电源分配柜末端配电设备监控的设计与应用

安科瑞虞佳豪
摘要： 安科瑞精密配电系统是安科瑞针对数据中心集中监控要求提供的多回路监控装置，监控多回路电参量并可对各种故障进行告警。主要适用于各类列头柜、精密配电柜、电源分配柜、UPS输出柜等末端配电设备的监控。在阐述数据中心机房机柜配电目标要求的基础上，就传统配电模式下数据中心机房机柜配电方案和问题展开分析，期望能为机柜配电新模式的设计应用提供参考，继而促进企业数据中心机房机柜建设工作的有序开展，确保数据中心机房配电的安全性、可靠性。

关键词： 列头柜、监控系统、触摸屏。

1、概述

智能化和信息化高速发展，信息系统建设受到越来越多单位的重视，他们认为信息系统的建设能够更好地服务于业务系统，因此信息系统的数目不断增长，相对应，信息系统配套所使用的环境机房设备也不断增多。机房的环境设备如供配电设备、不间断电源、精密空调、温湿度、消防等，对机房的安全可靠运行，起着重要作用，这些环境设备为各类服务器、交换机等设备提供安全的运行环境。数据中心作为企业的信息中心枢纽，承载着关系企业核心信息的服务器，是一套复杂的综合设施，不仅仅包括计算机系统和其它与之配备的设备，还包括冗余的数据通信连、环境控制设备、监控设备以及各种安全装置。配电系统作为数据中心重要的环节之一，断电或低质量供电是造成数据中心服务器宕机的主要因素之一。如何优化数据中心机房配电系统提高可用性和安全性，确保服务器以及其它硬件不间断运行，是数据中心管理者面临的重大课题之一。

2、微模块的智能化

微模块通常配置有动环监控系统，可以实现对门禁、视频、温湿度、烟感、水浸和能耗等的实时监测，更加便于管理与控制。数据中心或微模块智能化的发展趋势，可实现三维可视化管理。

2.1 微模块（数据中心）环境可视化： ①地理园区的虚拟仿真；②建筑外观的虚拟仿真；③根据楼宇实际建筑结构三维建模；④可横向/纵向拆分展示每一个微模块的结构情况。

2.2 容量管理可视化： 容量统计，实时统计机房和机柜的空间、承重、电力利用率情况，更合理地使用机房资源；动态空间多条件查询U高、承重、电力。

2.3 资产管理可视化： 可视化搜索定位，支持多条件搜索和快速定位设备位置；可视化信息查询，集成分散的管理信息和自动统计及设备列表。

2.4 监控信息可视化： 状态可视化，直观显示设备告警信息和可用性状态，快速定位故障设备，缩短排障时间；性能可视化，从监控子系统提取设备的性能数据集成展现，采用可视化手段优化提升信息交互效率。

机柜内部需要集成一个功能完善的智能监控系统包括监控主机、触控显示屏、传感器等，针对数据中心的动力设备及环境变量进行集中监控，及时发现故喧，提示维护人员来取必要的指施解决问题，为机房的自动化、智能化管理提供有力的技术支持。

图1 监控系统架构示意图

如上图所示，部署架构由数据采集设备处理层、集中监控管理层和远程浏览交互层组成。

数据采集设备层

监控单元采集并处理机柜内如 UPS、精密空调、温湿度漏水等设施、环境的数据及状态。具备数据采集、处理及存储等能力，并通过触控显示屏呈现机柜的运行参数及状态。数据通过网络上传至集中监控管理层进行统一的监控管理。

集中监控管理层

由集中监控管理系统组成，负责所有机柜数据的集中监控和管理。接收由数据采集处理层通过网络上传的数据和报警信息，完成对数据的二次处理及分析实现数据的处理分析、告警管理、报表管理、资产管理、容量管理等功能。

远程浏览交互层

为运维人员提供统一的告整告知、数据发布平台并提供在 WEB 端交互操作

(1) 监控主机

针对机柜监控需求而开发的数据采集监控终端，自带丰富的设备端口，可实现现场数据采集、协议转换、智能报警等功能。内置 WEB 服务，用户可通过 IE浏览器查看并管理该监控系统。

(2) 触控显示屏

支持多点触控的电容屏，嵌入机柜前门安装。能够接入监控管理系统，可以对机柜环境参数进行实时监测。

(3) 传感器监测模块

设施监控功能

监控对象包含机架式配电箱、机架式UPS、精密空调、传感器、柜门状态等。

(1) 配电监控

支持市电总输入的电压、频率、电流、功率以及UPS的输入电压、频率、电流等检测。

(2) 精密空调监控

支持送风和回风温湿度实时监测、风机转速监测显示及运行百分比显示、压缩机运行状态监控显示等。

(3) 传感器数据监测

对机柜内环境的温湿度传感器数据、蓄电池模块进行监测。

(4) 安防消防系统监控

机柜设置可以手动开启天窗、后门，机柜状态显示包括前门、后门、天窗、漏水监测、烟感状态。通过对机柜底部进行漏水监测、烟雾状态监测，提供实时告警信号。

告警通知功能

告警通知模块需要支持的功能说明如下。

支持监测空调、配电、环境等状态，如有故障或参数异常，系统会实时告警。

支持对某事件生命周期内的记录查询，包括事件产生、事件处理、告警发送等。

支持以列表形式展示报警事件，提供实时告警窗，可按告警等级、告警确认状态快速过滤展现，支持告警窗显示条目项定制，支持告警单条/批量确认。

根据报警事件报警级别的不同，监控系统可提供不同的报警方式：邮件报警、短信报警、电话报警、声光报警。

2.5 配线管理可视化： ①端口管理，以三维可视环境中查询和展现实现配线架和设备前后面板和端口占用信息；②链路管理，以三维可视环境中查询和展现被管理设备之间的物理连接关系；③支持配线表导入导出；④支持可视化管理环境中直接操作链路配置。

3、常熟某微模块列头柜监控需求

精密配电柜主路、支路等多回路进行监控的智能监控板，能够实现可视化界面，采用7寸液晶彩色触摸屏展示系统模拟图，系统模拟图可显示各开关和防雷器的实时状态，可显示所有主回路及支回路的电量信息。智能监控板应支持MODBUS或SNMP协议，支持被第三方网管集成。智能监控板需具有以下特性：

母线监测参数

1. 三相输入电压、电流、频率、无功功率、有功功率、功率因数、谐波百分比、电量、三相不平衡度、零地电压、零线电流，母排温度
2. 主路开关状态、负载百分比
3. 主回路电压、电流测量精度不低于0.5%，有功/无功功率测量精度不低于1%，电能测量精度不低于1%

支路监测参数

1. 支路额定电流、实际电流，支路负载百分比，支路开关状态，支路温度测量
2. 支路电流测量精度不低于0.5%，有功功率测量精度不低于2%，电能测量精度不低于2%

报警信号

支持LCD显示屏声光告警，触摸屏消音。告警信息应按照重要程度分为提示告警、重要告警和紧急告警三级。智能监控板需提供以下报警：

1. 主路欠压、过压、缺相、输入开关脱扣、单路掉电报警、电流互感器接线错误告警
2. 主路电流越限及超限告警，主回路过载告警及三相不平衡告警
3. 主路频率越限告警，电压总谐波率高告警，电流总谐波率高告警
4. 支路开关状态变化告警，过载告警，大电流冲击告警
5. 支路电流两段阈值报警功能，且报警阈值可调
6. 监控模块故障及智能监控板内部通讯失败告警

告警历史记录不得少于2500条

智能监控板的监控模块支持热插拔并具有故障指示灯，当检测板模块出现故障时，可以指示告警，并支持不断电维护。

4、安科瑞针对列头柜监控推出的解决方案

安科瑞公司AMC100系列精密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，并且可以搭配绝缘检测模块，可以检测直流系统母线及支路的绝缘状态进行在线实时的监测与管理，在传统仪表的体积上实现了监控回路的高度集成。

4.1、产品型号

4.2、组网方案

主机模块AMC100-ZA的RS485口分别连接从机、触摸屏系统、动环监控系统。

4.3、触摸屏数据呈现

4.4、方案推荐

AMC100系列产品能够至多实现对4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。

整套监控可无需外部开关电源进行供电，主路进线模块的AB面进线任意一路有电输入，其就可以输出DC 24V，用于触摸屏及分路出线模块供电工作，能够节省精密配电柜内的布局空间，同时无需外部继电器切换即可确保监控系统不掉电持续正常工作，相较于友商成本更低，方案更优；

单出线模块自身就可以实现AB面出线的电气隔离，针对回路数少于A24+B24路的列头柜，仅通过1进线模块+1出线模块就可以实现全监测，少于友商方案的模块数，成本更低，方案更优；

可以实现一台监控触摸屏，采集并显示1路进线、2路进线、3路进线、4路进线等系统的电力参数和开关及报警状态，满足客户多样化的需求；

针对双路电源进线的列头柜，通过触摸屏可以实现分路出线模块AABB与ABAB接线方法的一键切换，便于不同柜型下由于布局安装位置原因导致的接线调整，使其电装更为灵活；

可以实现虚拟电表的自定义分类和组合，将输出回路进行分组分项统计，自定义组名，如按照用户进行数据统计汇总显示；

可以配合客户开发增值服务功能，如监控触摸屏屏幕操作锁定、列头柜氛围灯控制（开门/报警状态指示）、定制专用操作显示界面（目前两套界面风格）、在同一台触摸屏上实现交流和直流同时监控等。

供选型模块

5、结束语

安科瑞针对数据中心集中监控要求提供的解决方案有效确保数据中心机房配电的安全性、可靠性，同时对数据中心行业进行全面的内外部环境分析，对国家政策、行业未来发展趋势进行行业热点分析，预测未来的行业发展方向，同时完善自身行业的各种应用解决方案，分析不同客户需求，满足不同客户的应用需求。