胡之榮

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昆明供電局，云南昆明650000）

0 引言

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”、智慧城市的不斷發(fā)展以及云計算、虛擬化、物聯(lián)網(wǎng)等科技水平的不斷提高，數(shù)據(jù)中心的規(guī)模不斷擴(kuò)大。設(shè)備對電源的要求更加嚴(yán)格，而這其中UPS不間斷電源系統(tǒng)扮演著重要的作用。舊數(shù)據(jù)中心與新數(shù)據(jù)中心之間往往存在著需要進(jìn)行新舊交替更換的現(xiàn)象，而這一過程往往相對周期過長、風(fēng)險較大、技術(shù)性較強(qiáng)，因此，筆者根據(jù)我局此類UPS改造項目的經(jīng)驗，結(jié)合UPS系統(tǒng)并機(jī)的特點，對新老系統(tǒng)負(fù)載割接過程中如何實現(xiàn)業(yè)務(wù)不中斷做出以下分析。

1 并機(jī)系統(tǒng)

在UPS電源方案的設(shè)計中，A類機(jī)房強(qiáng)制要求UPS必須要有冗余設(shè)計，而目前這主要是通過UPS的組網(wǎng)方式設(shè)計來實現(xiàn)的。業(yè)界對與UPS系統(tǒng)的組建方式主要有兩種，即N+N并機(jī)系統(tǒng)和雙總線系統(tǒng)。我局下屬各數(shù)據(jù)中心大多采用了第一種N+N并機(jī)系統(tǒng)，特別是1+1并機(jī)系統(tǒng)。1+1并機(jī)系統(tǒng)即兩臺具備并機(jī)功能的UPS構(gòu)成1+1并機(jī)系統(tǒng)（單系統(tǒng)），系統(tǒng)有一套配電系統(tǒng)。1+1的意義在于當(dāng)一臺主機(jī)因為故障或檢修停運(yùn)時，另一臺主機(jī)會自動撐起整個負(fù)載。1+1并機(jī)系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

圖1 1+1并機(jī)系統(tǒng)原理圖

系統(tǒng)中單臺UPS容量按照負(fù)載容量的120%設(shè)計，正常工作時，1+1并機(jī)系統(tǒng)均分負(fù)載，各負(fù)責(zé)50%；當(dāng)一臺主機(jī)出現(xiàn)問題時，另一臺主機(jī)可以撐起100%負(fù)載。

2 雙總線系統(tǒng)

我局部分?jǐn)?shù)據(jù)中心采用了雙總線系統(tǒng)，雙總線系統(tǒng)即兩套UPS單機(jī)組成系統(tǒng)，兩臺UPS主機(jī)的輸入市電有兩路，來自不同變壓器的供配，雙電源負(fù)載通過兩套系統(tǒng)分別接入，單電源負(fù)載通過兩套系統(tǒng)連接的STS開關(guān)單路供電。雙總線系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

UPS系統(tǒng)的交流輸入由市電Ⅰ、Ⅱ兩路AC 380 V電源供電，它們分別來自大樓的市電Ⅰ、Ⅱ的不同配電變壓器低壓側(cè)母線。市電Ⅰ、Ⅱ兩路AC 380 V電源配置ATS自動切換開關(guān)進(jìn)行切換，切換后一路交流電源同時給UPS供電。UPS輸入采用雙回路設(shè)計，即將主輸入和旁路輸入分別接到兩個不同的輸入開關(guān)，保證UPS主回路空開跳脫時，UPS旁路輸入仍能對負(fù)載進(jìn)行供電，提高了系統(tǒng)的可靠性。每臺UPS都標(biāo)配靜態(tài)旁路開關(guān)和維修旁路開關(guān)，維修過程不影響負(fù)載的正常運(yùn)行，如果另一臺UPS不超載，則在故障機(jī)的維修和投運(yùn)過程中，負(fù)載可使用經(jīng)另一臺UPS逆變器輸出的高品質(zhì)交流電。正常工作時，兩套UPS均分負(fù)載；當(dāng)一套UPS系統(tǒng)（或說是其中一臺主機(jī)）需要維護(hù)或者宕機(jī)的時候，另一套系統(tǒng)（或是另一臺主機(jī)）可以完全撐起整個負(fù)載。雙總線系統(tǒng)的兩臺UPS是獨立工作的，UPS1和UPS2都分別連接自己的負(fù)載，其中雙電源設(shè)備由兩臺UPS共同負(fù)擔(dān)，單電源設(shè)備接在STS的輸出端，STS的輸入端分別接在兩臺UPS上，當(dāng)其中一個系統(tǒng)發(fā)生故障時，經(jīng)STS在1/4的周波時間切換到另一個系統(tǒng)供電，由此做到了點對點的冗余，極大地增加了整個系統(tǒng)的安全可靠性。

3 組網(wǎng)方式比較

結(jié)合以上兩種UPS組網(wǎng)模式，根據(jù)我局?jǐn)?shù)據(jù)中心分步實施的建設(shè)特點，目前將老的并機(jī)系統(tǒng)都改造為雙總線系統(tǒng)，因為雖然采用1+1并機(jī)組網(wǎng)方式設(shè)計可以很好地提高UPS系統(tǒng)的可靠性，但前期投入兩臺相同容量的UPS主機(jī)，隨著以后業(yè)務(wù)的發(fā)展，可擴(kuò)展N臺以上并機(jī)，實現(xiàn)N+1并機(jī)模式，但會增加投資，同時也不利于后期的維護(hù)。而系統(tǒng)采用雙總線模式，雙電源負(fù)載通過兩路不同回路分別接入，單電源負(fù)載通過兩套系統(tǒng)連接的STS開關(guān)單路供電；后期在擴(kuò)容和運(yùn)行維護(hù)上，都較1+1并機(jī)模式具有更大的優(yōu)勢。

4 負(fù)載割接要點

4.1 并機(jī)停電事項

考慮到不中斷業(yè)務(wù)的負(fù)載割接情況，在實施過程中宜采用“分?jǐn)嗍酵ｋ妼嵤┓桨浮?。目前大部分的UPS1和UPS2為1+1冗余并聯(lián)UPS供電形式，UPS1和UPS2的負(fù)載率應(yīng)控制在50%以內(nèi)，當(dāng)UPS1停電后，其負(fù)載將全部轉(zhuǎn)移到UPS2上，從而使得UPS2的負(fù)載率控制在90%以內(nèi)，達(dá)到高負(fù)載運(yùn)行。故需要根據(jù)目前的情況，采用末端割接的方案，對各機(jī)柜逐一割接負(fù)荷，待所有負(fù)荷全部割接到新的UPS主機(jī)上后，再對舊的UPS進(jìn)行停電操作。UPS供電系統(tǒng)圖如圖3所示。

圖3 UPS供電系統(tǒng)圖

UPS停電步驟如下：

（1）停運(yùn)UPS1（或UPS2）的逆變器（按住UPS前面板上灰色的“逆變器停止”鍵3 s）；

（2）斷開UPS1（或UPS2）的隔離開關(guān)Q5N、Q4S、QF1和Q1；

（3）斷開UPS1（或UPS2）的市電上級開關(guān)。

4.2 停電應(yīng)急預(yù)案

4.2.1 應(yīng)急目的

由于本項目實施的特殊性以及數(shù)據(jù)中心機(jī)房的特殊性和重要性，在發(fā)生供電線故障等情況時，極有可能發(fā)生實施過程中機(jī)房突然停電的事故。為了有效預(yù)防以及正確、快速地應(yīng)對信息機(jī)房電源系統(tǒng)突發(fā)事件，不斷提高預(yù)防和應(yīng)對突發(fā)事件的能力，最大限度減少突發(fā)事件的影響和損失，保障信息機(jī)房的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，在斷電時并不影響相關(guān)業(yè)務(wù)的正常運(yùn)作，需要制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。

4.2.2 處置原則

數(shù)據(jù)中心機(jī)房電源中斷過程中遵循以下原則：（1）在統(tǒng)一指揮調(diào)配下，按照“統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)，誰主管誰負(fù)責(zé)，誰維護(hù)誰負(fù)責(zé)，各司其職”的原則協(xié)同配合，具體實施；（2）應(yīng)布置專門應(yīng)急工作人員，明確責(zé)任、明確任務(wù)，做到工作到人、責(zé)任到人；（3）應(yīng)急過程中，各相關(guān)技術(shù)支持人員部署到位，確保停電期間重要系統(tǒng)和設(shè)備運(yùn)行正常，以及恢復(fù)供電后所有系統(tǒng)、設(shè)備運(yùn)行正常。

4.2.3 應(yīng)急預(yù)案啟動的發(fā)起流程

如實施過程中突發(fā)中斷電源的情況，由現(xiàn)場監(jiān)督人員通知項目管理人員，項目管理人員報告中心分管領(lǐng)導(dǎo)和報告信息中心主任，并向班組成員下達(dá)應(yīng)急預(yù)案的啟動，當(dāng)電源恢復(fù)供電或電源室故障處理完畢，信息機(jī)房系統(tǒng)設(shè)備電源恢復(fù)正常后，由應(yīng)急總指揮宣布結(jié)束應(yīng)急預(yù)案的執(zhí)行。

4.2.4 負(fù)載割接應(yīng)急處置方案

4.2.4.1 應(yīng)急處置方案一

UPS旁路恢復(fù)機(jī)房供電：如果在UPS1更換過程中出現(xiàn)因UPS2過負(fù)荷、施工不當(dāng)?shù)仍驅(qū)е聶C(jī)房供電中斷，此時，應(yīng)及時合上UPS2旁路檢修開關(guān)Q3BP恢復(fù)機(jī)房供電，如果在UPS2更換過程中出現(xiàn)機(jī)房供電中斷，此時應(yīng)該合上新更換的UPS1旁路檢修開關(guān)恢復(fù)機(jī)房供電，并立即查處故障。

此方案操作安全、簡單、可靠，便于快速復(fù)電。

4.2.4.2 應(yīng)急處置方案二

數(shù)據(jù)中心機(jī)房動力配電柜供電，具體方式為：（1）預(yù)先準(zhǔn)備好如下材料：應(yīng)急電纜、應(yīng)急工具等；（2）將UPS配電輸出柜總輸出斷路器和各機(jī)柜斷路器開關(guān)斷開；（3）將電纜一頭與總斷路器下端進(jìn)行端接；（4）將電纜另一頭與動力配電柜備用斷路器下端進(jìn)行端接；（5）檢查電纜的端接情況；（6）合上動力配電柜備用斷路器開關(guān)；（7）合上各機(jī)柜斷路器開關(guān)為各IT設(shè)備供電。

此方案操作安全風(fēng)險較大，實施過程復(fù)雜，無法在短期內(nèi)對機(jī)房復(fù)電。

4.2.4.3 應(yīng)急處置方案三

備用UPS供電，具體方式為：（1）預(yù)先準(zhǔn)備好如下材料：應(yīng)急UPS電源、應(yīng)急電纜、應(yīng)急工具等；（2）將UPS配電輸出柜總輸出斷路器和各機(jī)柜斷路器開關(guān)斷開；（3）將電纜一頭與UPS配電輸出柜總斷路器下端進(jìn)行端接；（4）將電纜另一頭與應(yīng)急UPS電源輸出端進(jìn)行端接；（5）檢查電纜的端接情況；（6）啟動應(yīng)急UPS電源；（7）合上各機(jī)柜斷路器開關(guān)為各IT設(shè)備供電。

此方案操作風(fēng)險較大，材料準(zhǔn)備及操作復(fù)雜，無法在短期內(nèi)對機(jī)房復(fù)電。

從材料準(zhǔn)備、操作安全性、復(fù)雜性及復(fù)電時間等多個維度綜合對比，方案一最優(yōu)。

5 結(jié)語

UPS系統(tǒng)為電力系統(tǒng)中的調(diào)度系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和計算機(jī)系統(tǒng)提供可靠穩(wěn)定的電源，同時支撐著整個核心網(wǎng)絡(luò)等關(guān)鍵業(yè)務(wù)的穩(wěn)定運(yùn)行，故選擇一套可靠的UPS并機(jī)負(fù)載割接方案，將更有效地進(jìn)行新老系統(tǒng)的交替更新，從而有助于提高整個電力調(diào)度系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行性，并優(yōu)化UPS供電系統(tǒng)，為電網(wǎng)的信息化建設(shè)發(fā)展提供有效的支撐。

[1]電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計規(guī)范：GB 50174—2008[S].

[2]低壓配電設(shè)計規(guī)范：GB 50054—2011[S].

[3]中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司信息機(jī)房建設(shè)技術(shù)規(guī)范：CSG 118005—2012[S].