Product category
劉細(xì)鳳
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要:本文從數(shù)據(jù)末端供配電系統(tǒng)的性、可行性角度出發(fā),分析當(dāng)前電力數(shù)據(jù)機(jī)柜端供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,以及每種設(shè)計(jì)方案的缺點(diǎn)。重點(diǎn)分析和研究智能母線槽配電方案,對(duì)其可靠性、靈活性以及經(jīng)濟(jì)性角度進(jìn)行 深入探討,為關(guān)鍵電力負(fù)載提供可靠性的用電保障。
關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù);列頭柜配電;智能母線槽;模塊化列頭柜;可靠性
0前言
電力數(shù)據(jù)是電力企業(yè)通信、調(diào)度、信息、營(yíng)銷、經(jīng)營(yíng)、綜合管理及分析決策等服務(wù)的公 共信息平臺(tái),是各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和共享平臺(tái),是電力企業(yè)跨業(yè)務(wù)、跨流程應(yīng)用的重要支持平臺(tái)。電力數(shù)據(jù)既包含信息系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù),還包括綜合數(shù)據(jù)通信鏈路、綜合環(huán)境控制基礎(chǔ)設(shè)施,其中配電系統(tǒng)是支撐電力數(shù)據(jù)正常運(yùn)行關(guān)鍵的設(shè)施之。
低可靠性供電是造成數(shù)據(jù)服務(wù)中斷主要原因。如何化提高配電系統(tǒng)的可用性和性,增加設(shè)備更換擴(kuò)容的靈活性,提高運(yùn)維便利性,確保供電系統(tǒng)的不間斷運(yùn)行,是電力數(shù)據(jù)管理者所面臨的重大課題之。本文將從電力數(shù)據(jù)的末端供電可靠性出發(fā),以南方電網(wǎng)某信息業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)(以下簡(jiǎn)稱“本數(shù)據(jù)”)實(shí)施案例為研究對(duì)象,對(duì)幾種主要的數(shù)據(jù)機(jī)柜供電方案進(jìn)行對(duì)比研究,分析其缺點(diǎn),以及應(yīng)用場(chǎng)景,提出為電力數(shù)據(jù)的關(guān)鍵負(fù)載提供可靠性用電保障的參考方案。
1 數(shù)據(jù)末端配電范圍界定
本數(shù)據(jù)按現(xiàn)行家標(biāo)準(zhǔn)《數(shù)據(jù)設(shè) 計(jì)規(guī)范》(GB 501 74.2017)和《電力調(diào)度通信工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T 50980—2014)的要求建設(shè),采用A、B雙路系統(tǒng)進(jìn)行供電。
數(shù)據(jù)末端配電的范圍指從UPS輸出配 電柜輸出端引出至機(jī)柜PDU插座端,供電對(duì)象為機(jī)柜承載的IT設(shè)備和服務(wù)器,相關(guān)配電系統(tǒng) 拓?fù)鋱D如圖1所示
圖1 數(shù)據(jù)配電系統(tǒng)拓?fù)鋱D
2機(jī)柜端列頭柜配電方案
2.1 傳統(tǒng)列頭柜供電方式
傳統(tǒng)數(shù)據(jù)機(jī)柜端配電采用配電列頭柜加電纜的配電方式,同時(shí)每個(gè)機(jī)柜配置兩條PDU插座,通過電纜從列頭柜取電。列頭柜與機(jī)柜之間的供電般有兩種模式
2.1.1模式
每個(gè)列頭柜同時(shí)配置A和B兩路主輸人開關(guān)及對(duì)應(yīng)饋線開關(guān),每個(gè)機(jī)柜從1個(gè)列頭柜取電。如圖2所示。
圖2單列頭柜供電模式
2.1.2模式二
每個(gè)列頭柜配置A或B兩路主輸入開關(guān)及對(duì)應(yīng)饋線開關(guān),每個(gè)機(jī)柜從2個(gè)列頭柜取電。 如圖3所示。
圖3雙列頭柜供電模式
2.1.3模式和模式二比較
1)可靠性和可用性比較:供配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及配置直接決定了數(shù)據(jù)的可用性和可靠性。如果個(gè)系統(tǒng)是由各子系統(tǒng)組成的,則任何個(gè)子系統(tǒng)的故障將直接影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。模式采用1個(gè)列頭柜向末端設(shè)備提供A、B路電源,模式二分布在兩個(gè)列頭柜向末端設(shè)備提供A路或B路電源。按照家標(biāo)準(zhǔn)*機(jī)房供配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時(shí),正常運(yùn)行情況下模式和模式二均滿足容錯(cuò)要求,即當(dāng)A、B路任何路出現(xiàn)故障時(shí)均不影響末端設(shè)備運(yùn)行。從運(yùn)維管理角度考慮,模式中的路出x故障時(shí),因A、B兩路供電均在個(gè)列頭柜內(nèi),因此需停電維護(hù),增加了運(yùn)維的難度和可操作性。當(dāng)列頭柜內(nèi)配置較低時(shí),存在任何路故障時(shí)有可能對(duì)另外路造成故障的風(fēng)險(xiǎn)。因此,從可靠性和可用性比較,模式二相對(duì)較高。
2)成本比較:模式和模式二兩種列頭柜同等配置情況下,列頭柜進(jìn)線電纜長(zhǎng)度 相同,列頭柜與機(jī)柜之間電纜(以WDZB.YJV3×6 mm:配置為例),每面機(jī)柜模式二 比模式多3米,相差不大。
因此,對(duì)于列頭柜兩種供電模式比較,每個(gè)機(jī)柜從兩個(gè)列頭柜取電可用性比從同個(gè)列頭柜取電可用性高,而成本差異不大。
2.2傳統(tǒng)列頭柜配置比較
列頭柜作為數(shù)據(jù)機(jī)房末端配電管理的核心設(shè)備,需滿足配電、監(jiān)控、測(cè)量、保護(hù)、告警等作用。由于信息化設(shè)備進(jìn)步集中,數(shù)據(jù)對(duì)供電可靠性和可管理性要要求越來越高,同時(shí),隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合,列頭柜高度智能化的技術(shù)也逐步成熟,從di代簡(jiǎn)單智能列頭柜逐步演進(jìn)到高度智能第四代的技術(shù)。
列頭柜的發(fā)展大致分為四代,如下:
di代:普通開關(guān)水平安裝,配置機(jī)械表和指示燈,只有配電功能,無任何檢測(cè)及通訊 功能。
第二代:多數(shù)采用開關(guān)豎直安裝,在進(jìn)線端加人數(shù)字電表或觸摸屏和通訊接口,只監(jiān)控主路,未監(jiān)控分路。
第三代:在第二代基礎(chǔ)上增加分路監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)電源監(jiān)控和能源管理。
第四代:在第三代基礎(chǔ)上提高了智能化技術(shù),集中開關(guān)模塊化、二次元件模塊化、調(diào)相、 監(jiān)控與體。
其中,di代和第二代為傳統(tǒng)配電柜,第三代為目前數(shù)據(jù)常用配電柜,第四代為模塊化配電柜口,從柜體集成、監(jiān)控、維護(hù)等方面進(jìn)行比較,如表1所示。
表1各種類型配電列頭柜對(duì)比分析
從表1所示,相比傳統(tǒng)配電柜,從管理、運(yùn)行管理角度看,配電柜可提供機(jī)房的電源管理功能,將配電系統(tǒng)*納入機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng),監(jiān)測(cè)內(nèi)容除電氣系統(tǒng)主母線及支路所有電氣參數(shù),為機(jī)房提供更為的管理及服務(wù)。同時(shí),用戶可以及早發(fā)現(xiàn)隱患,采取相應(yīng)改進(jìn)措施改善機(jī)房供電情況,有效規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。
3機(jī)柜配電端智能母線槽方案
3.1 智能母線槽概算
機(jī)柜端配電采用智能化母線槽作為機(jī)柜端配電成熟技術(shù)之,為內(nèi)外大型數(shù)據(jù)所應(yīng)用。目前內(nèi)大型數(shù)據(jù)已有多個(gè)應(yīng)用案例,本數(shù)據(jù)也采用智能母線槽供電方案,如圖4所示。
圖4智能母線槽供電方案
3.2智能母線槽要求
3.2.1整體方案
本數(shù)據(jù)實(shí)施的機(jī)柜母線槽供電方案滿足機(jī)房要求,采用2N供電方式,如圖5所示。
圖5智能母線槽供電方案
主機(jī)房區(qū)各自從UPS室I和UPS室2中UPS系統(tǒng)輸出A、B路主干母線槽(本案采用 IP54.1250 A密集母線)接人至機(jī)房每列機(jī)柜前段通道,每列機(jī)柜端母線槽始端箱通過電纜與主干母線槽上的插接箱進(jìn)行連接。
3.2.2設(shè)計(jì)要點(diǎn)
3.2.2.1主要構(gòu)成
機(jī)柜端智能母線槽包含“進(jìn)線箱、直線段、插接箱”如圖6所示。
圖6智能母線槽構(gòu)成圖
1)進(jìn)線箱:用作整條母線供電,通過電纜從UPS主干母線插接箱斷路器連接取電,并在箱體內(nèi)配置測(cè)量單元和通訊單元,監(jiān)測(cè)電流、電壓、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)。
2)直線段:用于承載電流、通過插接口和插接箱為機(jī)柜供電。根據(jù)插接箱安裝方式分兩種類型,為軌道滑觸式母線槽和固定式母線槽,兩者區(qū)別在于軌道式母線槽內(nèi)置滑觸導(dǎo)軌,其插接箱可以直接在母線上滑動(dòng),以靈活適應(yīng)機(jī)柜的位置擺放需求。而固定式母線槽直身段標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)密集插接口,間距般為0.6米和1.2米,基本能滿足高密度多變化的機(jī)柜擺放需求。軌道滑觸式母線槽更適合當(dāng)前數(shù)據(jù)設(shè)備機(jī)柜布置和變化調(diào)整需求。
3)插接箱:插接箱用于從母線直身段取電,支持熱插拔和調(diào)相,內(nèi)部配置測(cè)量單元、通訊單元、防雷單元及工業(yè)連接器單元等,可監(jiān)測(cè)機(jī)柜端電流、電壓、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)。
3.2.2.2安裝方式
母線槽安裝方便快捷,可采用機(jī)柜上方安裝和地板下安裝兩種方式。機(jī)柜上方安裝般需要預(yù)留1米左右垂直空間,需考慮強(qiáng)弱電橋架、風(fēng)管、照明等因素;地板下安裝般需要預(yù)留0.6米左右垂直空間,需考慮地板下送風(fēng)氣流組織因素。如圖7所示。本案數(shù)據(jù)機(jī)房梁底4米,考慮機(jī)柜上方綜合管線和下送風(fēng)等因素,機(jī)柜端母線槽采用機(jī)柜上安裝方式并A、B垂直上下安裝。
圖7智能母線槽安裝示意圖
3.2.3監(jiān)控管理
機(jī)柜端智能母線槽通過在進(jìn)線箱、插接箱配置電能儀表、開關(guān)狀態(tài)監(jiān)控單元、通訊接口單元等元件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電流,電壓,功率和電量,實(shí)時(shí)顯示每個(gè)機(jī)柜PDU的運(yùn)行狀態(tài),實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)柜的監(jiān)控和能效管理??蓪?shí)現(xiàn)故障報(bào)警,實(shí)時(shí)監(jiān)控電能質(zhì)量,包括負(fù)載系數(shù),諧波含量等,所有監(jiān)測(cè)參數(shù)將匯集到母線系統(tǒng)的監(jiān)控總單元模塊,通過開放通訊協(xié)議接口可與機(jī)房綜合監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接,可實(shí)時(shí)查看數(shù)據(jù)機(jī)房運(yùn)營(yíng)狀況,任何監(jiān)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)故障,均可在系統(tǒng)顯示界面找到其對(duì)應(yīng)編號(hào),以便維護(hù)人員迅速作出響應(yīng),大大減少檢修工作量。如圖8所示。
圖8智能母線槽監(jiān)控圖
4 智能母線槽配電方案勢(shì)
4.1 可靠性對(duì)比
1)智能化插接母線相對(duì)傳統(tǒng)的“列頭柜+電纜”,既避免電纜所帶來的諸如電纜接頭容易氧化、松動(dòng)和接觸不良等施工工藝問題,將傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)電工程安裝轉(zhuǎn)化為工廠預(yù)
制產(chǎn)品拼接,提升整體系統(tǒng)成品質(zhì)量可靠性。
2)相對(duì)傳統(tǒng)列頭柜集中配電管理,當(dāng)任意個(gè)機(jī)柜端供電故障時(shí),采用智能化插接母線方案可減少供電故障影響范圍。
4.2 靈活性對(duì)比
1)智能化插接母線不需要敷設(shè)橋架和電纜,供電架構(gòu)清晰明朗,提高機(jī)房整潔度。
2)智能化插接母線可根據(jù)機(jī)柜數(shù)量、位置、功率密度的變化靈活地調(diào)整母線的長(zhǎng)度、走向、機(jī)柜端開關(guān)容量或相位。
3)智能化插接母線在進(jìn)行巡檢或故障維護(hù)時(shí),可降低系統(tǒng)維護(hù)影響范圍和檢修工作量。
4)系統(tǒng)支持部件級(jí)在線熱插拔擴(kuò)展,可實(shí)現(xiàn)根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展需求分期投資擴(kuò)容。
4.3 成本對(duì)比
1)智能化插接母線降低了空間占用率,采用智能母線槽可省去配電列頭柜,并且不占用任何地面面積,節(jié)省的地板空間可用于擺放IT機(jī)柜,可降低機(jī)柜容積比,提升機(jī)房?jī)?nèi)部地面空間利用率。本信息機(jī)房采用智能化插接母線大約可降低大約6%的容積比,按機(jī)房面積單位造價(jià)可創(chuàng)造約800萬(wàn)元空間價(jià)值。
2)采用智能化插接母線可降低運(yùn)行維護(hù)成本,規(guī)避了傳統(tǒng)方式所帶來的后期運(yùn)維工作量大、運(yùn)維周期不可控以及人為干預(yù)帶來的性降低等問題。
3)可隨時(shí)根據(jù)客戶需要調(diào)整配置,減少技改投資。
5安科瑞列頭柜及監(jiān)測(cè)產(chǎn)品介紹
隨著數(shù)據(jù)的迅猛發(fā)展,數(shù)據(jù)能耗問題也越來越突出,高效可靠的數(shù)據(jù)配電系統(tǒng)方案,是提高數(shù)據(jù)電能使用效率,降低設(shè)備能耗的有效方式。
AMC系列數(shù)據(jù)配電系統(tǒng)是針對(duì)數(shù)據(jù)機(jī)房末端設(shè)計(jì)的,能夠綜合采集所有能源數(shù)據(jù)的智能系統(tǒng),為交直流電源配電柜提供精確的電參量信息,并可通過通訊將數(shù)據(jù)上傳到動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)機(jī)房的實(shí)時(shí)監(jiān)控和有效管理,為實(shí)現(xiàn)全fang位綠色I(xiàn)DC提供可靠保證。
5.1配電管理解決方案
5.1.1交流系統(tǒng)
1)功能要求:
遙測(cè):輸入分路的三相電壓、三相電流、有功功率、有功電度;輸出分路的單相電壓、單相電流、有功功率、有功電度;遙信:輸入分路的過壓/欠壓,缺相,過流,輸入分路和輸出分路的開關(guān)狀態(tài),具備電流、功率需用量分析和統(tǒng)計(jì),實(shí)現(xiàn)電壓、電流、功率等參數(shù)的越限報(bào)警功能。
2)配置方案-示意圖
配置方案
多功能儀表 PZ72L-E4
電流互感器 AKH-0.66-30I-XXA/5A
5.1.2直流系統(tǒng)
1) 功能要求
遙測(cè):輸入分路的電壓、電流、功率、電度;
遙信:輸入分路的過壓/欠壓,輸入分路的熔絲狀態(tài),具備電流、功率需用量分析和統(tǒng)計(jì),實(shí)現(xiàn)電壓、電流、功率等參數(shù)的越限功能。
2)配置方案-示意圖
配置方案
多功能儀表 PZ72L-DE
霍爾傳感器 AHKC-F- XXA/5V
開關(guān)電源 SBD-30 (48V)
5.2產(chǎn)品規(guī)格
說明:■為標(biāo)配功能。
5.3配套附件
6安科瑞母線槽監(jiān)測(cè)產(chǎn)品介紹
6.1概述
數(shù)據(jù)小母線系統(tǒng)是數(shù)據(jù)末端母線供配電系統(tǒng)的俗稱。近年來,隨著數(shù)據(jù)建設(shè)的快速發(fā)展和更高需求,智能小母線系統(tǒng)逐漸被應(yīng)用于機(jī)房的末端配電中,具有電流小、插接方便、智能化程度高等特點(diǎn),即插式插接箱給各個(gè)機(jī)柜內(nèi)的PDU分配電。始端箱和插接箱內(nèi)可設(shè)置監(jiān)測(cè)模塊,將數(shù)據(jù)上傳至動(dòng)環(huán)監(jiān)控。
6.2 AMB智能小母線管理系統(tǒng)
1)交流系統(tǒng)功能:
遙測(cè):三相電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、有功電能、無功電能、電纜溫度,系統(tǒng)頻率、序電流、地電壓、漏電流、機(jī)柜溫度、機(jī)柜濕度、開關(guān)狀態(tài)、電壓/電流諧波含量、電流/功率;
遙信:過電流2段閥值越限、過/欠壓、過功率告警、缺相、過頻率、欠頻率越限、地電壓、線電流、溫/濕度告警,開關(guān)狀態(tài)、開關(guān)跳閘;
2)直流系統(tǒng)功能:
遙測(cè):電壓、電流、功率、電能、電纜溫度、漏電流、機(jī)柜溫度、機(jī)柜濕度、開關(guān)狀態(tài)、電流/功率;
遙信:過電流2段閥值越限、過/欠壓、過功率告警、缺相、溫/濕度告警,開關(guān)狀態(tài)、開關(guān)跳閘;
6.3產(chǎn)品介紹
說明:■為標(biāo)配功能。
7結(jié)束語(yǔ)
可靠性、可維護(hù)性、經(jīng)濟(jì)性、可擴(kuò)展性和節(jié)能環(huán)保是電力數(shù)據(jù)建設(shè)和運(yùn)維的幾大關(guān)鍵要素,供配電系統(tǒng)更是數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著電網(wǎng)IT信息系統(tǒng)快速發(fā)展,數(shù)據(jù)末端配電應(yīng)采用具備更高可用性、更高性和靈活性的配電結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐。本文通過對(duì)不同種機(jī)柜端配電方式的對(duì)比分析,以及結(jié)合實(shí)際案例應(yīng)用分析智能母線槽設(shè)計(jì)要求、安裝方式、對(duì)比勢(shì),智能母線槽是電力數(shù)據(jù)末端配電的選方案之。
參考文獻(xiàn):
【1】王德文.劉揚(yáng).種電力云數(shù)據(jù)的任務(wù)調(diào)度策略[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2014(8):61-66.
【2】吳勁松、李光泰、李舒濤、王玉庭、張學(xué)昶.電力數(shù)據(jù)機(jī)柜端配電設(shè)計(jì)探討.
【3】安科瑞數(shù)據(jù)IDC配電監(jiān)控解決方案.2020.03版
作者簡(jiǎn)介:
劉細(xì)鳳,女,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司,主要從事數(shù)據(jù)智能小母線監(jiān)控的研發(fā)及應(yīng)用。