[发明专利]一种数据中心主机房系统机柜的模块化动力接入系统

说明书

本发明提出了一种数据中心主机房系统机柜的模块化动力接入系统，包括动力接入箱和动力控制模块，动力接入箱内设置动力模块仓和动力转接仓，动力模块仓内设置动力控制模块，动力转接仓内设置有动力转接组件；动力控制模块上设置有插接组件和动力控制机构，动力转接组件设置有接插单元与动力控制模块插接组件相连接，电力经动力控制模块控制输出至机柜PDU。本发明通过一套动力接入系统内配置的两组动力控制模块可从2套母线系统中分别接入一个动力，并通过动力转接单元直接输出机柜供电回路，可满足高、中、低各类负载密度系统机柜的电力供应。动力接入箱采用标准模块化结构设计，运维操作安全简单，便于系统机柜内设备负载容量的扩展。

技术领域

本发明涉及数据中心机柜动力配电的技术领域，尤其涉及一种数据中心主机房系统机柜的模块化动力接入系统。

背景技术

随着超级计算、大数据应用的迅猛发展，数据中心机房的系统设备密度快速增长，系统设备对机房的动力配电系统能效要求越来越高。做为机房的配电系统是整个系统设备运行的动力基础，从上世纪80年代至今，主机房的配电系统在不断地向着集成化、精细化、规范化方向发展。

在专利申请号为“201920965964.8”、专利名称为“一种模块化数据中心机房用配电设备”中公开了一种市电配电模块、UPS配电模块和底座，将市电配电模块和UPS配电模块分别独立设置，并且为预制生产，底座上设置有多个安装空间，便于安装市电配电模块和UPS配电模块，具有施工周期短、可靠性高的优点；在专利申请号为“201620332891.5”、专利名称为“一种数据中心用集装箱式变配电单元”公开了包括集装箱，集装箱内设置金属封闭开关设备、干式变压器、低压配电柜等，并且设置多个低压配电柜，在其中一个低压配电柜内设置自动转换开关，保证电力供应的可靠性，并且可移植性强，模块化程度高；上述专利中均是以电力供应的稳定性为出发点所设计的模块化备投技术方案。

目前，数据中心主机房采用的配电形式包括专线模式和母线模式两种，其动力接入形式也不尽相同。专线模式属于机房传统的配电模式，就是为每台系统机柜配置专用的动力线路，在专线模式中，机柜动力接入系统是将动力线缆经工业连接器或直接接入系统机柜PDU，各机柜动力线路的控制及监测都集中在一个精密配电柜内（三级配电柜）。此类模式中的动力接入存在以下缺陷：

1、效率低且不具灵活性，接入的电力只能按照一个固定的负载值设置。而初期建设阶段是不可能准确估算出系统设备的负载量，使得不是前期过度投资，就是后期重复投资，造成无效投资比例及系统运行风险增大；2、在专线模式中，各机柜动力回路的控制都集中在精密配电柜中，因此，在系统应用中不利于灵活调整三相的平衡，配电系统管理难度较大；3、在专线模式中，动力接入线缆是放射形的布线形式，桥架前段线缆布放密集而末端桥架又过于稀疏，造成桥架资源使用不均。同时，线缆的数量及重量对桥架规格的要求较大，使机房的布线层空间扩大；4、专线模式的线缆密集布放使线缆散热受阻而造成线缆过流量降低。线缆一旦绑扎完成，运维时就很难再调整更换，线缆维护极其不便；5、众多的专线回路增加了机房三级开关柜的数量，侵占了宝贵的系统机位，降低了机房应有的PUE效能。

母线模式是以干线的形式为一个机柜群配置动力线路。机柜群中的单台机柜可按系统需求灵活的调整容量。尽管母线容量也是按系统应用的规划配置的，但它提高了单台机柜负载的上限，增加了系统设备扩展的灵活性。现有的母线模式系统是采用轨道式小母排系统，就是将铜排固定在铝合金轨道内实施整体布放的母线模式，末端动力接入采用电气连接箱上的鹅颈式旋转接插柱与轨道内的母排连接。动力输出是通过连接箱上配置的工业连接器转接至机柜PDU。各动力线路的控制及电量监测都在电气连接箱内完成。因此，系统机柜后期容量的扩容只需改变电气连接箱内的开关容量即可实现。另外，在母线模式中无需设置精密配电柜（三级开关柜），提高了机房系统的应用效率。以上特性决定了母线供电模式将是未来数据中心机房配电系统的发展趋势。但是，此类小母排形式的母线系统，其动力接入仍存在以下缺陷：