數(shù)據(jù)中心能效管理系統(tǒng)對配電系統(tǒng)、能耗、溫度、蓄電池等運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測

一、數(shù)據(jù)中心綜合能效管理系統(tǒng)簡介

安科瑞AcrelEMS-IDC數(shù)據(jù)中心綜合能效管理系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)中心中低壓配電系統(tǒng)、環(huán)境等數(shù)據(jù)，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測、控制和預(yù)警可以幫助數(shù)據(jù)中心運(yùn)維單位建立能效管理體系，掌控?cái)?shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)運(yùn)行狀況和IT、空調(diào)等設(shè)備的能耗數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)中心供電可靠性和能效指標(biāo)。

1聯(lián)5系8電2話171微3信5同2號2

二、平臺結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)平臺架構(gòu)如圖：

三、電氣監(jiān)控

電氣監(jiān)控主要針對10kV配電系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)裝置、10/0.4kV變壓器、10kV柴油發(fā)電機(jī)、ATS開關(guān)、UPS設(shè)備、蓄電池、精密配電柜、智能母線等設(shè)備的監(jiān)測、控制以及多路電源的自動(dòng)切換等，系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集電氣數(shù)據(jù)和電氣節(jié)點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)，并設(shè)置越限報(bào)警及時(shí)獲取系統(tǒng)異常情況。

3.1、10kV回路保護(hù)和監(jiān)測

10kV回路保護(hù)和監(jiān)測主要針對變電所和柴油發(fā)電機(jī)10kV回路的保護(hù)、遙測、遙信和遙控功能，通過系統(tǒng)圖可以實(shí)時(shí)反饋10kV配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。

3.2、功能介紹

①10kV電能質(zhì)量監(jiān)測裝置

APview500電能質(zhì)量監(jiān)測裝置可以監(jiān)測電網(wǎng)頻率 ,電壓、電流有效值,有功功率、無功功率、視在功率及功率因數(shù),電壓偏差,頻率偏差,三相電壓不平衡度、三相電流不平衡度；三相電壓、電流各序分量；基波電壓、電流，功率、功率因數(shù)、相位等,諧波（2～50 次）。包括電壓、電流的總諧波畸變率、各次諧波電壓、電流含有率、有效值、功率等,諧波群 ,間諧波 電壓波動(dòng)、閃變，電壓可輸入57.7V/100V 或 220V/380V 。

②10kV進(jìn)線保護(hù)測控裝置

10kV進(jìn)線保護(hù)測控裝置采用AM6-L,10kV變壓器保護(hù)測控裝置采用A具備相間電流速斷保護(hù)，相間限時(shí)電流速斷保護(hù)（可帶低壓閉鎖），相間過電流保護(hù)（可帶低壓閉鎖），兩段式零序過流保護(hù)，反時(shí)限相間過流保護(hù)（可帶低壓閉鎖），零序反時(shí)限過流保護(hù)，過負(fù)荷保護(hù)，控制回路異常告警。

③10kV變壓器保護(hù)測控裝置

10kV變壓器保護(hù)測控裝置采用AM6-TB，具備電流速斷保護(hù)，過流保護(hù)，復(fù)壓閉鎖，反時(shí)限過流保護(hù)，復(fù)壓閉鎖，兩段式高壓側(cè)零序過流保護(hù)，兩段式低壓側(cè)零序過流保護(hù)，過負(fù)荷保護(hù)，控制回路異常告警，超溫/重瓦斯跳閘，過溫/輕瓦斯報(bào)警。

④10kV母聯(lián)保護(hù)測控裝置

10kV母聯(lián)保護(hù)測控裝置采用AM6-B，具備保護(hù)、測控和備自投功能，相間電流速斷保護(hù)，相間過電流保護(hù)，母聯(lián)充電保護(hù)，母聯(lián)備自投，進(jìn)線備自投，控制回路異常告警。

⑤10kV柴油發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置

10kV柴油發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置采用AM56-MD，具備比率差動(dòng)保護(hù)，差動(dòng)速斷保護(hù)，兩段 過流保護(hù)，反時(shí)限過流保護(hù)，兩段式負(fù)序過流保護(hù)，負(fù)序反時(shí)限過流保護(hù)，兩段式零序過流保護(hù)，熱過載保護(hù)，過負(fù)荷保護(hù)，低頻保護(hù)、非電量保護(hù)，低電壓保護(hù)，過電壓保護(hù)，零序過壓告警，電壓不平衡保護(hù)，相序保護(hù)。

⑥PT監(jiān)測裝置

PT監(jiān)測裝置采用AM56-UB，可以監(jiān)測電壓互感器實(shí)現(xiàn)過電壓告警、零序過壓告警、PT斷線告警、低電壓告警等功能，采集母線三相電壓、零序電壓、線電壓等。

⑦開關(guān)柜操控裝置

開關(guān)柜操控裝置采用ASD500，它以一體化布局配套于開關(guān)柜，簡化了開關(guān)柜的面板設(shè)計(jì)，美化了面板布局。除具有動(dòng)態(tài)模擬指示、帶電顯示及閉鎖、溫濕度顯示及其控制、驗(yàn)電核相、二次回路電壓值顯示、人體感應(yīng)帶電提示及柜內(nèi)照明、語音防誤提示、時(shí)間日期顯示、遠(yuǎn)方/就地操作、分合閘操作、手動(dòng)/自動(dòng)儲能、遠(yuǎn)程通信等功能外，還具有電力綜合參數(shù)測量功能，測量參數(shù)為：三相電壓、三相電流、功率因數(shù)、有功功率計(jì)量、無功功率計(jì)量，使開關(guān)柜進(jìn)一步智能化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化。另外可以接入無線測溫傳感器數(shù)據(jù)，就地顯示各電氣接點(diǎn)溫度。

⑧無線測溫傳感器

無線測溫傳感器主要用于監(jiān)測斷路器觸頭、觸臂、母排和線纜連接處溫度，便于提前發(fā)現(xiàn)溫度異常導(dǎo)致的事故。實(shí)時(shí)監(jiān)測斷路器、母排或線纜接頭每相運(yùn)行溫度，每一個(gè)溫度均可以設(shè)置越限報(bào)警，并且對報(bào)警級別進(jìn)行分級定義支持對應(yīng)線纜運(yùn)行歷史溫度的查看及導(dǎo)出。

3.3 10kV柴油發(fā)電機(jī)

數(shù)據(jù)中心柴油發(fā)電機(jī)作為后備電源，需要在市電失電后15s內(nèi)啟動(dòng)作為備用電源，這在保證數(shù)據(jù)中心不間斷運(yùn)行非常重要，由于正常時(shí)不需要使用，所以需要定期維護(hù)和測試。

系統(tǒng)讀取柴油發(fā)電機(jī)控制屏數(shù)據(jù)，在界面顯示柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、電流電壓、負(fù)荷率、引擎溫度、頻率（轉(zhuǎn)速）、油壓、燃油油位、啟動(dòng)電池電壓等并提供異常告警信號

3.4 電源自動(dòng)切換開關(guān)

電源自動(dòng)切換開關(guān)用于備用電源的自動(dòng)切換，由于數(shù)據(jù)中心對供電可靠性要求比較高，用到的電源切換開關(guān)比較多。電源切換開關(guān)有STS靜態(tài)切換開關(guān)和ATS自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)兩種，前者切換速度較快(一般小于8ms)不會導(dǎo)致IT設(shè)備斷電，一般用在功率較小、切換時(shí)間要求高的回路；后者切換速度約100ms，配合后端UPS也不會導(dǎo)致IT設(shè)備斷電，兩者均有大量運(yùn)用。

系統(tǒng)可以監(jiān)測轉(zhuǎn)換開關(guān)雙路電源電壓、電流、投切狀態(tài)、動(dòng)作信息以及異常報(bào)警，及時(shí)在系統(tǒng)界面顯示并通過語音、文字或APP、短信等多種方式發(fā)出告警信號。

3.5 變壓器監(jiān)測

系統(tǒng)監(jiān)測變壓器電流、電壓、有功/無功功率、功率因數(shù)、負(fù)荷率、三相繞組溫度、三相不平衡等數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)和曲線實(shí)時(shí)反饋，異常時(shí)及時(shí)發(fā)出告警信號。

3.6 電源自動(dòng)切換系統(tǒng)

數(shù)據(jù)中心電源比較多，典型的電源方式至少會有2路不同的10kV電源進(jìn)線，外加能滿足空調(diào)和機(jī)柜用電容量需求的10kV柴油發(fā)電機(jī)作為后備電源，保證數(shù)據(jù)中心不斷電，所以在發(fā)生意外斷電的情況下，各路電源的切換邏輯也比較復(fù)雜。

3.7 高低壓回路多功能儀表

回路配置多功能儀表APM800、AEM96可以為回路提供全方位的電氣數(shù)據(jù)監(jiān)測，用于搭建數(shù)據(jù)中心的能源管理體系。

支持全電力參數(shù)測量（U、I、P、Q、S、PF、F、Ep、Eq）

3.8 UPS監(jiān)測

系統(tǒng)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(shù)頻率，同時(shí)監(jiān)測UPS溫度、蓄電池電壓、當(dāng)前負(fù)載下的剩余時(shí)間等數(shù)據(jù)，檢測到異常時(shí)會及時(shí)發(fā)出告警信號，告警信號也可以根據(jù)緊急程度進(jìn)行分級。

3.9 精密配電柜（和智能小母線二選一）

精密配電柜也叫智能列頭柜，為IT設(shè)備提供電源，采用AB雙回路進(jìn)線，饋線回路比較多，配置安科瑞AMC16系列列頭柜監(jiān)測模塊，實(shí)現(xiàn)對列頭柜進(jìn)線和饋線回路電流、電壓、功率、電能、開關(guān)狀態(tài)的數(shù)據(jù)監(jiān)測。

3.10 智能小母線(和精密配電柜二選一)

數(shù)據(jù)中心由于精密配電柜數(shù)量多，占用空間較大，為了節(jié)省面積，智能小母線方案由于不占用機(jī)房面積受到很多數(shù)據(jù)中心的青睞，被越來越多的應(yīng)用。

3.11 蓄電池監(jiān)測

數(shù)據(jù)中心UPS儲能用的蓄電池比較多，而且這也是容易出問題的環(huán)節(jié)，所以必須對蓄電池電氣參數(shù)和溫度、內(nèi)阻進(jìn)行不間斷監(jiān)測和預(yù)警。

單體電池智能監(jiān)控模塊BABT是專門為單節(jié)電池設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，符合ANSI/TIA-942標(biāo)準(zhǔn)要求。具有監(jiān)測電池的電壓、內(nèi)阻與內(nèi)部溫度功能，安裝、維護(hù)與接入方便。

? 24 小時(shí)在線監(jiān)測，隨時(shí)發(fā)現(xiàn)性能劣化的電池；

? 每個(gè)模塊監(jiān)測一節(jié)電池，監(jiān)測電壓、內(nèi)阻與內(nèi)部溫度，符合ANSI/TIA-942 標(biāo)準(zhǔn)要求

? 模塊帶光電隔離，支持MODBUS-RTU通訊協(xié)議，可接入數(shù)據(jù)中心監(jiān)控平臺，隨時(shí)掌握電池運(yùn)行情況；

? 安裝簡單，只需正負(fù)極各接一根線；

3.12 電能質(zhì)量治理

數(shù)據(jù)中心數(shù)量眾多的UPS和IT設(shè)備均會產(chǎn)生諧波，諧波污染比較嚴(yán)重，會對無功補(bǔ)償電容器等設(shè)備運(yùn)行造成干擾。ANAPF系列有源電力濾波器通過電流互感器采集系統(tǒng)諧波電流，經(jīng)控制器快速計(jì)算并提取各次諧波電流的含量，產(chǎn)生諧波電流指令，通過功率執(zhí)行器件產(chǎn)生與諧波電流幅值相等方向相反的補(bǔ)償電流，并注入電力系統(tǒng)中，從而抵消非線性負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流。

3.13 電氣火災(zāi)監(jiān)控

數(shù)據(jù)中心電氣火災(zāi)探測器一般設(shè)置在變電所0.4kV饋線側(cè)，采集數(shù)據(jù)漏電電流和線纜溫度后上傳至監(jiān)控主機(jī)，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)中心電氣安全預(yù)警?，F(xiàn)場設(shè)置的傳感器監(jiān)測配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度，異常時(shí)實(shí)時(shí)發(fā)出報(bào)警信號。

四、環(huán)境監(jiān)測

環(huán)境監(jiān)測包括機(jī)房溫濕度、煙霧、積水浸水、電池間可燃?xì)怏w濃度、門禁、視頻、消防數(shù)據(jù)的采集、展示和預(yù)警。

4.1 溫濕度監(jiān)測

機(jī)房對環(huán)境溫濕度要求比較高，檢測機(jī)房重要部位的溫濕度分布，通過溫濕度傳感器連接到網(wǎng)關(guān)通訊接口上傳平臺，完成機(jī)房溫濕度監(jiān)控功能。

4.2 水浸監(jiān)測

水浸屬于開關(guān)報(bào)警監(jiān)測量，可以用開關(guān)量檢測獲得。具體方法是：通過漏水感應(yīng)線緊貼在空調(diào)下面的地板下，傳感器檢測報(bào)警信號接開關(guān)量采集裝置，然后在監(jiān)控軟件商配置相應(yīng)的名稱和告警閾值，即簡單方便地完成了防盜紅外、漏水和煙霧檢測監(jiān)控。

4.3煙霧報(bào)警

煙感屬于開關(guān)報(bào)警監(jiān)測量，可以用ARTU開關(guān)量檢測模塊采集，將煙霧傳感器安裝在天花板頂上，避免空調(diào)直接對準(zhǔn)方位，通過煙霧傳感器可以感知機(jī)房產(chǎn)生的煙霧并提前預(yù)警。

4.4氣體報(bào)警

存放儲能電池的設(shè)備間可能會產(chǎn)生一定的可燃?xì)怏w，比如氫氣，這是一種易爆的氣體，達(dá)到一定的濃度必須啟動(dòng)排風(fēng)設(shè)備及時(shí)清除。

可在網(wǎng)關(guān)設(shè)置自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)邏輯，當(dāng)網(wǎng)關(guān)檢測到氫氣濃度超過設(shè)定值，在發(fā)出預(yù)警信號的同時(shí)可以自動(dòng)啟動(dòng)排風(fēng)風(fēng)機(jī)，確保氫氣濃度在安全程度內(nèi)。

4.5門禁及紅外監(jiān)測

系統(tǒng)可以采集數(shù)據(jù)中心門禁狀態(tài)和紅外報(bào)警，并在系統(tǒng)平面圖上顯示門禁開閉狀態(tài)并通過顏色預(yù)警，防止有人意外進(jìn)入未授權(quán)區(qū)域。

4.6空氣質(zhì)量監(jiān)測

監(jiān)測數(shù)據(jù)機(jī)房內(nèi)空氣質(zhì)量和粉塵含量。

五、系統(tǒng)功能

5.1 概況

主頁概況：顯示數(shù)據(jù)中心PUE值，總能耗、IT設(shè)備能耗、空調(diào)能耗和動(dòng)力能耗。

5.2 變壓器分析

顯示變壓器負(fù)荷率、繞組溫度、三相不平衡度、功率因數(shù)等等，通過曲線顯示有功、無功功率曲線，超出設(shè)定負(fù)荷率或溫度值會發(fā)出告警信號

5.3 能源分布

通過平面圖顯示數(shù)據(jù)中心能源分布，平面圖顯示數(shù)據(jù)中心設(shè)備分布情況，并顯示設(shè)備能耗數(shù)據(jù)，通過點(diǎn)擊平面圖上設(shè)備可以進(jìn)入具體設(shè)備監(jiān)控界面。

5.4 配電系統(tǒng)監(jiān)測

5.4.1 配電主接線圖

可選擇查看數(shù)據(jù)中心的中低壓配電系統(tǒng)主接線圖，并在一次圖顯示配電系統(tǒng)當(dāng)前遙測、遙信數(shù)據(jù)和狀態(tài)。

5.4.2 電氣歷史數(shù)據(jù)查詢

通過圖形方式直觀顯示數(shù)據(jù)中心所有回路電流、電壓、功率等電氣參數(shù)的歷史曲線。

5.4.3 電氣運(yùn)行報(bào)表

可選擇以1分鐘~1小時(shí)的時(shí)間間隔保存歷史數(shù)據(jù)并形成運(yùn)行報(bào)表。

5.4.4 電能報(bào)表

顯示電能消耗日/月/年報(bào)表，并可對具體回路選擇曲線圖、餅圖進(jìn)行對比分析。

5.4.5 同環(huán)比分析

可對數(shù)據(jù)中心用電數(shù)據(jù)進(jìn)行同比、環(huán)比分析比較，查看用電趨勢。

5.4.6 電能集抄和電費(fèi)報(bào)表

可選擇查詢?nèi)我鈺r(shí)段之間的電能消耗數(shù)據(jù)，可查看日/月/年電費(fèi)報(bào)表。

5.4.7 電能質(zhì)量

可以監(jiān)測特定回路電流、電壓2~31次諧波畸變率和總諧波畸變率，通過曲線方式顯示。

5.5、數(shù)據(jù)中心機(jī)房監(jiān)測

5.5.1 精密配電柜監(jiān)測

監(jiān)測精密配電柜(列頭柜)A/B路進(jìn)線電氣參數(shù)及所有饋出線電氣參數(shù)、斷路器狀態(tài)等數(shù)據(jù)，并可查看歷史數(shù)據(jù)。

5.5.2 小母線

監(jiān)測數(shù)據(jù)中心小母線始端箱、插接箱電氣參數(shù)、插接點(diǎn)溫度以及開關(guān)狀態(tài)，并可查看歷史數(shù)據(jù)。

5.6、設(shè)備監(jiān)測

5.6.1 UPS監(jiān)測

監(jiān)測UPS旁路電壓、電流數(shù)據(jù)和UPS輸出電壓、電流、負(fù)載率等數(shù)據(jù)，并可以采集和顯示蓄電池電壓、電流、內(nèi)阻、溫度等數(shù)據(jù)。

5.6.2 空調(diào)監(jiān)測

監(jiān)測空調(diào)機(jī)組運(yùn)行情況。

5.7、環(huán)境監(jiān)測

監(jiān)測數(shù)據(jù)中心溫濕度、浸水、煙霧、門禁、空氣質(zhì)量、蓄電池室H2濃度等數(shù)據(jù)。

5.8、能效管理

5.8.1 能效看板

顯示數(shù)據(jù)中心PUE值和各類設(shè)備能耗數(shù)據(jù)排名。

5.8.2 分項(xiàng)用能統(tǒng)計(jì)

顯示數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備、空調(diào)、動(dòng)力和照明等各類設(shè)備用電報(bào)表。

5.9 事件報(bào)警

5.9.1報(bào)警分級

報(bào)警事件分為四級：預(yù)警、一般、重要和緊急報(bào)警，避免漏掉重要報(bào)警信息。

5.9.2 報(bào)警類型

報(bào)警類型分為遙信報(bào)警、遙測越限報(bào)警、操作日志記錄、平臺運(yùn)行日志和報(bào)警信息查詢。

5.9.3報(bào)警分析

通過列表顯示各類報(bào)警事件數(shù)量，通過柱狀圖顯示逐日報(bào)警數(shù)量，提供報(bào)警總數(shù)以及增長趨勢。

審核編輯 黃宇