煙草制造企業信息中心供電系統淺析

柳百奇

[關鍵詞]計算機;機房設計;供電可靠性;UPS;安全接地;防靜電;安全管理

隨著煙草行業信息化工程的實施,計算機應用技術的不斷的深入、互聯網技術的迅猛發展,網絡信息中心的地位越來越重要,為保障計算機、服務器和存儲設備等的安全、正常運行,需要正確規劃機房的建設。在機房建設中除去主要的信息設備運行外,還有保障其運行的其他設備,比如供電系統、空調系統、消防系統、安保系統和綜合監控系統等。這其中首當其沖的就是供電系統,因為不論其他設備如何高級,如何可靠,一旦供電中斷,其他一切就都癱瘓了。而供電系統又包括電源系統、配電系統和綜合監控系統。現對信息中心機房中供配電技術進行簡要的解析。

一、供電要求

在煙草企業電力供配情況較為復雜,計算機機房的供配電系統有其本身的特點,概括起來主要是:連續、穩定、平衡和分類。連續是指電網不間斷供電,但瞬時斷電的情況時有發生。瞬時斷電時間在國內尚無標準,我們一般采納4ms;穩定主要指電網電壓穩定,波形失真小;平衡主要是指三相電源平衡,即相角平衡,電壓平衡和電流平衡。在國家標準《計算機場地技術要求》中末列出三相不平衡的允許值,但有些計算機的生產廠家對此項有明確要求;而分類就是對計算機和外圍設備、輔助設備的供配電分開進行。其一是設備供電系統,它是根據計算機設備的供電要求,合理地選擇電力設備保護開關等,構成符合計算機設備要求的配電系統;其二是輔助供配電系統,這是為了保證計算機設備能正常運行的其他設備,如供電系統、空調系統、消防系統、保安系統和綜合監控系統等。

(一)信息中心機房系統供配電技術

供電電源直接關系到計算機軟硬件能否安全運行,所以對計算機供電電源的質量提出了較高的要求。常用的供配電方式分UPS供電和非UPS供電兩大方式。

1.非UPS供電。(1)直接方式。把變電站送來的工頻交流電直接送給計算機設備配電柜,然后再分給計算機的各部分設備。采用直接供電方式時,為了減少電網因負載變化而引起干擾,一般采用專用供電線路,即該供電線路不得接任何可能產生干擾的用電設備。直接供電的優點是,供電簡單,設備少,投資低,運行費用低和維修方便等;其缺點是對電網要求高,易受電網負載變化的影響等。

(2)隔離供電。隔離供電是在交流進線后加一隔離變壓器,然后再送給計算機。這種供電方式的特點是,電源設備運行可靠,操作維修方便,投資少,且對機房無特殊要求。不足的是:頻率波動不能控制,且電網停電后該系統不能連續供電,因此只適用于小型機房、微機或一般場合。

(3)交流穩壓器供電。市電經電子交流穩壓器后,再供計算機使用,這可以減少許多暫態沖擊、幅度波動和電壓脈沖。好的穩壓電源輸出電壓精度在3%以內,小型微機房使用較多,缺點是市電中斷時不能連續供電。

2.UPS供電方式。不間斷電源(UPS,Uninterruptible Power Supply)伴隨著計算機的誕生而出現,并隨著計算機的發展壯大而逐漸被廣大計算機用戶所接受。UPS在市電供應正常時由市電充電并儲存電能,當市電異常時由它的逆變器輸出恒壓的不間斷電流繼續為計算機系統供電。使用戶能夠有充分的時間完成計算機關機前的所有準備工作,從而避免了由于市電異常造成的用戶計算機軟硬件的損壞和數據丟失,保護用戶計算機不受市電電源的干擾。在許多防間斷和丟失的系統中,UPS起著不可替代的作用;按容量大小劃分:

小型UPS:20KVA以下

中型UPS:20KVA以上100KVA以下

大型UPS:100KVA以上

(1)UPS的功能與作用。在UPS出現之初,它僅被視為一種備用電源,但由于一般市電電網都存在質量問題(如電壓涌浪、電壓尖鋒、電壓瞬變、電壓跌落、持續過壓或欠壓甚至電源中斷等),從而導致計算機系統經常受到干擾,造成敏感元件受損、信息丟失、磁盤程序被沖等嚴重后果。因此,UPS日益受到重視,并逐漸發展成為一種具有穩壓、穩頻、濾波、抗電磁和射頻干擾、防電壓沖浪等功能的電力保護系統。

UPS的保護作用首先表現在對市電電源進行穩壓,此時UPS就是一臺交流市電穩壓器;同時,市電對UPS電源中的蓄電池進行充電。UPS的輸入電壓范圍比較寬,一般情況下從170V到250V的交流電均可輸入;由它輸出的電源的質量是相當高的,后備式UPS輸出電壓穩定在±5%~8%,輸出頻率穩定在±1Hz;在線式UPS輸出電壓穩定在±3%以內,輸出頻率穩定在±0.5Hz。當市電突然停電時,UPS立即將蓄電池的電能通過逆變轉換器向計算機供電,使計算機得以維持正常的工作并保護計算機的軟硬件不受損害。

(2)UPS的分類。目前,UPS電源工業主要提供兩種UPS電源:后備式和在線式。如果再細分,還有在線互動式和后備式方波輸出式電源等種類。

后備式UPS電源在市電正常時負載由市電經轉換開關供電,當市電系統出現問題時才會由UPS的電池經逆變器轉換向負載供電。后備式UPS電源其主要優點是價格便宜。目前大部分的后備式UPS都是一些低功率UPS,一般不到1kVA。

在線式UPS電源當市電正常時,供電途徑是市電→整流器→逆變器→負載。市電中斷時的供電途徑是電池→逆變器→負載。因此不論外部電網狀況如何,總能夠提供穩定的電壓。這種UPS價格比后備式UPS貴些,容量從1kVA~l00kVA以上。

二、信息中心機房安全接地系統

計算機系統的地線是保證計算機安全運行的一個重要措施,地線接法是否合理,將影響計算機的穩定可靠運行。同時地線亦能保護在發生事故情況時的人身和設備安全。

(一)計算機機房接地種類

計算機系統的大小、種類不同,對地線的要求也不同,大中小型計算機比微型計算機要求高。概括起來有:工作接地、安全接地、直流接地、靜電接地、屏蔽及建筑物防雷保護接地。在實際應用中,并非所有的計算機機房全部具備上述接地種類,一般根據計算機的工作性質和實際情況進行設置。直流地與交流地、防雷接地要相隔10m~30m距離為宜,以防相互干擾。

(二)計算機機房接地裝置的安裝要求

1.接地材料選用銅材為好,選用鍍鋅鋼材也行。銅板接地極的埋設要求銅板深挖豎埋在2.5m以下,離地面0.8m以下。土壤條件差,如砂石太多時,應加添草木灰、除阻劑或更新土,但不宜放鹽(因鹽易使土壤結塊)。

2.為減少接地電阻,接地體的所有連接部分必須采用焊接,須用螺栓連接的地方,螺栓必須是鍍鋅材料。

3.為了使計算機直流接地有統一的參考點,所有計算機直流接地應接到同一個接地裝置上。

4.為保持穩定的系統信號及可靠的安全接地,機房內所有電源插座的極性必須保持一致。

5.為保證系統安全,嚴禁在電源插座內將交流工作地與安全地連接在一起。

三、信息中心機房系的防靜電措施

眾所周知,計算機設備基本上是由半導體元器件構成,諸如CPU、ROM、RAM及大規模集成電路都是MOS工藝,對靜電特別敏感,靜電是引起計算機故障的重要原因之一。靜電對計算機的影響有兩種表現形式。

1.造成器件損壞;

2.引起計算機的誤動作或運算錯誤。

靜電引起計算機誤動作或運算錯誤,是由于靜電帶電體觸及計算機時,對計算機放電,有可能使計算機邏輯原件引入錯誤信號,引起計算機運算出錯,嚴重者將會引起程序紊亂。靜電對計算機的外部設備也有明顯地影響,會引起顯示器圖像紊亂,模糊不清。此外,靜電還會引起打印機走紙不順等故障。如何防止靜電的危害,不僅涉及計算機設計,而且與計算機機房的結構和環境條件有關。在靜電防護要求較高的計算機房內,應鋪設抗靜電活動地板。對抗靜電活動地板的要求有:

(1)電氣性能應符合GB6650—86《計算機房活動地板技術要求》中的A級標準。

(2)地板貼裝表面應牢固,不起皮,不起泡,不起皺,磨擦靜電電壓低于100V,靜電壓從5000V衰減到100V的時間小于0.1s。

(3)減震肢條應是防靜電的,其體積電阻率PV應為(105~108)W/cm。

(4)地板支撐至少有兩處以上與靜電地板可靠連接,接頭采用銅焊片并作錫處理。

(5)地板基材最好采用全鋼,鋁合金或中密度纖維板,吸水性小,變形小,強度好,鋁合金包底包邊,起到很好的靜電屏蔽作用,防止外界強磁場的干擾。機房絕不允許鋪化纖地毯或人造革地板。

(6)機房內墻壁與吊頂不允許使用普通貼墻紙及普通塑料制品,最好先用鋁合金材料作表面裝飾,吊頂選用鋁箔石膏板材,并可靠焊接于靜電屏蔽罩,防止外電磁場的干擾,有利于電荷及時泄放。

四、信息中心機房的安全管理

要做好機房安全管理,必須充分發揮管理人員的責任心和集體力量。機房安全管理工作瑣碎繁雜,既要面向大量的企業技術人員、管理人員和財務人員等等,又要保證全部計算機系統的正常運轉。因此要不斷地提高機房人員的技術水平和法制觀念,從機房環境管理、硬件設備管理、軟件系統及數據管理、計算機病毒防治等方面高度重視安全管理工作,這樣才能提供優良的環境,保證計算機發揮應有的效用,才能保障企業高效管理與科研工作的正常開展。通常根據企業的狀況來制定有關規定。基本原則為:實施安全管理時應當遵循國家有關法規規定,在確保國家利益的前提下保護好本單位的利益,同時應接受有關部門的指導、監督和檢查。□

(編輯/丹桔)