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數(shù)據(jù)中心電力解決方案 王豐林
發(fā)布時間:2018-11-26 10:29:09 瀏覽次數(shù):1771次
引言:全球進(jìn)入“互聯(lián)網(wǎng)+”時代,信息化在各行各業(yè)的廣泛滲透,帶動傳統(tǒng)的機(jī)房產(chǎn)業(yè)向數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)發(fā)生深刻變革。電子信息技術(shù)平均每2.5年發(fā)展一代,每一代IT技術(shù)的發(fā)展都意味著其支持技術(shù)的發(fā)展,即機(jī)房的環(huán)境要求、建筑、結(jié)構(gòu)、空氣調(diào)節(jié)、電氣、電磁屏蔽、綜合布線、監(jiān)控與安全防范、防雷與接地、綜合測試等技術(shù)的發(fā)展,這些技術(shù)的發(fā)展傳統(tǒng)的機(jī)房已經(jīng)不適應(yīng)對工廠技術(shù)的許多新要求,推動數(shù)據(jù)中心革命。
1.數(shù)據(jù)中心發(fā)展現(xiàn)狀
我國對數(shù)據(jù)中心建設(shè)發(fā)展日益重視,政府部門紛紛作出重要部署,數(shù)據(jù)中心建設(shè)發(fā)展的政策環(huán)境日趨明朗優(yōu)化
首先,國務(wù)院、工信部、發(fā)改委、國土資源部、電監(jiān)會和能源局等部委都已通過市場準(zhǔn)入、布局指導(dǎo)、資金支持、產(chǎn)業(yè)政策等方式穩(wěn)步推進(jìn)數(shù)據(jù)中心建設(shè)發(fā)展。
2013年1月,工信部聯(lián)合國家發(fā)改委、國土資源部、電監(jiān)會、能源局等國家5部委聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于數(shù)據(jù)中心建設(shè)布局的指導(dǎo)意見》(工信部聯(lián)通[2013]13號)
2015年3月工信部、國家機(jī)關(guān)事務(wù)管理局聯(lián)合制定了《國家綠色數(shù)據(jù)中心試點(diǎn)工作方案》。
這些政策從數(shù)據(jù)中心的選址、規(guī)模規(guī)劃、能效指標(biāo),分重點(diǎn)、分領(lǐng)域、分步驟提升了數(shù)據(jù)中心節(jié)能環(huán)保水平、新技術(shù)應(yīng)用等方面,對數(shù)據(jù)中心建設(shè)提出了指導(dǎo)性意見,這促進(jìn)了中國數(shù)據(jù)中心建設(shè)的發(fā)展。
2. 存在的現(xiàn)有問題
隨著信息化猛烈的發(fā)展,產(chǎn)業(yè)升級,萬物互聯(lián)互融的信息化發(fā)展,數(shù)據(jù)中心在全球的數(shù)量開始猛增,甚至出現(xiàn)一些超大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心。在數(shù)據(jù)中心增長過程中,不斷的暴露出很多問題。
2.1 超大的用電量:
伴隨著數(shù)據(jù)中心建設(shè)的快速發(fā)展,數(shù)據(jù)中心耗電問題日益突出。一個上規(guī)模的數(shù)據(jù)中心3年的電能費(fèi)用,大約相當(dāng)于該數(shù)據(jù)中心的建設(shè)費(fèi)用,由此可見數(shù)據(jù)中心耗電量之巨大。
(據(jù)預(yù)測,數(shù)據(jù)中心的用電量在2020年將加速增長,預(yù)計電力需求20.9%)
全球數(shù)據(jù)中心每年使用的電量估計為200太瓦時(TWh)。這個用電量是什么概念呢?它大概相當(dāng)于伊朗國家的能源總消耗、全球用于運(yùn)輸電力的一半、同時也是全球電力需求的1%。
數(shù)據(jù)中心對總體碳排放貢獻(xiàn)約0.3%,而信息和通信技術(shù)(ICT)生態(tài)系統(tǒng)整體,在包含個人數(shù)字設(shè)備,移動電話網(wǎng)絡(luò)和電視的全面定義中,占全球的2%以上排放。這使得ICT的碳排量與航空業(yè)的燃料排放量相當(dāng)。
數(shù)據(jù)中心的海量用電設(shè)備和大量的配電設(shè)施。
2.2 數(shù)量龐大的原始老舊的機(jī)房改造任務(wù)艱巨。
有人預(yù)測,當(dāng)今天出生的孩子長到青少年時,ICT的用電量可能會超過全球總用量的20%,數(shù)據(jù)中心的使用量超過三分之一。如果計算密集的加密貨幣比特幣繼續(xù)增長,這還會導(dǎo)致能源需求的急劇增加。
超大規(guī)模計算中心所節(jié)省的成本可以從他們的電力使用效率(PUE)中看出。PUE定義為數(shù)據(jù)中心所需的總能量,包括燈光和冷卻,除以用于計算的能量(PUE為1.0是完美的分?jǐn)?shù))。 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的PUE通常約為2.0;對于超大規(guī)模計算中心,PUE已經(jīng)削減到大約1.2。
由此可見,數(shù)據(jù)中心需要往超大規(guī)模這個方向發(fā)展,同時世界上還存在大量老舊的機(jī)房,和大量的配電系統(tǒng)需要去升級改造。
2.3發(fā)熱和散熱
一旦超大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心盡可能多地承擔(dān)了負(fù)載,進(jìn)一步提高效率會變得更加艱難,但企業(yè)還在努力。一種新興的管理技術(shù)可以確保服務(wù)器盡可能多地全速運(yùn)行,而其它服務(wù)器則可以關(guān)閉而不是處于閑置狀態(tài)。
超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心削減PUE的一個重要方法是解決冷卻問題。在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心,空調(diào)制冷所產(chǎn)生的花銷占總共能源賬單的40%。
二.系統(tǒng)概括
2.1項(xiàng)目概況
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項(xiàng)目名稱:XX云數(shù)據(jù)中心一期工程
項(xiàng)目地點(diǎn):XX區(qū)
項(xiàng)目規(guī)模:總建筑面積27800m2,建筑層數(shù)地上四層,建筑高度23.95m。一期1F機(jī)柜數(shù)量820個(包含164個機(jī)柜)。終期整個項(xiàng)目機(jī)柜數(shù)量3796個。
IT用電負(fù)荷13259.2KW,動力用電負(fù)荷5792.5KW,總用電量19051.7KW。
項(xiàng)目定位:本項(xiàng)目按照國標(biāo)A級,UPTIME T3+建設(shè)(重要系統(tǒng)按T4標(biāo)準(zhǔn)建設(shè))。建成后將成為XX地區(qū)具備示范效應(yīng)的五星機(jī)房,吸引高端客戶入駐。因此主要系統(tǒng)建設(shè)按照T4和T3+標(biāo)準(zhǔn).
2.2.系統(tǒng)概括
此系統(tǒng)電壓等級為10KV.
2.3負(fù)荷總計:
此數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目有1000KVA變壓器3臺,2000KVA變壓器10臺,2500KVA變壓器8臺。每個變壓器容量不大,不需配置帶差動保護(hù)的變壓器保護(hù).
三.解決方案
因?yàn)閿?shù)據(jù)中心的特殊性,供電和通訊不能中斷,所以此方案采用變電站監(jiān)控系統(tǒng)雙機(jī)雙網(wǎng)配置。推薦DP-30系列保護(hù),標(biāo)配雙RS485通訊,且可選兩路以太網(wǎng)。
本方案采用雙網(wǎng)雙機(jī)方案,互為熱備用。當(dāng)其中一路通訊被破壞,或其中一臺主機(jī)出現(xiàn)故障,由另一臺主機(jī)和另一路通訊線實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)監(jiān)控。
雙網(wǎng)配置要求所有設(shè)備都具有兩套獨(dú)立的通訊接口,以此為基礎(chǔ),組成兩個獨(dú)立的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò),并結(jié)合兩套獨(dú)立的計算機(jī)設(shè)備,組成兩套獨(dú)立的系統(tǒng),即使其中一套系統(tǒng)有故障,另外一套系統(tǒng)也能實(shí)現(xiàn)廠站內(nèi)的全面監(jiān)控。對于不具備雙通訊接口的智能設(shè)備,可以通過通訊管理機(jī)擴(kuò)展接入。具有可靠性。
3.1配置清單.
編號 | 設(shè)備層 | 裝置名稱 | 型號及規(guī)格 | 數(shù)量 | 單位 |
一 | 1#配電室 | ||||
1 | 線路智能監(jiān)控裝置 | DPL-32B(B碼對時) | 14 | 臺 | |
2 | 備自投智能監(jiān)控裝置 | DPZ-31B(B碼對時) | 1 | 臺 | |
3 | PT并列保護(hù)裝置 | DPV-33B | 1 | 臺 | |
4 | 智能操控裝置 | XJ-CK9000D | 15 | 臺 | |
5 | 多功能儀表 | XJ9100F | 16 | 臺 | |
二 | 2#配電室 | ||||
1 | 線路智能監(jiān)控裝置 | DPL-32B(B碼對時) | 18 | 臺 | |
2 | 備自投智能監(jiān)控裝置 | DPZ-31B(B碼對時) | 1 | 臺 | |
3 | PT并列保護(hù)裝置 | DPV-33B | 1 | 臺 | |
4 | 智能操控裝置 | XJ-CK9000D | 20 | 臺 | |
5 | 多功能儀表 | XJ9100F | 21 | 臺 | |
三 | 3#配電室 | ||||
1 | 線路智能監(jiān)控裝置 | DPL-32B(B碼對時) | 14 | 臺 | |
2 | 智能操控裝置 | XJ-CK9000D | 14 | 臺 | |
3 | 多功能儀表 | XJ9100F | 14 | 臺 | |
四 | 后臺監(jiān)控系統(tǒng) | ||||
1 | 系統(tǒng)軟件及主站 | 戴爾 | V3046MT CPUintel雙核G4400/4G/500G/DVD,,USB鍵盤鼠標(biāo),音響,21.5英寸顯示屏 | 2 | 套 |
2 | 監(jiān)控軟件 | DPS3000A | 2 | 套 | |
3 | 數(shù)據(jù)庫軟件 | SQL-Server | 2 | 套 | |
4 | 系統(tǒng)維護(hù)及診斷軟件 | 2 | 套 | ||
5 | 外接通訊口調(diào)試軟件 | 2 | 套 | ||
6 | A4激光打印機(jī) | HP P1108 | 2 | 臺 | |
7 | 通訊管理機(jī) | TM6008(8口) | 6 | 臺 | |
8 | GPS對時+北斗 | HY-800 | 1 | 套 | |
9 | 單模光纖轉(zhuǎn)換器 | MIE-1102S | 8 | 臺 | |
10 | 交換機(jī) | TP-LINK TL-SF1016D (16口) | 6 | 臺 | |
11 | UPS電源 | 3KVA AC220V 山特 | 2 | 套 | |
12 | PDU電源插座 | 兩孔8個,三孔8個 | 2 | 個 | |
3.2 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
3.3 產(chǎn)品應(yīng)用
采用全分布開放式的監(jiān)控方案。 分為 站控層,通訊層,間隔層。
站控層:由兩套擴(kuò)展型單網(wǎng)系統(tǒng)組成雙機(jī)雙網(wǎng)冗余系統(tǒng)。每套擴(kuò)展型單網(wǎng)系統(tǒng)由一臺前置通訊管理機(jī)、一臺工程師工作站、一臺或多臺操作員工作站、相應(yīng)通訊設(shè)備、GPS+北斗對時裝置,打印機(jī)、 UPS 等輔助設(shè)備組成。
通訊管理層:前置通訊管理機(jī)、工程師站及操作員站可集中在同一控制室,也可分別安裝在不同的場地,通訊方式可采用以太網(wǎng)、雙絞線及光纖等介質(zhì)。此項(xiàng)目由于配電室之間距離較遠(yuǎn),采用光纖通訊。光纖通訊具有成本低,傳輸性能好,傳輸頻帶寬、通信容量大;抗干擾性能強(qiáng),屏蔽性強(qiáng),傳輸損耗低、中繼距離長、保密性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
間隔層: 采用DP -30B系列微機(jī)綜合保護(hù)測控裝置+數(shù)顯多功能儀表、 XJ- CK 9000系列開關(guān)柜智能操控裝置等設(shè)備。
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XJ- CK 9000系列智能操控裝置
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主要應(yīng)用在6-35 kV高壓開關(guān)柜上(如廠用變10 kV側(cè),升壓站的10 kV,35 lV 側(cè)),取代現(xiàn)有的一次回路模擬圖、溫濕度控制器、高壓帶電顯示及閉鎖裝置、分合閘及儲能按鈕、遠(yuǎn)方/就地轉(zhuǎn)換開關(guān)等,并配備全功能語音防誤提示和告警,柜內(nèi)照明開關(guān)、 RS 485通信接口、高壓母線測溫系統(tǒng)、溫濕磨數(shù)字實(shí)時顯示及自動加熱除濕控制等功能,以一體化布局配套裝備于開關(guān)柜,簡化了開關(guān)柜的面板結(jié)構(gòu)設(shè)計,美化開關(guān)柜的面板布局,完善開關(guān)狀態(tài)的指示功能和安全性能。
網(wǎng)絡(luò)儀表 XJ9200C、PM640
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主要用于低壓400 V 進(jìn)線柜,
電流電壓0.2級,有功0.5級,需要測里電壓、電流、頻率、功率因數(shù)、有功功率、無功功率、電能等電參量,還具有電力品質(zhì)分析功能,為大屏幕液晶顯示, Modbus通訊。
K 系列電流表, XJ 9100電流表
用于一般低壓用于支路饋線柜,
電流0.5級精度,主要是測量三相電流和單相電流;一些保護(hù)線路可增加繼電器報警及時切斷故障電路等 K 系列表的開入開出功能,還可以選配變送功能。
計量儀表
主要用于計量電能,0.2級精度。
3.4配置特點(diǎn)
系統(tǒng)容量大,可靠性高,適用于地鐵、鐵路、輕軌醫(yī)院等重要性高的配電自動化系統(tǒng)。