安科瑞 劉邁

　　摘要： 隨著AI算力需求爆發(fā)式增長，數(shù)據(jù)中心機(jī)房中的應(yīng)用價(jià)值與典型案例。

　　關(guān)鍵詞： 數(shù)據(jù)中心；智能小母線；末端配電；AMB監(jiān)控系統(tǒng)；AI算力；能效管理

　　一、引言：數(shù)據(jù)中心配電的時(shí)代之問

　　AI算力需求的爆發(fā)式增長正在重塑數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施格局。單機(jī)柜功率密度從傳統(tǒng)的5-8kW躍升至如今的15-30kW乃至更高的上百千瓦，供電可靠性要求邁向99.999%以上的嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)，PUE（電能利用效率）成為行業(yè)競爭的核心指標(biāo)。在這一背景下，傳統(tǒng)配電方案日益顯得力不從心。

　　小母線系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心末端配電革新的重要力量。

　　二、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心配電模式的困境

　　在傳統(tǒng)配電模式中，IT機(jī)房采用列頭柜從總配電柜受電，再通過電纜經(jīng)地板下的電纜橋架分配給各個(gè)機(jī)柜，形成典型的放射式供配電系統(tǒng)-3。然而，隨著業(yè)務(wù)量的急速提升，這套模式暴露出一系列深層次問題。

　　2.1 供電線纜與橋架金屬消耗量巨大

　　以10列×20臺機(jī)柜的機(jī)房為例，在數(shù)據(jù)中心兩路電源的2N架構(gòu)下，共需要400個(gè)配電回路，每條回路電纜長度在2-20米之間，電纜與橋架的金屬消耗量驚人。大量電纜堆積不僅占據(jù)空間，還會對機(jī)房氣流組織造成干擾，不利于IT設(shè)備散熱。

　　2.2 剛性架構(gòu)制約靈活擴(kuò)容

　　傳統(tǒng)配電采用“點(diǎn)對點(diǎn)"的固定布線方式，一旦機(jī)柜位置調(diào)整或功率升級，就需要重新布線甚至改造列頭柜，嚴(yán)重影響業(yè)務(wù)連續(xù)性。在數(shù)據(jù)中心生命周期中，IT設(shè)備的迭代周期通常為3-5年，而配電系統(tǒng)改造的復(fù)雜度與成本往往成為“隱形"的運(yùn)維負(fù)擔(dān)。

　　2.3 能效管理存在盲區(qū)

　　多數(shù)傳統(tǒng)系統(tǒng)僅監(jiān)測主干回路，缺乏支路級的精細(xì)化管理能力，難以實(shí)施動態(tài)容量調(diào)整和負(fù)載均衡。故障發(fā)生時(shí)排查耗時(shí)較長，平均修復(fù)時(shí)間（MTTR）居高不下。在AI算力負(fù)載劇烈波動的新場景下，傳統(tǒng)配電系統(tǒng)的短板進(jìn)一步放大。

　　三、智能小母線：末端的配電革命

　　智能小母線系統(tǒng)通過模塊化設(shè)計(jì)、數(shù)字化監(jiān)控和智能化分析三位一體的技術(shù)路線，有效應(yīng)對上述挑戰(zhàn)。與傳統(tǒng)列頭柜相比，其核心優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾個(gè)維度。

　　3.1 靈活可擴(kuò)展，適配AI快速迭代

　　智能小母線系統(tǒng)通過始端箱接受前端UPS來電，以具有金屬外殼的母排系統(tǒng)組成輸電干線，采用即插式插接箱給各個(gè)機(jī)柜內(nèi)的PDU分配電。當(dāng)個(gè)別機(jī)柜需要擴(kuò)容或調(diào)整回路時(shí)，僅需增減插接箱即可實(shí)現(xiàn)，無需改造母線本體結(jié)構(gòu)。這種模塊化設(shè)計(jì)大幅降低了硬件迭代與機(jī)房重構(gòu)的成本，適應(yīng)AI時(shí)代算力密集、部署提速的發(fā)展節(jié)奏。

　　3.2 釋放機(jī)房空間，提升單位面積算力價(jià)值

　　傳統(tǒng)列頭柜每20臺機(jī)柜需占用1個(gè)機(jī)位空間，而母線方案通過取消列頭柜可釋放約5%的機(jī)房面積用于新增IT設(shè)備。以滲透率50%的全球數(shù)據(jù)中心容量計(jì)算，此舉將顯著提升單機(jī)柜算力密度，直接降低單位算力的空間成本。母線槽可直接部署于機(jī)柜上方，部署周期縮短至原有模式的四分之一。

　　3.3 全生命周期成本優(yōu)勢顯著

　　母線槽使用壽命長達(dá)20-25年，支持多次拆卸復(fù)用，而傳統(tǒng)列頭柜加電纜方案每8-10年需整體更換。盡管母線初期投入成本高出約20%，但通過空間擴(kuò)容帶來的機(jī)柜增量收益，其額外成本可在2年內(nèi)回收，疊加運(yùn)維效率提升與故障率降低，長期經(jīng)濟(jì)性進(jìn)一步強(qiáng)化。

　　4、安科瑞母線監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

　　安科瑞智能母線監(jiān)控產(chǎn)品分為交流和直流母線監(jiān)控兩類，包括始端箱監(jiān)測模塊、插接箱監(jiān)測模塊以及觸摸屏，另外還可以搭配母線槽連接器紅外測溫模塊用于監(jiān)測母線槽的運(yùn)行溫度，確保母線槽配電安全。

　　4.1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.2、系統(tǒng)功能

　　4.2.1主菜單

　　用戶登錄進(jìn)入主菜單頁面，主菜單上顯示有數(shù)據(jù)采集、報(bào)警查詢、參數(shù)設(shè)置和幫助四個(gè)板塊，點(diǎn)擊任意板塊可進(jìn)入對應(yīng)界面進(jìn)行數(shù)據(jù)查看及參數(shù)、功能編輯。

4.2.2實(shí)時(shí)監(jiān)測

　　在主頁點(diǎn)擊數(shù)據(jù)采集按鈕后，進(jìn)入系統(tǒng)圖界面，系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示每一路的三相總電壓及各個(gè)插接箱、始端箱的電壓情況。

4.2.3 基本參數(shù)界面

　　顯示電壓、電流、功率、電能等電參數(shù)數(shù)據(jù)，在設(shè)備地址旁邊的輸入框輸入本箱子對應(yīng)的儀表地址，即可實(shí)現(xiàn)對箱子中儀表數(shù)據(jù)的采集。

4.2.4 諧波數(shù)據(jù)

　　系統(tǒng)通過智能小母線監(jiān)控系統(tǒng)，采集諧波參數(shù)，分析各回路是否存在諧波，并分析諧波次數(shù)，通過點(diǎn)擊“箭頭"可以左右切換各個(gè)插接箱、始端箱的2-63次諧波數(shù)據(jù)；

4.2.5 需量閾值

　　顯示電壓、電流、功率的需量閾值及發(fā)生時(shí)間，根據(jù)數(shù)據(jù)分析，調(diào)整數(shù)據(jù)中心機(jī)房的用電負(fù)荷，根據(jù)實(shí)際用電情況調(diào)整變壓器容量，或者通過人為干預(yù)，降低需量閾值，保障供電連續(xù)性和穩(wěn)定性。

4.2.6 電能查詢

　　電能情況可以查詢上12月份的每個(gè)月用電量、上一年總用電量、本年已用電量、根據(jù)選擇不同時(shí)間查詢電能值。通過時(shí)間對比，區(qū)域?qū)Ρ龋治龀龊线m的用電方案，節(jié)能降耗，降低PUE值。

4.3 配置方案

　　5、總結(jié)

　　在AI算力驅(qū)動的新一輪數(shù)據(jù)中心末端配電提供了從傳統(tǒng)列頭柜到智能母線的升級路徑。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]張晶.通訊世界[J].自動化與信息技術(shù)，2024(7):190-192.

　　[2]潘志安，周劍濤，胡堅(jiān).數(shù)據(jù)中心機(jī)房節(jié)能改造[J].網(wǎng)絡(luò)安全和信息化，2023(10):64-65.

　　[3]沈林江，仇樹卿，崔超，等.“東數(shù)西算"下的高效數(shù)據(jù)流通策略研究[J].數(shù)據(jù)與計(jì)算發(fā)展前沿，2023,5(5):3-12.

　　[4]許熠堃，譚欣晨.高校數(shù)據(jù)中心機(jī)房綠色運(yùn)維服務(wù)的實(shí)踐探索[J].高校后勤研究，2023(10):29-31.

　　[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2022.05版.