靳 盼

(西安科技大學(xué) 信息網(wǎng)絡(luò)中心, 陜西 西安 710054)

0 引 言

數(shù)據(jù)中心機(jī)房是高校信息化建設(shè)和發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施,承載著高校內(nèi)所有網(wǎng)絡(luò)核心數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),需要有安全穩(wěn)定及持續(xù)不斷的電力供給。因此數(shù)據(jù)中心機(jī)房的供電模塊關(guān)系到校園網(wǎng)能否正常運(yùn)行。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50174—2017《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》中的規(guī)定,B級數(shù)據(jù)中心宜由雙重電源供電,當(dāng)只有一路電源時(shí),應(yīng)設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源。

1 數(shù)據(jù)中心機(jī)房供電概況

陜西某高校在圖書館2F新建數(shù)據(jù)中心機(jī)房,主機(jī)房面積達(dá)160 m2,另外還設(shè)置UPS機(jī)房、調(diào)試間以及備品備件間。機(jī)房可容納獨(dú)立機(jī)柜40個(gè),均提供雙路PDU電源供電,配置2臺UPS、2臺精密空調(diào),部署動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)。目前新機(jī)房已正常運(yùn)行1年多,放置的交換機(jī)及服務(wù)器等基礎(chǔ)設(shè)備已經(jīng)承載校內(nèi)的重要業(yè)務(wù),且此機(jī)房建設(shè)初期便設(shè)定為區(qū)域教育網(wǎng)節(jié)點(diǎn),因此保證機(jī)房內(nèi)部能夠運(yùn)行在可靠的電力環(huán)境下愈發(fā)重要。

當(dāng)前為IT設(shè)備供電的模式有3種:直流供電模式,正弦波經(jīng)過整流濾波后產(chǎn)生的各次諧波對IT設(shè)備易產(chǎn)生威脅,則使用240 V高壓直流設(shè)備直接給其供電;交流UPS供電模式,通過交流UPS設(shè)備提供連續(xù)不間斷電力供給的模式;交直流供電模式,IP設(shè)備的雙電源輸入,分別采用市電交流和高壓直流進(jìn)行穩(wěn)定供電。

該高校數(shù)據(jù)中心機(jī)房的原供電方式:只有一路市電接入,電纜為YJV-4×70+1×35 mm,并且從校園圖書館的配電間接入,即與圖書館共用這一路輸入電源,同時(shí)備用電源為1臺30 kW的UPS,在斷電后只能提供極短時(shí)間的保障。當(dāng)前存在電路問題:輸入電源只有一路,容易出現(xiàn)單點(diǎn)故障,沒有冗余情況;與圖書館共用一路YJV-4×70+1×35 mm輸入電源,用電量大時(shí)無法提供持續(xù)平穩(wěn)的輸入;備用UPS功率不足,且備用方式單一。

2 供電系統(tǒng)雙電源改造

2.1 雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)

雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)(Automatic Transfer Switching,ATS)用于供電突然中斷時(shí),通過該開關(guān)能夠自動從故障電路切換到備用電路,繼續(xù)給設(shè)備提供電源輸入,使其正常運(yùn)行。通常ATS由控制器和開關(guān)兩部分組成[1-2]。

(1) 控制器:在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),自動通過微處理器對兩路輸入電源的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行檢測及數(shù)據(jù)的計(jì)算和整理,當(dāng)監(jiān)測到電源發(fā)生電壓不足或頻率出現(xiàn)變差的故障時(shí),通過驅(qū)動電路向開關(guān)發(fā)出分/合閘的指令。控制器有兩種形式:一種是由傳統(tǒng)電磁繼電器組成,另一種是數(shù)字化電子產(chǎn)品,即參數(shù)可調(diào),精度及可靠性更高。

(2) 切換開關(guān):實(shí)現(xiàn)雙電源轉(zhuǎn)換的模塊,在電路出現(xiàn)故障時(shí)接收到控制器發(fā)送的指令,通過控制電機(jī)轉(zhuǎn)向來實(shí)現(xiàn)開關(guān)在雙電路之間的切換。開關(guān)主要分為PC級及CB級,PC級相比于CB級,不具備短路電流分段能力,只作接通和承載作用,但具有結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)換速度快、安全可靠等優(yōu)勢[3-4]。

2.2 具體改造內(nèi)容

配電改造后基礎(chǔ)設(shè)備放置如圖1所示。

圖1 配電改造后基礎(chǔ)設(shè)備放置

為保證該高校數(shù)據(jù)中心內(nèi)所有運(yùn)行設(shè)備不受到任何原因而導(dǎo)致停電,改造的配電豎向系統(tǒng)示意圖如圖2所示,將原有的一路和圖書館共用的市電留作備用,從臨潼變電所和斜口變電所直接給機(jī)房單獨(dú)引入2個(gè)獨(dú)立的220 V市電輸入,接入放置在1F UPS間的總市電配電柜。該配電柜內(nèi)置ATS,能夠自動在兩路市電之間進(jìn)行切換,在給UPS供電的同時(shí)還給2F數(shù)據(jù)中心的精密空調(diào)、燈光照明、新風(fēng)系統(tǒng)、墻插等設(shè)備供電。

圖2 改造的配電豎向系統(tǒng)示意圖

1F UPS間內(nèi)原部署50 kW的UPS模塊4組,新增1套,共2套UPS與兩路市電之間橋接互為熱備,通過UPS輸出柜分為兩路,分別接入到2F兩排機(jī)柜的精密列頭柜上,給數(shù)據(jù)中心的機(jī)柜及機(jī)柜內(nèi)設(shè)備提供不間斷電源。

在1F原機(jī)房新增1套ATS及配電柜,用作切換原圖書館市電輸入與新的兩路市電,針對1F原機(jī)房內(nèi)的核心接入設(shè)備,更多了一份保障。

2個(gè)變電所同時(shí)斷電而導(dǎo)致兩路市電都無法正常供電的情況已不常出現(xiàn)。因此,該高校后勤還配備發(fā)電機(jī)組,出現(xiàn)極端情況時(shí)通過斷路器接入1F UPS間的配電柜。

3 改造后實(shí)現(xiàn)情況

改造后的數(shù)據(jù)中心電源進(jìn)線采用三相四線加PE保護(hù)線,機(jī)房內(nèi)運(yùn)行的設(shè)備均為三相五線制,且線路配備過流、過載保護(hù)。改造后機(jī)房總配電情況如圖3所示。UPS運(yùn)行情況如圖4所示。

圖3 改造后機(jī)房總配電情況

圖4 UPS運(yùn)行情況

改造后經(jīng)過測試,人工干預(yù)停止一路市電的輸入,ATS成功實(shí)現(xiàn)自動切換至另一路電源;若兩路市電都中斷,則發(fā)電機(jī)和備用UPS會開啟工作,給機(jī)房運(yùn)維的工作人員留有足夠時(shí)間。同時(shí),若現(xiàn)有UPS隨著使用時(shí)間的推移出現(xiàn)容量不夠的情況,可隨時(shí)再增加模塊,用作冗余供電[5-7]。

4 結(jié) 語

高校數(shù)據(jù)中心機(jī)房在教育信息化的推進(jìn)過程中處于重要地位。雙電源切換供電改造實(shí)現(xiàn)了給數(shù)據(jù)機(jī)房電路系統(tǒng)提供平穩(wěn)可靠電力的目標(biāo),避免單點(diǎn)故障情況的出現(xiàn),保證機(jī)房內(nèi)所有網(wǎng)絡(luò)及校園服務(wù)設(shè)備在各種極端情況下的正常運(yùn)行。