一、數據中心綜合能效管理系統簡介

安科瑞AcrelEMS-IDC數據中心綜合能效管理系統采集數據中心中低壓配電系統、環境等數據，通過實時監測、控制和預警可以幫助數據中心運維單位建立能效管理體系，掌控數據中心配電系統運行狀況和IT、空調等設備的能耗數據，提高數據中心供電可靠性和能效指標。

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二、平臺結構

系統平臺架構如圖：

三、電氣監控

電氣監控主要針對10kV配電系統微機保護裝置、10/0.4kV變壓器、10kV柴油發電機、ATS開關、UPS設備、蓄電池、精密配電柜、智能母線等設備的監測、控制以及多路電源的自動切換等，系統實時采集電氣數據和電氣節點溫度數據，并設置越限報警及時獲取系統異常情況。

3.1、10kV回路保護和監測

10kV回路保護和監測主要針對變電所和柴油發電機10kV回路的保護、遙測、遙信和遙控功能，通過系統圖可以實時反饋10kV配電系統的運行狀況。

3.2、功能介紹

①10kV電能質量監測裝置

APview500電能質量監測裝置可以監測電網頻率 ,電壓、電流有效值,有功功率、無功功率、視在功率及功率因數,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、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、閃變，電壓可輸入57.7V/100V 或 220V/380V 。

②10kV進線保護測控裝置

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

③10kV變壓器保護測控裝置

10kV變壓器保護測控裝置采用AM6-TB，具備電流速斷保護，過流保護，復壓閉鎖，反時限過流保護，復壓閉鎖，兩段式高壓側零序過流保護，兩段式低壓側零序過流保護，過負荷保護，控制回路異常告警，超溫/重瓦斯跳閘，過溫/輕瓦斯報警。

④10kV母聯保護測控裝置

10kV母聯保護測控裝置采用AM6-B，具備保護、測控和備自投功能，相間電流速斷保護，相間過電流保護，母聯充電保護，母聯備自投，進線備自投，控制回路異常告警。

⑤10kV柴油發電機保護裝置

10kV柴油發電機保護裝置采用AM56-MD，具備比率差動保護，差動速斷保護，兩段 過流保護，反時限過流保護，兩段式負序過流保護，負序反時限過流保護，兩段式零序過流保護，熱過載保護，過負荷保護，低頻保護、非電量保護，低電壓保護，過電壓保護，零序過壓告警，電壓不平衡保護，相序保護。

⑥PT監測裝置

PT監測裝置采用AM56-UB，可以監測電壓互感器實現過電壓告警、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開關柜操控裝置

開關柜操控裝置采用ASD500，它以一體化布局配套于開關柜，簡化了開關柜的面板設計，美化了面板布局。除具有動態模擬指示、帶電顯示及閉鎖、溫濕度顯示及其控制、驗電核相、二次回路電壓值顯示、人體感應帶電提示及柜內照明、語音防誤提示、時間日期顯示、遠方/就地操作、分合閘操作、手動/自動儲能、遠程通信等功能外，還具有電力綜合參數測量功能，測量參數為：三相電壓、三相電流、功率因數、有功功率計量、無功功率計量，使開關柜進一步智能化、網絡化、數字化。另外可以接入無線測溫傳感器數據，就地顯示各電氣接點溫度。

⑧無線測溫傳感器

無線測溫傳感器主要用于監測斷路器觸頭、觸臂、母排和線纜連接處溫度，便于提前發現溫度異常導致的事故。實時監測斷路器、母排或線纜接頭每相運行溫度，每一個溫度均可以設置越限報警，并且對報警級別進行分級定義支持對應線纜運行歷史溫度的查看及導出。

3.3 10kV柴油發電機

數據中心柴油發電機作為后備電源，需要在市電失電后15s內啟動作為備用電源，這在保證數據中心不間斷運行非常重要，由于正常時不需要使用，所以需要定期維護和測試。

系統讀取柴油發電機控制屏數據，在界面顯示柴油發電機運行狀態、電流電壓、負荷率、引擎溫度、頻率（轉速）、油壓、燃油油位、啟動電池電壓等并提供異常告警信號

3.4 電源自動切換開關

電源自動切換開關用于備用電源的自動切換，由于數據中心對供電可靠性要求比較高，用到的電源切換開關比較多。電源切換開關有STS靜態切換開關和ATS自動轉換開關兩種，前者切換速度較快(一般小于8ms)不會導致IT設備斷電，一般用在功率較小、切換時間要求高的回路；后者切換速度約100ms，配合后端UPS也不會導致IT設備斷電，兩者均有大量運用。

系統可以監測轉換開關雙路電源電壓、電流、投切狀態、動作信息以及異常報警，及時在系統界面顯示并通過語音、文字或APP、短信等多種方式發出告警信號。

3.5 變壓器監測

系統監測變壓器電流、電壓、有功/無功功率、功率因數、負荷率、三相繞組溫度、三相不平衡等數據，通過數據和曲線實時反饋，異常時及時發出告警信號。

3.6 電源自動切換系統

數據中心電源比較多，典型的電源方式至少會有2路不同的10kV電源進線，外加能滿足空調和機柜用電容量需求的10kV柴油發電機作為后備電源，保證數據中心不斷電，所以在發生意外斷電的情況下，各路電源的切換邏輯也比較復雜。

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據監測，用于搭建數據中心的能源管理體系。

支持全電力參數測量（U、I、P、Q、S、PF、F、Ep、Eq）

3.8 UPS監測

系統采集UPS輸入、輸出端和旁路三相電壓、電流、有功功率、功率因數頻率，同時監測UPS溫度、蓄電池電壓、當前負載下的剩余時間等數據，檢測到異常時會及時發出告警信號，告警信號也可以根據緊急程度進行分級。

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設備提供電源，采用AB雙回路進線，饋線回路比較多，配置安科瑞AMC16系列列頭柜監測模塊，實現對列頭柜進線和饋線回路電流、電壓、功率、電能、開關狀態的數據監測。

3.10 智能小母線(和精密配電柜二選一)

數據中心由于精密配電柜數量多，占用空間較大，為了節省面積，智能小母線方案由于不占用機房面積受到很多數據中心的青睞，被越來越多的應用。

3.11 蓄電池監測

數據中心UPS儲能用的蓄電池比較多，而且這也是容易出問題的環節，所以必須對蓄電池電氣參數和溫度、內阻進行不間斷監測和預警。

單體電池智能監控模塊BABT是專門為單節電池設計的產品，符合ANSI/TIA-942標準要求。具有監測電池的電壓、內阻與內部溫度功能，安裝、維護與接入方便。

? 24 小時在線監測，隨時發現性能劣化的電池；

? 每個模塊監測一節電池，監測電壓、內阻與內部溫度，符合ANSI/TIA-942 標準要求

? 模塊帶光電隔離，支持MODBUS-RTU通訊協議，可接入數據中心監控平臺，隨時掌握電池運行情況；

? 安裝簡單，只需正負極各接一根線；

3.12 電能質量治理

數據中心數量眾多的UPS和IT設備均會產生諧波，諧波污染比較嚴重，會對無功補償電容器等設備運行造成干擾。ANAPF系列有源電力濾波器通過電流互感器采集系統諧波電流，經控制器快速計算并提取各次諧波電流的含量，產生諧波電流指令，通過功率執行器件產生與諧波電流幅值相等方向相反的補償電流，并注入電力系統中，從而抵消非線性負載所產生的諧波電流。

3.13 電氣火災監控

數據中心電氣火災探測器一般設置在變電所0.4kV饋線側，采集數據漏電電流和線纜溫度后上傳至監控主機，實現對數據中心電氣安全預警。現場設置的傳感器監測配電系統回路的漏電電流和線纜溫度，異常時實時發出報警信號。

四、環境監測

環境監測包括機房溫濕度、煙霧、積水浸水、電池間可燃氣體濃度、門禁、視頻、消防數據的采集、展示和預警。

4.1 溫濕度監測

機房對環境溫濕度要求比較高，檢測機房重要部位的溫濕度分布，通過溫濕度傳感器連接到網關通訊接口上傳平臺，完成機房溫濕度監控功能。

4.2 水浸監測

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

4.3煙霧報警

煙感屬于開關報警監測量，可以用ARTU開關量檢測模塊采集，將煙霧傳感器安裝在天花板頂上，避免空調直接對準方位，通過煙霧傳感器可以感知機房產生的煙霧并提前預警。

4.4氣體報警

存放儲能電池的設備間可能會產生一定的可燃氣體，比如氫氣，這是一種易爆的氣體，達到一定的濃度必須啟動排風設備及時清除。

可在網關設置自動啟動風機邏輯，當網關檢測到氫氣濃度超過設定值，在發出預警信號的同時可以自動啟動排風風機，確保氫氣濃度在安全程度內。

4.5門禁及紅外監測

系統可以采集數據中心門禁狀態和紅外報警，并在系統平面圖上顯示門禁開閉狀態并通過顏色預警，防止有人意外進入未授權區域。

4.6空氣質量監測

監測數據機房內空氣質量和粉塵含量。

五、系統功能

5.1 概況

主頁概況：顯示數據中心PUE值，總能耗、IT設備能耗、空調能耗和動力能耗。

5.2 變壓器分析

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

5.3 能源分布

通過平面圖顯示數據中心能源分布，平面圖顯示數據中心設備分布情況，并顯示設備能耗數據，通過點擊平面圖上設備可以進入具體設備監控界面。

5.4 配電系統監測

5.4.1 配電主接線圖

可選擇查看數據中心的中低壓配電系統主接線圖，并在一次圖顯示配電系統當前遙測、遙信數據和狀態。

5.4.2 電氣歷史數據查詢

通過圖形方式直觀顯示數據中心所有回路電流、電壓、功率等電氣參數的歷史曲線。

5.4.3 電氣運行報表

可選擇以1分鐘~1小時的時間間隔保存歷史數據并形成運行報表。

5.4.4 電能報表

顯示電能消耗日/月/年報表，并可對具體回路選擇曲線圖、餅圖進行對比分析。

5.4.5 同環比分析

可對數據中心用電數據進行同比、環比分析比較，查看用電趨勢。

5.4.6 電能集抄和電費報表

可選擇查詢任意時段之間的電能消耗數據，可查看日/月/年電費報表。

5.4.7 電能質量

可以監測特定回路電流、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、數據中心機房監測

5.5.1 精密配電柜監測

監測精密配電柜(列頭柜)A/B路進線電氣參數及所有饋出線電氣參數、斷路器狀態等數據，并可查看歷史數據。

5.5.2 小母線

監測數據中心小母線始端箱、插接箱電氣參數、插接點溫度以及開關狀態，并可查看歷史數據。

5.6、設備監測

5.6.1 UPS監測

監測UPS旁路電壓、電流數據和UPS輸出電壓、電流、負載率等數據，并可以采集和顯示蓄電池電壓、電流、內阻、溫度等數據。

5.6.2 空調監測

監測空調機組運行情況。

5.7、環境監測

監測數據中心溫濕度、浸水、煙霧、門禁、空氣質量、蓄電池室H2濃度等數據。

5.8、能效管理

5.8.1 能效看板

顯示數據中心PUE值和各類設備能耗數據排名。

5.8.2 分項用能統計

顯示數據中心IT設備、空調、動力和照明等各類設備用電報表。

5.9 事件報警

5.9.1報警分級

報警事件分為四級：預警、一般、重要和緊急報警，避免漏掉重要報警信息。

5.9.2 報警類型

報警類型分為遙信報警、遙測越限報警、操作日志記錄、平臺運行日志和報警信息查詢。

5.9.3報警分析

通過列表顯示各類報警事件數量，通過柱狀圖顯示逐日報警數量，提供報警總數以及增長趨勢。

審核編輯 黃宇