全球性大型金融数据中心实时在线供电设计探讨

摘要：全球性实时在线大型金融数据中心供配电系统两路市电同时供电，互为备用，应急柴油发电机作为第三路应急电源，当市电电源失电时，低压主进断路器、低压母联断路器、ATS应急联络自动切换开关、应急柴油发电机组相互间的逻辑关系、延时时间、需满足的各种投切条件，从供配电安全、可靠、连续性的角度设计，以满足大型计算机主机及网络设备等特别重要负荷及其配套的重要基础环境设备的连续可靠运行要求。

关键词：金融数据中心；实时在线供电设计；负荷逻辑关系

中图分类号：TM769　文献标识码：A　文章编号：1009-2374(2011)10-0117-02

一、全球性大型金融数据中心实时在线供电设计的重要性

全球性实时在线大型金融服务系统数据中心一般都实时担负着全国百姓乃至全球人们的经济、消费支付等数据信息处理的重要任务，因此其对数据信息处理整个系统运行的连续性、可靠性要求非常高，其中包括对供配电这一最基础的系统连续可靠性运行的要求。

数据信息处理中心机房的大型计算机主机及网络等设备为一级负荷中的特别重要负荷，为其配套的精密空调及照明、消防设施、监控设施等为一级负荷，一旦中断供电，数据信息处理就会中断，将会立即造成全国乃至国际性的金融消费支付结算的混乱，就算马上供电重启，恢复时间较长，会使国内、国际上造成重大的政治和经济影响。

二、全球性大型金融数据中心实时在线供电设计

鉴于全球性的实时在线连续运行的大型金融数据中心的重要性，我们在供配电系统的设计上，采用两路市电电源同时供电，冗余设计，互为备用；两台应急柴油发电机组作为第三路应急电源，冗余设计；在线型“(2+1)×2”UPS不间断电源供电装置，并机冗余设计，并选用静止型蓄电池组供电，能维持额定负荷30分钟连续供电，以满足数据中心大型计算机主机及网络设备允许断电时间为毫秒级的要求，并采取了一系列的自动切换控制功能。

高压进线端，两路10kV电源采用单母线段分列运行，互为备用，设高压母联断路器。当一路电源故障时，而低压母联断路器未能自动切换时，高压母联断路器手动投入，由另一路高压进线电源负担全部负荷。进线隔离车与主进断路器设电气联锁及机械联锁，主进断路器与母联断路器设电气联锁及机械联锁，保证在两台主进断路器同时运行状态下或高压侧发生短路故障(故障未排除)时，不会且也合不上高压母联断路器。只有当主进断路器中任一台断开或短路故障清除后才允许手动台上高压母联断路器。

低压端，两台变压器低压侧双路电源同时供电，互为备用，低压主进断路器后级主母线之间设置低压母联断路器，低压主进断路器与低压母联断路器设电气联锁联锁，并且装设合闸线圈和分励线圈而不得装设失压线圈，以防误动事故。母联断路器控制方式设自投自复／自投手复／手动／停止四种投入方式，只能选择其中的一种投入方式。为了当某一路电源失电时另一路电源能立即响应给其负荷继续供电，而当失电一路的电源恢复有电时能人为控制恢复向其负荷供电的时间点，以确保电源切换尽可能有序控制，我们选择了自投手复的母联断路器投入控制方式。

低压母联断路器自动投入应有一定的延时要求。我们的设计是：当某一路电源失电，延时2s，该路电源低压主开关分闸，再延时2s，低压母联断路器合闸，由另一路电源向所有负荷供电。(自复功能控制的时间设置：当失电一路的电源恢复有电时，延时2s，低压母联断路器分闸，再延时2s，低压主进断路器合闸，恢复各路电源向各自负荷供电。此功能作备选用。)当某一路电源失电后其后级的应急联络自动切换开关ATS在5s内一直未得到有电信号时(如低压母联断路器故障而未动作，或已两路电源失电)，应急柴油发电机就收到启动信号，经5s再确认后启动一台发电机和发电机房的送排风机，再经2s延时后启动另一台发电机，输出稳定后陆续并入发电机母排，在首次那一路电源失电后的25s内发电机对应输出开关合闸，向失去市电供电的应急联络自动切换开关应急供电，并应急联络自动切换开关自动切换，向其负荷应急供电。

低压母联断路器合闸投入的切换动作，除了满足上述的时间要求外，还应同时满足以下几个条件：(1)一路低压主进断路器前端无电；(2)该路低压主进断路器在分闸状态；(3)该路低压主进断路器无过载或短路故障状态；(4)另一路低压主进断路器前端有电；(5)该另一路低压主进断路器在合闸状态。这些条件缺一不可，例如，当低压侧主进断路器因过载或短路故障分闸时自动合闸低压母联断路器，就可能会使故障一路的负载拖跨市电正常供电的另一路主进断路器而造成全部负荷失电的严重事故。对于非重要负荷的负载回路断路器装设失压脱扣器，当一路市电或一台变压器故障时，母联断路器自动投入，同时非重要动力负荷回路失压且自动断开，以保证一级、二级负荷供电的连续性及突然增加的负荷电流不会达到主进开关脱扣动作的设定值。

在应急柴油发电机组应急供电时，当外市电恢复供电，低压侧的应急联络自动切换开关ATS正常电源端得到有电信号后，并一直追踪确认有电信号达5s时，应急联络自动切换开关投切至正常供电端，由正常的市电向负荷供电，应急柴油发电机组对应的输出开关分闸。当四台应急联络自动切换开关都投切至正常供电端时，应急柴油发电机组就收到停机信号，并经5min空载冷却运转后停机，并停止发电机房的送排风机。

UPS不间断电源为2组各带旁路自动转换开关的(2+1)模式实时并联在线运行的冗余设计供电装置，互为备用。当任何一组UPS不间断电源的某台UPS故障，可由剩余的UPS不间断电源继续供电；当任何一组剩余的UPS不间断电源不足以向其所带负荷提供用电功率时，该组UPS不间断电源装置会通过旁路转换开关ms级自动切换由相同初相角、频率的UPS前端的电源供电；当该切换失败或其UPS前端电源失电，侧由带双电源模块的计算机主机及网络设备自行切换取电、单电源模块的计算机主机及网络设备通过双电源自动投切的S／S静态开关的自动投切供电。当故障修复或UPS前端电源恢复供电后，各自动投切的开关又自动依次恢复原始正常运行状态。

在我司的北京、上海两地三个大型金融数据信息处理中心项目筹建、运行过程中，在供配电设计方面，或建筑设计大院没有深化设计、没有关键具体的逻辑关系与参数要求或专业设计单位没有设计依据可查，也未能深入了解数据信息处理中心供配电系统多重供电保障的逻辑关系，造成在调试中多次模拟各种失电现象后未能全部按科学合理的方式进行供电切换来满足供电的连续性、可靠性要求，发生了与传统的三锁二钥匙倒闸操作相矛盾的问题，也发生了在正常运行中市电断电而切换时因延时时间设置太短而切换失败的问题。

三、结语

通过我们对前述设置、设计的深入探讨、调试调整，五年来，我参与负责筹建和运营管理的北京、上海两地三个大型金融数据信息处理中心项目供配电系统，运行安全、稳定、连续、可靠，为中国银联主业务的运行提供了有力的基础环境保障，为我国乃至国际金融市场的稳定作出了应有的贡献。

参考文献

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部 供配电系统设计规范 (GB 50052-2009)r5]，中国计划出版社，2009，

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部 电子信息系统机房设计 规范(GB 50174-2008)『ST，中国计划出版社，2008，

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部 民用建筑电气设计规范 (jGjl6-2008)P中国计划出版社，2008，