配电列头柜在数据中心机房末端配电的应用

介绍了安科瑞配电列头柜在某大型数据中心的应用情况，展示了安科瑞配电列头柜在数据中心机房末端配电的应用可能性。

一、项目概述

该数据中心自建了110KV变电所作为总进线，规划占地超3万平方米，一期建筑面积达到1.5万平方米，设计总容量达到20万KVA。机房采用国际T3+/国内A级标准建设(2N)，可容纳不超过1.5万个机柜，一期工程包含了2个高压变配电室，3个低压变配电室，5个电池室，5个常规数据机房和2个运营商数据机房，共计拥有70面列头柜，33台空调。

该项目数据机房应用了我司AMC100系列配电列头柜，这是一款针对数据中心机房能源末端，综合采集所有能源数据的智能配电柜。能够为终端能源监测系统提供高精度测量数据，通过显示单元，实时反映机房的it设备的能耗情况，并能够将数据上传至后台监控系统，为客户提供用能调整依据。

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，首先需要监测每个用电负载，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。

安科瑞公司 AMC100系列交流配电监控装置是专门针对于数据中心服务器电源管理设计的测量装置。该装置设计小巧，能够对A+B两路进线和192路出线的全电参量参数、输入输出开关及防雷器状态等实时监测， 所有测量通道的告警阈值均可单独设定，出线越限事件立即触发系统声光告警，在传统仪表的体积上实现了监控回路的高度集成。

二、应用方案

此配电列头柜由人机HMI触摸屏，主路进线采集监测模块，支路电参量采集模块，以及可选配的无源开关状态采集模块组成，还可配合现场的测温传感器，电流互感器，霍尔传感器，组成一套用于配电柜的解决方案。

直流一进一出：

交流两进两出：

三、现场图片

数据机房

机房列头柜

机房列头柜

四、功能特点

4.1配电列头柜的功能：

配电列头柜是一款针对数据中心机房能源末端，综合采集所有能源数据的智能配电柜。为终端能源监测系统提供高精度测量数据，通过显示单元，实时反映电能质量数据，并通过 RS485 通讯将数据上传至后台环境监控系统，以达到对整个配电系统的实时监控和运行质量的管理。帮助用户优化网络数据中心，加强能耗管理，提高服务器机架运行效率。其主要运用于电信、金融、政府、IT等数据中心或工业企业等重要客户，为网络服务器等重要设备提供电力分配，配电回路保护、计量、管理与计算机接地等服务。

4.2配电列头柜的特点：

4.2.1列头柜采用了安科瑞研发的 AMC100 系列多回路监控装置，它既可以测量进线侧三相电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因素、频率等，还可以同时监测出多路支路电流、电压、有功功率、功率因素。同时，可显示累积的有功电能和增量电能，监测了系统运行的各项参数，并通过 HMI 综合显示，降低了对配电柜空间的占用，提高了配电柜的容积率;

4.2.2列头柜除了电能管理之外，还具有运行管理和安全管理的功能，提高了整个配电系统的可靠性、降低了风险;

4.2.3列头柜支持较多的回路，空间利用率高，减少了占地面积;

4.2.4安科瑞专门研发了配电管理系统软件，有了这套管理软件，用户可以通过数据中心后台管理系统对两者进行远程访问，实现电参量值、开关状态、零地电压和漏电流等数据实时监控;还可以实现越限告警、数据上传等功能。故障信息由本地存储，可保存不少于 5000 条的历史记录与故障信息，易于查询和故障分析;

4.2.5人机界面在配电柜前面板上，包括以下部分：

7 寸或 10 寸 LCD 显示屏，中英文显示界面;

系统运行状态指示灯、蜂鸣器;

必要的功能按键用来选择各种系统参数、浏览及读取各种系统信息等;

为确保系统安全，LCD 支持密码保护。

4.3 数据域

数据域包含了终端执行特定功能所需要的数据或者终端响应查询时采集到的数据。这些数据的内容可能是数值、参考地址或者设置值。例如：功能域码告诉终端读取一个寄存器，数据域则需要指明从哪个寄存器开始及读取多少个数据，内嵌的地址和数据依照类型和从机之间的不同内容而有所不同。

4.4 错误校验域

该域允许主机和终端检查传输过程中的错误。有时，由于电噪声和其它干扰，一组数据在从一个设备传输到另一个设备时在线路上可能会发生一些改变，出错校验能够保证主机或者终端不去响应那些传输过程中发生了改变的数据，这就提高了系统的安全性和效率，错误校验使用了 16 位循环冗余的方法(CRC16)。

4.5 错误检测的方法

错误校验域占用两个字节，包含了一个 16 位的二进制值。CRC 值由传输设备计算出来，然后附加到数据帧上，接收设备在接收数据时重新计算 CRC 值，然后与接收到的 CRC 域中的值进行比较，如果这两个值不相等，就发生了错误。

CRC 运算时，首先将一个 16 位的寄存器预置为全 1，然后连续把数据帧中的每个字节中的 8 位与该寄存器的当前值进行运算，仅仅每个字节的 8 个数据位参与生成 CRC，起始位和终止位以及可能使用的奇偶位都不影响 CRC。在生成 CRC 时，每个字节的 8 位与寄存器中的内容进行异或，然后将结果向低位移位，高位则用“0”补充，低位(LSB)移出并检测，如果是 1，该寄存器就与一个预设的固定值(0A001H)进行一次异或运算， 如果低位为 0，不作任何处理。

上述处理重复进行，直到执行完了 8 次移位操作，当后一位(第 8 位)移完以后，下一个 8 位字节与寄存器的当前值进行异或运算，同样进行上述的另一个 8 次移位异或操作，当数据帧中的所有字节都作了处理，生成的终值就是 CRC 值。生成一个 CRC 的流程为：

⑴预置一个 16 位寄存器为 0FFFFH(全 1)，称之为 CRC 寄存器。.

把数据帧中的一个字节的 8 位与 CRC 寄存器中的低字节进行异或运算，结果存回 CRC 寄存器。将 CRC 寄存器向右移一位，高位填以 0，低位移出并检测。

如果低位为 0：重复第三步(下一次移位);如果低位为 1：将 CRC 寄存器与一个预设的固定值(0A001H)进行异或运算。

重复第三步和第四步直到 8 次移位。这样处理完了一个完整的八位。

⑵重复第 2 步到第 5 步来处理下一个八位，直到所有的字节处理结束。 CRC 寄存器的值就是 CRC 的值。此外还有一种利用预设的表格计算 CRC 的方法，它的主要特点是计算速度快，但是表格需要较大的存储空间，该方法此处不再赘述，请参阅相关资料。

4.3技术参数

五、触摸屏界面

AMC电源管理系统主界面

AMC电源管理系统主路进线界面

AMC电源管理系统主路出线界面

六、结语

2020年9月，中国提出二氧化碳排放力争在2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和的目标，2020年12月，经济工作会议把做好碳达峰、碳中和工作列为2021年八项主要任务之一，即为“30·60”双碳目标。据国网能源研究院有限公司预测，我国数据中心整体用电量到2030年将突破4000亿千瓦时，占全社会用电量的比重将升至3.7%。

数据中心建设近几年越来越受到国家重视，是新基建有序运行的基础保障，被视为“新基建的基础设施”。在“十四五”规划和2035年远景目标纲要，第十一章中明确指出，“构建全国大数据中心体系，强化算力统筹智能调度，建设若干国家枢纽节点和大数据中心集群”。

我司顺应时代浪潮推出配电列头柜，针对数据中心机房能源末端，综合采集所有能源数据。为终端能源监测系统提供高精度测量数据，通过显示单元，实时反映电能质量数据，并通过 RS485 通讯将数据上传至后台环境监控系统，以达到对整个配电系统的实时监控和运行质量的管理，满足绝大多数数据中心的需求。

七、 注意事项

7.1 装置应安装在干燥、清洁、远离热源和强电磁场的地方。

7.2 装置接线时应注意交流电压、电流的相序，否则将导致测量不准。

7.3 电流输入使用 CT，进线 CT 的变比参数需通过通讯进行设定。

7.4 CT 的精度影响本装置的测量精度。CT 的角差将影响装置的功率、电能等测量精度。

7.5 应用于无 PT 的直接接入系统时应装设 2A 的保险丝。

7.6 装置上电流输入的 CT 接地端应分别引至接地端子上，不可在装置上先将电流输入接地端并联起来后再引至接地端子。

7.7 通信电缆应使用屏蔽双绞线。

八、常见故障的诊断、排查方法

8.1 装置的测量不准确

*检查电压、电流的接线是否正确，电流输入的进出线是否正确;

*检查装置的 CT 设定是否与外部实际使用的 CT 对应;

8.2 电压、电流测量正确但功率测量不准确

*检查电流输入方向是否正确;

*检查每个电流回路对应的相位是否正确;出线回路需按实际接入进行调整;

8.3 通信不正常

*检查通讯连接线是否连接正常;

*检查通信的 A、B 端子是否交错;

*检查装置的地址是否设定正确，通讯波特率是否设定正确;

*多装置通讯不正常时，先试一下单机通讯是否正常;

8.4 进线电压、电流、功率都有，但电能就是无数值

*检查进线的 CT 变比设置

　　审核编辑：汤梓红