動建設全國一體化算力網絡國家樞紐節點。加上去年12月貴州、內蒙古、甘肅、寧夏啟動建設全國一體化算力網絡國家樞紐節點獲得批復，“東數西算”8大算力樞紐和10個集群全部落地，進一步推動了數據中心的發展。

二、用戶需求

1）可靠穩定安全的供配電

2）綠色低碳、節能降耗、提升PUE

3）提高運維效率、降低運營成本

4）一體化融合監控平臺

三、解決方案

如下為AcrelEMS-IDC數據中心綜合能效管理系統的駕駛艙導覽圖，根據能源流向、信息流向及電壓等級變化，可以將“源網荷儲充運維”這幾個版塊納入我司AcrelEMS-IDC數據中心綜合能效管理系統進行集中采集、監測和控制，保障數據中心的穩定可靠運行。

3.1源——供電源頭

響應國家3060雙碳目標，新建數據中心建設在自然資源較豐富的地區，建設新能源電站，利用“光伏發電”、“風力發電”等綠電資源，減少傳統火電煤炭的使用比重。

3.2網——供電網絡

供電網絡包含四個子功能：“變電站綜合自動化”、“電力監控”、“電能質量”和“電氣安全”。

功能一：“變電站綜合自動化”系統通過對變電站進出線的開關柜、變壓器、直流屏等設備進行全面的監測，保證變壓器的溫度和運行正常。

功能二：“電力監控”系統圍繞10KV到400V，對整個變配電環節的進出線及相關的設備，包括UPS，柴油發電機，以及電能質量進行監測，實時掌控每個回路的用電情況、開關分合閘狀態，斷路器異常跳變時報警推送和提醒，對柴油發電機的狀態和柴油油位狀態進行監測，同時通過備自投邏輯控制，確保供電自主切換；對并接的蓄電池的電壓內阻溫度等參數進行實時不間斷監測，提前發現失效異常電池并推送信息給運維人員，提醒運維人員及時更換，確保一旦市電供電中斷，蓄電池能夠給服務器持續工作。

功能三：對供電局引入的市電側采用電能質量在線監測裝置監測電網引入的“電能質量”情況，確保輸入的電能質量可靠；0.4KV低壓配電網絡采用APM電力儀表以及APF和SVG治理裝置進行電能質量治理，治理開關電源、UPS等帶來的電能質量問題，保障末端服務器用電的可靠純凈，工作不受干擾。

功能四：“電氣安全”包括電氣火災監控，消防設備電源監控，防火門監控以及應急照明和疏散指示系統等消防系統，通過以上四個子功能，24小時可全面了解運營情況，保障數據中心供配電網絡的可靠穩定安全。

3.3荷——用能負荷

數據中心的用能主要分為動力能耗，制冷能耗和照明能耗三大塊。我們采用“能耗分析”功能，針對每個重要節點和設備進行能耗統計分析，作為能耗優化及調整的參考和數據支撐。通過分布在數據中心供配電系統各重要節點的采集設備監測電量、電流和電壓等參數，對采集的參數進行分析和統計，以報表的形式展示數據中心各能效評估區域的能耗評估結果；

同時可以實時監測精密空調制冷風量和IT設備上架率，實時調整精密空調的制冷功率，降低能耗；并且通過智能照明控制，關閉長明燈，調整燈具發光亮度，策略控制燈具的點亮，實現人來燈亮、人走燈滅，*終達到降低照明能耗。

3.4儲——電能存儲

由于數據中心本身的用電負荷穩定，不允許供電電源產生異常波動，而考慮到新能源發電的非持續性，需要搭配儲能來實現削峰填谷，平抑新能源發電的波動性，保障綠色電站的同時有效的提升整個數據中心的運營，降低成本。

3.5運維——運維管理

運維管理里面包含四個子功能：“用戶報告”、“設備方案”、“故障告警”、“運維管理”本功能版塊通過給運維人員制定運維計劃，充分的把控數據中心各個環節的運營情況，通過有序的事故預防管理，實現防患于未來，可有效的降低基礎設施的故障率，通過流程化的事件管理，使發生的故障在盡可能短的時間內恢復。且具有故障告警功能，對需報警事件進行過濾，將重要的告警信息推送給運維人員，便于運維人員進行及時排查和檢修，實現全面的運維管理。

四、平臺功能

1）系統主頁

展示當前數據中心總能耗，動力能耗，空調能耗，及其他能耗并且計算出當前數據中心實時PUE值，通過儀表盤形式直觀展示。

3）變電站綜自

對數據中心變電站實時監控，并在一次圖顯示配電系統當前遙測、遙信數據和狀態。

5）電力監控

電力監控云平臺針對供配電系統的特點，對35KV及以下供配電實施一體化的實時監控，對電網的安全運行提供現代化手段，可實現無人值守。

2）電能質量監測

電能質量在線監測，可以監測電流和電壓諧波畸變率、電壓暫升暫降暫中斷等暫態事件記錄、ITIC容忍曲線等。

4）分布式光伏

對逆變器運行和電站進行監測，對電站發電進行統計和分析。

6）UPS監測

系統采集UPS輸入、輸出端和旁路三相電壓、電流、有功功率、功率因數頻率，同時監測UPS溫度、蓄電池電壓、當前負載下的剩余時間等數據。

7）蓄電池監測

展示單體電池電壓、內阻和溫度，預測電池帶載時剩余時間，每節電池數據均可以設置異常報警，及時發現蓄電池異常。

9）列頭柜監測

系統可以展示精密配電柜內進線和饋線回路電氣參數，包括電流電壓功率電能以及開關狀態，并可以對數據進行報警設置和分級，數據取自精密配電柜測量模塊。

11）母線槽監測

系統可以展示智能小母線的始端箱和插接箱電氣參數，包括電流電壓、開關狀態、插接點溫度，并對數據進行報警設置和分級。

8）能源分布

通過平面圖顯示數據中心能源分布，設備分布情況，并顯示設備能耗數據，點擊平面圖上設備可以進入具體設備監控界面。

10）能耗分析

顯示電能消耗日/月/年報表，并可對具體回路選擇曲線圖、餅圖進行展示。對數據中心用電數據進行同比、環比分析比較，查看用電趨勢。

12）環境監測

監測數據中心溫濕度、開關門、水浸、煙霧、噪聲、氣體濃度狀態等參數。曲線圖直觀明了，同時支持歷史數據查詢。

13）空調監測

系統可監測精密空調的回風溫濕度，出回水溫度，并可以設定精密空調的溫濕度，達到更好的控制效果。

15） 智能照明

用戶可通過控制面板、人體感應、照度感應、微波感應、上位機系統、觸摸屏、手機、平板端等多種控制終端實現靈活多樣的智能化控制，特別適合于各類智能小區、醫院、學校、酒店，以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明系統。

17）電氣安全

電氣接點溫度實時監測，斷路器觸頭、觸臂、母排和線纜連接等位置安裝無線測溫傳感器監測接點溫度，便于提前發現溫度異常導致的事故。

14）消防監控

智慧消防管理云平臺是在智慧安全用的基礎上，增加了火報系統，智慧煙感和智慧消防用水等設備和系統。實現火災預防、火情報警和聯動控制等功能。

16）故障報警

報警事件分為四級，通過列表顯示各類報警事件數量，通過柱狀圖顯示逐日報警數量，提供報警總數以及增長趨勢。

18）運維管理

運維管理功能，可針對數據中心各主要設備進行巡檢派工，消缺，搶修等維護工作。

五、典型硬件

圍繞數據中心變配電電壓等級的變化過程，如下可見AcrelEMS-IDC數據中心綜合能效管理系統從110KV到10KV到400V到機房可用到我司的相關產品。

裝置圖片

裝置名稱

裝置型號

裝置功能

數據終端融合

ABOX

壁掛式，數據采集箱

邊緣計算網關

ANet系列

電力抄表，數據轉發，斷點續傳，邊緣計算，命令透傳，下行2路RS485通訊，上行網口/4G。

綜合保護裝置

AM系列

三段式過流保護(帶方向、低壓閉鎖)、過負荷保護、PT斷線告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環保護、斷路器失靈保護。

智能操控裝置

ASD系列

液晶屏顯示一次回路動態模擬圖、彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、3路溫濕度控制及顯示、遠方/就地、分合閘、儲能旋鈕、預分預合閃光指示、分合閘完好指示、分合閘回路電壓測量、人體感應、柜內照明控制、1路以太網、2路RS485、1路USB接口、GPS對時、高壓柜內電氣接點無線測溫、全電參量測溫、脈沖輸出、4~20mA輸出。

弧光保護裝置

ARB5-M

主控單元，可接20路弧光信號或4個擴展單元，弧光保護(8組)失靈保護(4組)、TA斷線監測(4組)、非電量保護、裝置故障告警。

電能質量分析裝置

APView500

相電壓電流+零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及申能、事件告警及故院錄波，諧波(電樂/電流63次諧

波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子)、波動/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發及定時錄波，波形實時顯示及故障波形查看等

多功能儀表

APM系列

全電量測量，四象限電能，復費率電能，儀表內部溫度測量，總有功、總無功、總視在電能脈沖輸出、秒脈沖等可選。三相電流、有功功率、無功功率、視在功率實時需量及*大需量(包含時間戳)。電流、線電壓、相電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數、頻率、電流總諧波、電壓總諧波的本月極值和上月極值(包含時間戳)。電流、線電壓、相電壓不平衡度，電壓相間角度、電流相間角度，電壓電流總(奇、偶)諧波含量，電壓電流分次諧波(2-63次)含量電壓波峰系數，電話波形因子，電流K系數，矢量圖，電壓、電流波形，基波電壓、電流等。

無線測溫

ARTM-Pn

可監測電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、電能，可接收60個 ATE100/ATE100M/ATE200/ATE400無線溫度傳感器溫度。通訊方式:RS485接口，Modbus協議。

電能質量治理

APF&SVG

通過有源無功補償（SVG）緩解電壓波動和閃變；通過儲能裝置緩解頻率；通過有源濾波APF對負荷側設備進行諧波治理，避免負荷側諧波與并網諧波之間產生疊加或某頻段的震蕩。

智能照明控制

ASL系列

控制火線，每回路額定電流16A，磁保持

延時控制，電流檢測，定時控制。

電氣火災監控主機

Acrel-6000/B

接收電氣火災監控探測器信號，實現對保護電氣線路的報警監視控制與管理，監控容量≤256點；

通訊方式；RS485接口；2G；4G；網口。

消防設備電源監控主機

AFPM100/B1

接收消防電源監控模塊采集的電壓、電流信號，判斷電源設備的故障信息。實現對被保護消防設備電源的監視的報警監視控制與管理

通訊方式；RS485接口；2G；4G；網口。

防火門監控主機

AFRD100/B

實時接收監測并顯示各路防火門裝置的工作狀態信息；

通訊方式；RS485接口；2G；4G；網口。

應急照明和疏散指示主機

A-C-A100

控制器通過總線網絡實時監控各個終端，在險情發生時，自動將信息指令發布到每個終端，終端收到指令開始自動工作，實時指示***安全的疏散線路；

通訊方式；RS485接口；2G；4G；網口。

網絡電力儀表

ACR系列

三相所有電力參數、*大需量記錄(ACR320EFL) 分時電能統計及12月電能統計、日期時間顯示、LCD顯示、RS485通訊，事件記錄。通訊方式:RS485，Prifibus-DP、以太網。

多功能電能表

AEM96

AEM72

三相電力參數測量、電壓和電流的相角、四象限電能計量、復費率、*大需量、歷史電能統計、開關量事件記錄、歷史極值記錄、31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量(電壓、電流、功率)、開關量、報警輸出。

通訊方式:RS485接口，支持Modbus-RTU協議。

蓄電池監測模塊

ABAT-S系列

監測電池電壓、內阻與負極溫度。

精密配電監控模塊

AMC16Z系列

檢測進出線的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、有功電能、無功電能、諧波。

精密配電監控模塊

AMC100系列

檢測進出線的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、有功電能、無功電能、諧波。

智能母線監控模塊

AMB100系列

始端箱和插接箱全電量測量、諧波測量、漏電流、溫度、濕度、*大需量、中性線電流、開關量輸入、開關量輸出，RS485通訊。

母線槽測溫模塊

AMB300系列

紅外測溫，測量母線槽單個連接器處的整體母排溫度情況，NTC外殼測溫，連接器處的濕度，二總線通訊。

六、結語

數據中心能效管理系統，集成了變電站綜自，電力監控，電能質量，電源備自投等子功能，幫助用戶實現數據中心供配電的可靠穩定安全，同時采用電氣接點測溫、智能照明控制、電能質量監測及治理、蓄電池在線監測、精密配電監控、智能母線監控以及消防監控等多種子功能，實現綠色低碳、節能降耗、提升PUE，通過運維版塊提高數據中心運維效率、降低運營成本，*終實現一套系統，一體化平臺全方面的把控和掌握數據中心的運行狀態。