江西省國土資源廳中心機房配電系統(tǒng)改造建設(shè)實踐

徐世亮 李麗 江西省國土資源廳信息中心 南昌市 330025

江西省國土資源廳中心機房配電系統(tǒng)改造建設(shè)實踐

徐世亮 李麗 江西省國土資源廳信息中心 南昌市 330025

隨著江西省國土資源信息化建設(shè)的不斷深入，國土資源廳中心機房網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器設(shè)備不斷增加，再加之2014年江西省國土資源網(wǎng)上交易系統(tǒng)主運行系統(tǒng)遷移至廳中心機房運行，對我廳中心機房的配電系統(tǒng)有了更高的要求，建設(shè)一套高安全性、高可靠性、可擴展性的配電系統(tǒng)，則成為了當務(wù)之急。有鑒于此，江西省國土資源廳開展了廳中心機房的配電系統(tǒng)改造建設(shè)，并進行了系統(tǒng)測試，效果良好。

國土資源 配電系統(tǒng) 中心機房

0 背景

2011年4月，按照我廳統(tǒng)一部署，所有工作人員搬入了江西省地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急指揮中心大樓辦公。在大樓搬遷前，廳信息中心完成了大樓智能化系統(tǒng)、中心機房、網(wǎng)絡(luò)、視頻會議室和地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急指揮大廳的建設(shè)，并實現(xiàn)了辦公自動化系統(tǒng)、行政審批系統(tǒng)、全省國土資源系統(tǒng)網(wǎng)站群和各類數(shù)據(jù)的遷移，在廳中心機房形成了全省國土資源的網(wǎng)絡(luò)中心和數(shù)據(jù)中心，保證了全省國土資源行政審批業(yè)務(wù)和廳辦公自動化等各類系統(tǒng)的正常運行。隨著我省國土資源信息化的不斷推進，經(jīng)過近幾年的建設(shè)，我省國土資源信息化建設(shè)得到較大發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)中心和數(shù)據(jù)中心的各類設(shè)備增長較快。與此同時，江西省國土資源網(wǎng)上交易系統(tǒng)主運行系統(tǒng)從南昌市經(jīng)濟信息中心機房遷移至廳中心機房，并于2014年8月1日正式上線運行，該系統(tǒng)的運行增加了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、PC服務(wù)器、IBM小機和安全設(shè)備等各類設(shè)備60余臺。隨著省地質(zhì)環(huán)境信息化等重點項目的即將啟動，網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心的安全性和穩(wěn)定性更加突顯。在國土資源網(wǎng)上交易等系統(tǒng)日益發(fā)揮重要作用和價值的同時，由于廳中心機房原2臺UPS供電能力已達單機滿負荷，并且機柜供電未實現(xiàn)雙回路，單電源設(shè)備未安裝負載切換開關(guān)等安全隱患，當任何1臺UPS設(shè)備故障或機柜PDU損壞都會造成系統(tǒng)的不可用性，后果非常嚴重。

因此，配電系統(tǒng)成為我廳網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心當前工作的重中之中，迫切需要建設(shè)一套高性能、高安全性、高可靠性、可擴展性的UPS系統(tǒng)，并對機柜實現(xiàn)雙回路保護。正是基于上述考慮，我廳網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心進行配電系統(tǒng)改造勢在必行。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 當前現(xiàn)狀

江西省國土資源廳中心機房2011年4月正式投入運行。中心機房的市電輸入從大樓低壓配電房引入兩條120平方電纜至機房配電室的250A雙電源切換裝置（掛墻安裝）。雙電源輸出后進入一臺市電輸出配電柜，通過市電輸出配電柜輸出到兩臺艾默生UPS電源主機、三臺精密空調(diào)及機房照明等。兩臺艾默生UPS電源主機輸出電源到一臺UPS輸出配電柜（規(guī)格型號：XL-21），機房設(shè)備用電及弱電間設(shè)備用電均由該臺UPS輸出配電柜供電。兩臺艾默生UPS電源組成1+1冗余并機系統(tǒng)，每臺UPS主機配置30個（12V100AH廣電湯淺NP100-12）*3組共180只蓄電池，安裝在大樓負二樓動力房，電池組與UPS主機之間的電池連接采用BVR70平方*2條*2（單程約90米）電纜連接，通過強電橋架引入二樓中心機房配電室的UPS主機。

機房現(xiàn)有供配電設(shè)備如下：

表1 江西省廳網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心現(xiàn)有供配電設(shè)備

1.2 存在的問題

隨著廳信息化建設(shè)的不斷深入，廳中心機房安裝的設(shè)備、部署的軟件、存儲的數(shù)據(jù)越來越多，中心機房的強電系統(tǒng)的設(shè)計、安裝的缺陷和不足也慢慢暴露出來，隨時可能會引發(fā)電力安全事故。一是UPS電源容量不足。目前機房和弱電間用電功率約為30KW，兩臺UPS并機負載率約為45%，單機負載率約為90%，如果兩臺中有一臺出現(xiàn)故障，另一臺UPS將無法保障廳中心機房用電。二是UPS配電柜輸出供電設(shè)計不符合機房設(shè)計規(guī)范。廳中心機房現(xiàn)有20個機柜存放設(shè)備，只有少量設(shè)備機柜提供了2路供電，大部分設(shè)備機柜只有1路供電。三是機房空調(diào)供電與UPS輸入供電未分開。

2 技術(shù)方案

2.1 基本思路

廳中心機房的UPS市電輸入與動力設(shè)備分離，UPS電源供電系統(tǒng)實現(xiàn)獨立的雙路供電模式。機柜內(nèi)所有的網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器設(shè)備都能實現(xiàn)雙回路供電，如單電源設(shè)備則增加STS切換開關(guān)，兩路UPS供電經(jīng)過切換后送入單電源負載。充分利用現(xiàn)有的供配電設(shè)備，保證當前廳中心機房內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器等設(shè)備的穩(wěn)定運行。對存在的問題針對性的整改，改造完成后需充分測試方可正式運行。

2.2 技術(shù)方案

按照我廳中心機房配電系統(tǒng)改造建設(shè)的基本思路，結(jié)合我廳網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心的運行環(huán)境（主機和存儲系統(tǒng)）以及配電系統(tǒng)現(xiàn)狀的實際情況，提出了我廳中心機房配電系統(tǒng)改造建設(shè)的技術(shù)方案。方案基于每個設(shè)備都能從不同的UPS系統(tǒng)中實現(xiàn)雙回路供電的思路，主要包括：增加1路市電輸入和新增1臺配電柜，新增1套UPS電源系統(tǒng)（含電池組、UPS輸出配電），對網(wǎng)絡(luò)機柜和服務(wù)器等設(shè)備機柜的配電增加1個回路，實現(xiàn)2個回路供電。

1）機房增加1路市電輸入和增加1臺市電配電柜，實現(xiàn)了設(shè)備供電和空調(diào)供電的物理分開。

按照GB50174-2008《電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計規(guī)范》8.1.8條要求，用于電子信息系統(tǒng)機房內(nèi)的動力設(shè)備與電子信息設(shè)備的不間斷電源系統(tǒng)應(yīng)由不同的回路配電。因此，從大樓低壓配電房新增2根120平方電纜（通過大樓現(xiàn)有的強電橋架和機房原有的強電輸入電纜通過同一路徑布置）至二樓中心機房配電室新增的配電柜250A雙電源輸入，作為機房內(nèi)的新舊UPS的市電輸入，而原2根120平方電纜和原1臺市電輸入配電柜用于三臺精密空調(diào)的市電輸入。通過改造，實現(xiàn)機房內(nèi)空調(diào)設(shè)備的用電與UPS設(shè)備的用電從低壓開關(guān)柜、電力線路、配電柜物理分開，保證了隨著負載的增加，設(shè)備供電和空調(diào)供電都有較大的冗余，也避免停電后精密空調(diào)啟動瞬間電流過大造成機房市電輸入經(jīng)常跳閘的情況，影響整個中心機房的供電。

2）新增1套90KVA的UPS電源系統(tǒng)（含80節(jié)電池組、UPS輸出配電）。

新增1套模塊化的UPS電源，配置3個30KVA的功率模塊，總?cè)萘繛?0KVA，今后可以擴容至5個功率模塊。為新增的UPS配置2組每組40節(jié)120AH免維護鉛酸蓄電池，單機滿載后備時間約60分鐘。UPS主機布置在二樓中心機房配電室，蓄電池組放置在負二樓電池房。電池組與UPS主機之間的連接電纜和原UPS一樣通過同一路徑敷設(shè)至二樓中心機房。在新增的模塊化UPS電源中，配置3套標準UPS輸出配電模塊，共36路32A的輸出開關(guān)。對原有的廂式電池柜改造成3個電池架，方便了電池的檢修和維護，也增加了電池間的空間，為今后擴展電池容量提供了場地。

3）對20個網(wǎng)絡(luò)機柜和服務(wù)器機柜的配電各增加1個回路，實現(xiàn)2個回路供電。

目前機房設(shè)備用電及弱電間設(shè)備用電均由1套UPS輸出供電，每個機柜提供1個回路。因此，從新的UPS輸出空氣開關(guān)各敷設(shè)3*4平方線纜到20個機柜（其中有兩個EMC原裝機柜需要4個回路），對10個網(wǎng)絡(luò)機柜各增加1臺STS雙電源切換開關(guān)，給單電源設(shè)備提供雙電源保障，對10個服務(wù)器機柜增加機柜PDU，實現(xiàn)原有的線路和新敷設(shè)的線路各接入至不同的PDU中，不同的PDU連接不同的服務(wù)器的1個電源，并做好標識。改造完成后，每個機柜都能從不同的UPS及UPS輸出配電開關(guān)中引入線纜至PDU中，并且機柜內(nèi)設(shè)備由不同的PDU提供供電。

2.3 系統(tǒng)測試

為了保證廳中心機房配電系統(tǒng)的可靠性、安全性，我們在系統(tǒng)建設(shè)完成后進行了切換測試。測試主要分為三個部分：一是主干線回路受電切換測試，二是機柜設(shè)備受電測試，三是新舊UPS輸出切換測試。為了做好測試工作，首先進行了測試環(huán)境準備，包括環(huán)境描述及測試方法；其次，制訂測試步驟。因此，在測試前編寫了《江西省國土資源廳中心機房配電系統(tǒng)測試方案》。

主干線回路受電切換測試主要包括在負二樓低壓配電室將兩條主干回路控制開關(guān)合閘，查看市電輸入柜中的ATS能否主備智能切換。將I回路設(shè)置為常用，II回路設(shè)置為備用，切換間隔5秒。在負二樓低壓配電室將I回路控制開關(guān)斷開，5秒鐘后ATS切換開關(guān)自動切換至II回路備用狀態(tài)；在負二樓低壓配電室將I回路控制開關(guān)合閘，5秒鐘后ATS切換開關(guān)自動切換至I回路常用狀態(tài)。

機柜設(shè)備受電測試主要檢查機柜內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器開機受電情況。斷開老UPS輸出控制開關(guān)對應(yīng)的機柜編號，檢查新UPS為相應(yīng)編號的機柜內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器供電情況；反之，閉合老UPS對應(yīng)的機柜編號的輸出控制開關(guān)，斷開新增UPS的機柜編號輸出控制開關(guān)，檢查老UPS為相應(yīng)編號的機柜內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器供電情況。

新舊UPS輸出切換測試主要斷開原UPS輸出總開關(guān)，并關(guān)閉主機，檢查新UPS為所有機柜內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器供電情況；反之，開啟老UPS，并閉合輸出總開關(guān)，關(guān)閉新UPS主機，檢查老UPS為所有機柜內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器供電情況。

測試過程嚴格按照測試方案進行，通過測試結(jié)果表明，廳中心機房配電系統(tǒng)可以提供完全獨立運行的雙回路供電。任何線路、UPS主機、配電柜等某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，都不會影響設(shè)備的正常供電。測試結(jié)果達到預(yù)期效果，并形成了《江西省國土資源廳中心機房配電系統(tǒng)測試總結(jié)報告》。

3 結(jié)語

本文從技術(shù)層面概括了江西省國土資源廳中心機房建設(shè)的基本思路和技術(shù)方案。總體而言，系統(tǒng)改造建設(shè)為我省國土資源網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心打下一個良好的安全、可靠的電力保障，為下一步江西省市級國土資源部門數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)改造建設(shè)積累了經(jīng)驗。在系統(tǒng)建設(shè)實踐過程中，筆者有幾點經(jīng)驗體會：一是根據(jù)當前電力供應(yīng)的現(xiàn)狀和需求，制訂相應(yīng)的解決方案；二是在系統(tǒng)實施前制訂詳細的規(guī)劃和實施方案，比如技術(shù)實施方案、安全措施方案、應(yīng)急預(yù)案等；三是在系統(tǒng)實施過程中必須做好記錄，比如機柜內(nèi)電力配線圖等；四是在系統(tǒng)實施結(jié)束后及時書寫文檔，形成系統(tǒng)的各類技術(shù)文檔和總結(jié)報告。

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