构建数据中心电能质量监测网络

如何构建数据中心电能质量监测网络

      从技术上看，影响数据中心电能质量的因素主要有以下三方面：

      自然现象，包括：雷击线路等；

      数据中心的电力设备及装置的正常使用和自动保护，包括：电容器正常投运，系统接线等；

      数据中心用电设备的非线性负荷和冲击性负荷的大量使用，包括：变频、整流设备等。

      在确定需要监测的电能质量指标前，应仔细分析一些由电能质量问题所引起的现象。

      一般劣质电能质量的危害性有以下一些表现：

      a、电压偏差超标会使用电设备的损耗增加、寿命缩短、工作不正常，会破坏系统同步运行的稳定性、电压的稳定性以及数据中心的经济运行。

      b、电压的波动和闪变主要由波动性负荷引起，其超标会危害与其连接在配电系统上的其他设备，如使照明灯闪烁、电机转速不均匀和服务器、存储设备工作不正常等。

      c、谐波由谐波源注入系统，会损坏系统设备，威胁系统的运行，增加系统的功率损耗，增大测量仪表的误差，干扰通讯等。

      d、三相不平衡会使发电机工作不正常，增加变压器的附加损耗造成其局部过热，继电保护及自动装置误动，变流器产生非特征谐波，增加中性线电流产生电噪声干扰，增加输电线损耗，干扰通讯等。

      e、电力系统稳定运行时，全系统有相同的频率。在允许的频率偏差范围内，主要是引起设备的效率问题；当偏差超过范围，则会危及设备，严重时甚至造成系统瓦解崩溃。

      f、暂时过电压和瞬态过电压，以及电压跌落和短时供电中断的问题，一般由系统或数据中心内部的电气短路故障引起，会直接影响甚至中断数据中心正常的用电，造成服务器的宕机并引发严重的经济损失。

      如何构建数据中心电能质量检测网络

      由于劣质电能质量会给数据中心带来很大的危害，我们必须对其有一个正确的认识，通过对上述几个电能质量指标的实时监测，从而来了解它、掌握它、治理它。综合IEC和国标关于电能质量方面的内容，结合实际情况，确定具体要监测的重点。一般而言电压、频率合格率向来比较被电力系统重视，基本上符合国家标准，所以数据中心的电能质量监测网络基本测量的是电网频率；电压、电流有效值；总的有功、无功功率、功率因数等，基本监测的指标有三相基波电压、电流有效值，基波功率、功率因数、相位等；电压偏差；频率偏差；三相电压不平衡度、三相电流不平衡度、负序电  压、电流；谐波（2～63次，包括电压、电流的总谐波畸变率、各次谐波含有率、幅值、相位，各次谐波的有功、无功功率）等； 电压波动、闪变；高级监测指有间谐波；电压骤升、骤降、短时中断等等。其中又可分为短期暂态现象，和持久性事件。

      测量点的选择

      测量点的正确选择与否，直接关系到其测量准确度问题。还有一些测量点由于变电所二次回路没有中性点引入，实际测量的谐波电压为线电压，所以不能有效的反映电压谐波畸变率。当然在实际测量中往往会碰到很多问题，系统往往并不是处于理想的测量环境，如系统运行方式、二次测量回路、互感器的频率响应、接地电阻的大小等等。这就需要结合实际情况来分析，为进一步的治理工作提供正确的依据。

      监测仪器的选型

      随着数字信号处理（DSP）技术和网络技术的不断发展，在线监测技术的不断提高，在线监测设备日趋成熟目前比较常用的电能质量在线监测装置有KN-613、KN-512等。根据主要研究方向，来确定监测仪器所要达到的测量指标和性能指标。一般而言，为了获得有关电能质量的信息，往往需要对三相电压、三相电流、频率信号进行同时采样、计算分析及存储；由于扰动电能质量的频率范围十分广泛，例如雷电冲击引起的脉冲暂态的频率高达数MHz，因此这些数据必须以足够高的采样速率进行测量并存储；某些电能质量在线监测装置安装现场条件易受干扰，所以装置必须有较高的抗干扰能力；电压骤升、骤降等突发性的小概率事件，要求监测装置能长时间可靠纪录。 

      一般我们选择电能质量在线监测装置，除了必须满足电能质量国家标准中关于测量仪器的要求和规定外，还应能有效监测电能质量国家标准的所有指标（电网频率、电压偏差、三相不平衡度、谐波、电压波动和闪变等），以及具备暂时过电压、瞬态过电压、和短时供电中断等测量功能，其它指标能和国际标准接轨。另外网络的建设离不开数据的传输与通讯，数据管理中心与电能质量监测终端的通讯方式、通讯协议，通讯接口以及数据的传输格式和对时等都是选择电能质量在线监测装置的重要指标。高端电能质量监测装置可以选择KN-613可以满足所有电能质量监测指标及精度，拥有所有现下先进的技术和辅助功能。如果对监测装置辅助功能要求不多，可以选择功能较简单的电能质量监测装置KN-512。