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AcrelEMS-IDC数据中心综合能效管理解决方案

发布时间:2022-05-30 点击量:145

【摘要】分析了数据中心行业背景和用户需求,介绍了安科瑞数据中心综合能效管理系统的解决方案、平台功能及典型硬件。

【关键词】数据中心;综合能效管理系统;企业能耗管理;能耗管理云平台

行业背景

在疫情的影响下,全球网络流量受到视频流量、电话会议、在线游戏、社交网络等数字应用增长的推动而激增。伴随物联网持续发展,未来对数据服务的需求将呈现出指数级增长。2020年,数据中心建设被正式列入新基建战略。近几年越来越受到国家重视,数据中心是新基建有序运行的基础保障,被视为“新基建的基础设施"。数字经济作为经济发展的新引擎,已经成为衡量一个国家综合国力的重要指标,同时我国正在加紧5G、智慧城市、大数据与云计算等新技术的应用。数据中心的作用和地位日益突出。

国家发展改革委等部门2022年2月17日正式发布消息,同意京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝等地启动建设全国完整算力网络国家枢纽节点。加上去年12月贵州、内蒙古、甘肃、宁夏启动建设全国完整算力网络国家枢纽节点获得批复,“东数西算"8大算力枢纽和10个集群全部落地,进一步推动了数据中心的发展。


用户需求

  1. 可靠稳定安全的供配电

  2. 绿色低碳、节能降耗、提升PUE

  3. 提高运维效率、降低运营成本

  4. 整体监控平台

解决方案

如下为AcrelEMS-IDC数据中心综合能效管理系统的驾驶舱导览图,根据能源流向、信息流向及电压等级变化,可以将“源网荷储充运维"这几个版块纳入我司AcrelEMS-IDC数据中心综合能效管理系统进行集中采集、监测和控制,保障数据中心的稳定可靠运行。




3.1源——供电源头

响应国家3060双碳目标,新建数据中心建设在自然资源较丰富的地区,建设新能源电站,利用“光伏发电"、“风力发电"等绿电资源,减少传统火电煤炭的使用比重。


3.2网——供电网络

供电网络包含四个子功能:“变电站综合自动化"、“电力监控"、“电能质量"和“电气安全"。

功能一:“变电站综合自动化"系统通过对变电站进出线的开关柜、变压器、直流屏等设备进行整体的监测,保证变压器的温度和运行正常。

功能二:“电力监控"系统围绕10KV到400V,对整个变配电环节的进出线及相关的设备,包括UPS,柴油发电机,以及电能质量进行监测,实时掌控每个回路的用电情况、开关分合闸状态,断路器异常跳变时报警推送和提醒,对柴油发电机的状态和柴油油位状态进行监测,同时通过备自投逻辑控制,确保供电自主切换;对并接的蓄电池的电压内阻温度等参数进行实时不间断监测,提前发现失效异常电池并推送信息给运维人员,提醒运维人员及时更换,确保一旦市电供电中断,蓄电池能够给服务器持续工作。

功能三:对供电局引入的市电侧采用电能质量在线监测装置监测电网引入的“电能质量"情况,确保输入的电能质量可靠;0.4KV低压配电网络采用APM电力仪表以及APF和SVG治理装置进行电能质量治理,治理开关电源、UPS等带来的电能质量问题,保障末端服务器用电的可靠纯净,工作不受干扰。

功能四:“电气安全"包括电气火灾监控,消防设备电源监控,防火门监控以及应急照明和疏散指示系统等消防系统,通过以上四个子功能,24小时可整体了解运营情况,保障数据中心供配电网络的可靠稳定安全。


3.3荷——用能负荷

数据中心的用能主要分为动力能耗,制冷能耗和照明能耗三大块。我们采用“能耗分析"功能,针对每个重要节点和设备进行能耗统计分析,作为能耗优化及调整的参考和数据支撑。通过分布在数据中心供配电系统各重要节点的采集设备监测电量、电流和电压等参数,对采集的参数进行分析和统计,以报表的形式展示数据中心各能效评估区域的能耗评估结果;

同时可以实时监测空调制冷风量和IT设备上架率,实时调整空调的制冷功率,降低能耗;并且通过智能照明控制,关闭长明灯,调整灯具发光亮度,策略控制灯具的点亮,实现人来灯亮、人走灯灭,达到降低照明能耗。


3.4储——电能存储

由于数据中心本身的用电负荷稳定,不允许供电电源产生异常波动,而考虑到新能源发电的非持续性,需要搭配储能来实现削峰填谷,平抑新能源发电的波动性,保障绿色电站的同时合理的提升整个数据中心的运营,降低成本。



3.5运维——运维管理

运维管理里面包含四个子功能:“用户报告"、“设备方案"、“故障告警"、“运维管理"本功能版块通过给运维人员制定运维计划,充分的把控数据中心各个环节的运营情况,通过有序的事故预防管理,实现防患于未来,可合理的降低基础设施的故障率,通过流程化的事件管理,使发生的故障在尽可能短的时间内恢复。且具有故障告警功能,对需报警事件进行过滤,将重要的告警信息推送给运维人员,便于运维人员进行及时排查和检修,实现整体的运维管理。

四、平台功能


1)系统主页

展示当前数据中心总能耗,动力能耗,空调能耗,及其他能耗并且计算出当前数据中心实时PUE值,通过仪表盘形式直观展示。



3)变电站综自

对数据中心变电站实时监控,并在一次图显示配电系统当前遥测、遥信数据和状态。



5)电力监控

电力监控云平台针对供配电系统的特点,对35KV及以下供配电实施完整的实时监控,对电网的安全运行提供现代化手段,可实现无人值守。



2)电能质量监测

电能质量在线监测,可以监测电流和电压谐波畸变率、电压暂升暂降暂中断等暂态事件记录、ITIC容忍曲线等。



4)分布式光伏

对逆变器运行和电站进行监测,对电站发电进行统计和分析。





6)UPS监测

系统采集UPS输入、输出端和旁路三相电压、电流、有功功率、功率因数频率,同时监测UPS温度、蓄电池电压、当前负载下的剩余时间等数据。



7)蓄电池监测

展示单体电池电压、内阻和温度,预测电池带载时剩余时间,每节电池数据均可以设置异常报警,及时发现蓄电池异常。



9)列头柜监测

系统可以展示配电柜内进线和馈线回路电气参数,包括电流电压功率电能以及开关状态,并可以对数据进行报警设置和分级,数据取自配电柜测量模块。



11)母线槽监测

系统可以展示智能小母线的始端箱和插接箱电气参数,包括电流电压、开关状态、插接点温度,并对数据进行报警设置和分级。







8)能源分布

通过平面图显示数据中心能源分布,设备分布情况,并显示设备能耗数据,点击平面图上设备可以进入具体设备监控界面。



10)能耗分析

显示电能消耗日/月/年报表,并可对具体回路选择曲线图、饼图进行展示。对数据中心用电数据进行同比、环比分析比较,查看用电趋势。



12)环境监测

监测数据中心温湿度、开关门、水浸、烟雾、噪声、气体浓度状态等参数。曲线图直观明了,同时支持历史数据查询。






13)空调监测

系统可监测空调的回风温湿度,出回水温度,并可以设定空调的温湿度,达到更好的控制效果。




15) 智能照明

用户可通过控制面板、人体感应、照度感应、微波感应、上位机系统、触摸屏、手机、平板端等多种控制终端实现灵活多样的智能化控制,特别适合于各类智能小区、医院、学校、酒店,以及体育场所、机场、隧道、车站等大型公建项目的照明系统。



17)电气安全

电气接点温度实时监测,断路器触头、触臂、母排和线缆连接等位置安装无线测温传感器监测接点温度,便于提前发现温度异常导致的事故。



14)消防监控

智慧消防管理云平台是在智慧安全用的基础上,增加了火报系统,智慧烟感和智慧消防用水等设备和系统。实现火灾预防、火情报警和联动控制等功能。



16)故障报警

报警事件分为四级,通过列表显示各类报警事件数量,通过柱状图显示逐日报警数量,提供报警总数以及增长趋势。






18)运维管理

运维管理功能,可针对数据中心各主要设备进行巡检派工,消缺,抢修等维护工作。





五、典型硬件

围绕数据中心变配电电压等级的变化过程,如下可见AcrelEMS-IDC数据中心综合能效管理系统从110KV到10KV到400V到机房可用到我司的相关产品。

装置名称装置型号装置功能
数据终端装置ABOX壁挂式,数据采集箱
边缘计算网关ANet系列电力抄表,数据转发,断点续传,边缘计算,命令透传,下行2路RS485通讯,上行网口/4G。
综合保护装置AM系列三段式过流保护(带方向、低压闭锁)、过负荷保护、PT断线告警、逆功率保护、三相一次重合闸、低频减载、检同期、合环保护、断路器失灵保护。
智能操控装置ASD系列液晶屏显示一次回路动态模拟图、弹簧储能指示、高压带电显示及闭锁、验电、核相、3路温湿度控制及显示、远方/就地、分合闸、储能旋钮、预分预合闪光指示、分合闸完好指示、分合闸回路电压测量、人体感应、柜内照明控制、1路以太网、2路RS485、1路USB接口、GPS对时、高压柜内电气接点无线测温、全电参量测温、脉冲输出、4~20mA输出。
弧光保护装置ARB5-M主控单元,可接20路弧光信号或4个扩展单元,弧光保护(8组)失灵保护(4组)、TA断线监测(4组)、非电量保护、装置故障告警。
电能质量分析装置APView500相电压电流+零序电压零序电流,电压电流不平衡度,有功无功功率及申能、事件告警及故院录波,谐波(电乐/电流63次谐波、63组间谐波、谐波相角、谐波含有率、谐波功率、谐波畸变率、K因子)、波动/闪变、电压暂升、电压暂降、电压瞬态、电压中断、1024点波形采样、触发及定时录波,波形实时显示及故障波形查看等
多功能仪表APM系列全电量测量,四象限电能,复费率电能,仪表内部温度测量,总有功、总无功、总视在电能脉冲输出、秒脉冲等可选。三相电流、有功功率、无功功率、视在功率实时需量。电流、线电压、相电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率、电流总谐波、电压总谐波的本月木及值和上月木及值(包含时间戳)。电流、线电压、相电压不平衡度,电压相间角度、电流相间角度,电压电流总(奇、偶)谐波含量,电压电流分次谐波(2-63次)含量电压波峰系数,电话波形因子,电流K系数,矢量图,电压、电流波形,基波电压、电流等。
无线测温ARTM-Pn可监测电压、电流、频率、有功功率、无功功率、电能,可接收60个 ATE100/ATE100M/ATE200/ATE400无线温度传感器温度。通讯方式:RS485接口,Modbus协议。
电能质量治理APF&SVG通过有源无功补偿(SVG)减缓电压波动和闪变;通过储能装置减缓频率;通过有源滤波APF对负荷侧设备进行谐波治理,避免负荷侧谐波与并网谐波之间产生叠加或某频段的震荡。
智能照明控制ASL系列控制火线,每回路额定电流16A,磁保持,延时控制,电流检测,定时控制。
电气火灾监控主机Acrel-6000/B接收电气火灾监控探测器信号,实现对保护电气线路的报警监视控制与管理,监控容量≤256点;通讯方式;RS485接口;2G;4G;网口。
消防设备电源监控主机AFPM100/B1接收消防电源监控模块采集的电压、电流信号,判断电源设备的故障信息。实现对被保护消防设备电源的监视的报警监视控制与管理通讯方式;RS485接口;2G;4G;网口。
防火门监控主机AFRD100/B实时接收监测并显示各路防火门装置的工作状态信息;通讯方式;RS485接口;2G;4G;网口。
应急照明和疏散指示主机A-C-A100控制器通过总线网络实时监控各个终端,在险情发生时,自动将信息指令发布到每个终端,终端收到指令开始自动工作,实时指示合理的疏散线路;通讯方式;RS485接口;2G;4G;网口。
网络电力仪表ACR系列三相所有电力参数、(ACR320EFL) 分时电能统计及12月电能统计、日期时间显示、LCD显示、RS485通讯,事件记录。通讯方式:RS485,Prifibus-DP、以太网。
多功能电能表AEM96AEM72三相电力参数测量、电压和电流的相角、四象限电能计量、复费率、历史电能统计、开关量事件记录、历史木及值记录、31次分次谐波及总谐波含量分析、分相谐波及基波电参量(电压、电流、功率)、开关量、报警输出。通讯方式:RS485接口,支持Modbus-RTU协议。
蓄电池监测模块ABAT-S系列监测电池电压、内阻与负木及温度。
配电监控模块AMC16Z系列检测进出线的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、有功电能、无功电能、谐波。
配电监控模块AMC100系列检测进出线的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、有功电能、无功电能、谐波。
智能母线监控模块AMB100系列始端箱和插接箱全电量测量、谐波测量、漏电流、温度、湿度、中性线电流、开关量输入、开关量输出,RS485通讯。
母线槽测温模块AMB300系列红外测温,测量母线槽单个连接器处的整体母排温度情况,NTC外壳测温,连接器处的湿度,二总线通讯。

六、结语

数据中心能效管理系统,集成了变电站综自,电力监控,电能质量,电源备自投等子功能,帮助用户实现数据中心供配电的可靠稳定安全,同时采用电气接点测温、智能照明控制、电能质量监测及治理、蓄电池在线监测、配电监控、智能母线监控以及消防监控等多种子功能,实现绿色低碳、节能降耗、提升PUE,通过运维版块提高数据中心运维效率、降低运营成本,实现一套系统,完整平台全方面的把控和掌握数据中心的运行状态