多回路配电监控装置在数据中心精密配电柜中的应用
- 发布时间：2014/5/27 14:07:00
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数据中心供电电源质量的好坏直接影响到IT设备的安全运行，因此对数据中心列头柜电源进出线实行监测非常重要，另外，随着可用能源的减少以及能源成本的提高，如何更加经济和有效地使用能源已成为相关企业责无旁贷的责任。
针对数据中心列头柜对于监测装置的要求，我们设计了AMC16M数据中心监控系统来实现对两路进线、多路出线的电参数及进出线开关状态等实现全面的监测。
1 监测系统图
如图1所示，主机模块测量两路进线、多路出线的电参量及开关状态，通过安装于前面板上的显示终端可查看进出线的测量数据和开关状态，并可设定设备的参数及整定值等。所有的数据可通过RS485口连接到后台配电管理系统，从而实现了对列头柜和其他设备的集中监测。再配合能效管理软件，可对配电进行优化调节，达到节能降耗的目的。
图1 AMC16M精密配电监测方案系统图
2 功能特点
2.1 多回路监测
我司开发的精密配电监测单元AMC16M可分为AMC16MA和AMC16MD两种，AMC16MA对应测量交流进出线电流电压，AMC16MD对应测量直流进出线电压电流，外形结构一致，AMC16MA可监测1路三相进线电压、2路三相进线电流和36路单相出线电流的电气参数。
进线的电气参数包括相电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能、视在功率、功率因数。
出线的电气参数包括电流、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能。
AMC16MD可测量直流母线电压、42路直流的出线电流、有功功率、有功电能的电气参数。
开关量模块ARTU-K32可一次控制32路无源开关量输入。
2.2 测量精度高
进线电流测量采用0.5级的电流互感器，对于出线回路，测量精度为1.0级，可测量电流低至0.2。
2.3 谐波测量功能
交流监控主体可测量进出线的电压和电流谐波。
2.4 分级报警功能
对进线过电流、欠电流2段阀值越限告警，过压、欠压、缺相、过频、低频率越限告警，可对故障起到预防作用，便于预先采取措施，所有的报警值都可以通过HMI进行快速设定。
2.5 人性化设计操作简洁
采用7"人机界面，可视性和可操作性好，如图2所示：
图2 AMC16M显示界面主接线图
2.6 标准通讯接口
监控主体具有两路标准的RS485接口，触摸屏具有一路RS485、一路RS485/RS232通讯可选接口，可与机房动力环境监控系统等连接，实现远程数据采集和监控功能。
2.7 辅助电源
监控主体AMC16M工作电源分为AC85V～AC265V/DC100V～350V、DC24V～57V。
2.8 安装方式
监控主体AMC16M为DIN35导轨式安装方式。
4 产品应用
某集团公司信息园数据中心二期电源空调工程电源头柜项目，该信息园区分为两层，分为A、B两路电源，每路需要配备240V/630A直流型二级电源头柜、380V/160A交流型二级电源头柜，每个直流型二级电源头柜有21路出线电流，每个交流型二级电源头柜有24路出线电流，要求如下：对进线回路的电压、电流、频率、功率、电能等参数及开关状态和出线的电流、功率、电能等参数及开关状态的显示和监控。
在此项目初期采用了目前常用的一个方案，对列头柜的进线安装三个交直流流电力仪表和一个直流电力仪表，采集电参数及开关状态，出线安装多个三相/单相电力仪表，测量电参数，并安装多个开关量设备采集出线开关状态，采用HMI来显示和上传数据，在此方案进行评审的过程中，我们发现方案一由于采集的设备太多，引起了几个问题，*是增加了列头柜的容量要求，第二是增加了列头柜内设备的成本；第三增加了设备维护难度，综合以上几点，我们需要提供出一种方案能简化采集设备。针对此项目中出线回路较多，但是采集电流一般都比较小的特点，可采用我们公司现有的产品AMC16M和AMC16K或ARTU-K32的产品组成一套集进出线多回路采集、开关量状态显示、参数设定报警等一系列功能为一体的方案，AMC16M能够zui多对42路单相回路电流、功率进行监测，而且AMC16M分别针对直流和交流两种列头柜体开发了AMC16MD和AMC16MA两种装置，可满足该项目的直流型和交流型电源头柜的要求。对此，我们对应给出了以下两种方案：
（1）380V/160A交流型二级电源头柜
采用AMC16MA作为监测主体，AMC16MA一次相电压测量可满足该交直流电源列头柜中380V的一次交流线电压要求，配合使用3个变比为200A:的互感器，可测量一次进线电流160A的测量要求，出线电流测量需要采用24个变比为100A:20mA互感器，可满足一次出线电流32A的测量要求。
图3交流型电源头柜接线图
（2）240V/630A直流型二级电源头柜
采用AMC16MD作为监测主体，配套一个开关量模块ARTU-K32，该主体一次电压测量可满足该电源列头柜中240V一次直流电压要求，配合使用变比为630A/20mA的互感器，可测量一次电流630A，出线电流测量需要采用21个变比为100A:50mA互感器，可满足一次出线电流32A的测量要求。
图4直流型电源头柜接线图
综合上面两个对比方案，以AMC16M作为监测主体的功能特点，首先解决了电源头柜的容量问题，也大大降低了电源头柜的成本，而且也简化了后期维护工作，所以该项目zui终采用了AMC16MA作为交流二级电源头柜中的监测设备，AMC16MD作为直流型二级电源头柜中的监测设备，配合开关量模块ARTU-K32、触摸屏、互感器组成一个全套监测系统方案。
5 主要产品型号规格及设备清单
安科瑞公司的数据中心列头柜监测采集装置是针对数据中心中多回路出线的供电需求而开发设计的，能够很好的满足数据中心中各设备对电源安全性和可靠性的要求，并符合国家相关标准，以下表格为该套方案的产品配套型号功能介绍。
| 主要产品型号功能 | |||
| 应用场合 | 产品图片 | 型号 | 主要功能 |
| 数据中心电源配电柜监测装置 | AMC16MA | 测量三相总进线的母线电压+2路三相进线的电流、有功功率、无功功率、功率因数、有功电能、无功电能+36路单相出线（12路三相）的电流、有功功率、无功功率、功率因数、有功电能、无功电能+1路开关量输出+1路RS485通讯 | |
| AMC16MD | 测量直流母线电压+42路直流的出线电流、有功电能+1路开关量输出+1路RS485通讯 | ||
| ARTU-K32 | 32路开关量采集、RS485/Modbus协议，SOE事件记录 | ||
| 触摸屏 | 数据采集、显示、储存、查询、转发 | ||
| 数据中心电源管理系统软件 | 进线、出线回路电参数检测、开关状态监测、负荷百分比检测；三相电压、三相电流不平衡度检测；越限告警、事件记录、数据上传 | ||
| AKH-0.66W | 与AMC16M监测产品配套使用的保护型电流互感器。zui大可测电流为100A，变比为100A/20mA | ||
| AKH-0.66 30I 200/5 | 与AMC16MA配套使用的保护型电流互感器，zui大可测量200A，变比为200A/ | ||
| CS630FA/20mA | 与AMC16MD配套使用的保护型电流互感器，zui大可测量直流630A，变比为630A/20mA | ||
| AHBC-LTA-100A | 与AMC16MD配套使用的测量型电流互感器，zui大可测量100A，变比为100A/50mA | ||
| SBD-30（开关电源） | 与AMC16MD配套使用的开关电源，可提供±48V直流电源 | ||
|
| D-20（开关电源） | 与直流型霍尔传感器配套使用，可提供±15V直流电源 | |
| 交流型监测装置设备清单 | ||||
| 序号 | 名称 | 型号 | 数量 | 计量单位 |
| 1 | 数据监测装置 | 安科瑞 AMC16MA | 1 | 只 |
| 2 | 开关量模块 | 安科瑞 ARTU-K32 | 1 | 只 |
| 3 | 触摸屏 | 安科瑞TPC7062KX | 1 | 只 |
| 4 | 电流互感器 | 安科瑞 AKH-0.66W | 24 | 只 |
| 安科瑞 AKH-0.66 30I 200/5 | 3 | 只 | ||
| 直流型监测装置设备清单 | ||||
| 序号 | 名称 | 型号 | 数量 | 计量单位 |
| 1 | 数据监测装置 | 安科瑞 AMC16MD | 1 | 只 |
| 2 | 开关量模块 | 安科瑞 ARTU-K32 | 1 | 只 |
| 3 | 触摸屏 | 安科瑞TPC7062KX | 1 | 只 |
| 4 | 直流型互感器 | 安科瑞 CS630FA/20mA | 1 | 只 |
| 5 | 直流的霍尔传感器 | 安科瑞AHBC-LTA-100A | 21 | 只 |
| 6 | 开关电源 | 安科瑞 D-20 | 1 | 只 |
| 7 | 开关电源 | 安科瑞 SBD-30（±48V/±15V） | 1 | 只 |
6 结束语
随着数据中心的迅猛发展，数据中心的能耗问题也越来越突出，有关数据中心的能源管理和供配电设计已经成为热门问题，可靠的数据中心配电系统方案，是提高数据中心电能使用效率，降低设备能耗的有效方式。要实现数据中心的节能，首先需要对每个用电负载实现的监测，而数据中心负载回路非常的多，传统的测量仪表无法满足成本、体积、安装、施工等多方面的要求，因此需要采用适用于数据中心集中监控要求的多回路监控装置。
而AMC16M是专门针对数据中心交流列头柜二开发设计的，对此类产品的应用做了深入的研究，从功能、性能、可用性、经济性等方面都优于其他方案。
参考文献
[1]中华人民共和国*.YDT 939-2005传输设备用电源分配列柜[S].北京：中国标准出版社，2005
[2]精密配电监测单元在数据中心列头柜中的应用.广东：曹文江
[3]安科瑞电气股份有限公司产品选型手册2013.08版