銀行數據中心供配電系統改造方案

夏德維

（遼寧省農村信用社聯合社，遼寧 沈陽 110032）

1 銀行數據中心背景

自2005年省農村信用社聯合社成立以來，遼寧省網點聯網、大數據集中，信息化建設經歷了從無到有、從保證重點業務到兼顧各項日常管理信息化的建設過程。伴隨著信息化建設的快速發展，銀行數據中心供配電系統容量不足等問題日益凸顯，成為制約信息化建設的瓶頸。本次銀行數據中心供配電系統改造的目標為在保證機房設備安全運行、不影響業務的前提下，根據國家規范標準和監管要求，構建滿足6～8年信息系統建設和數據中心機房需要，為信息化建設提供高性能、高可用性以及高安全性的基礎環境。

2 銀行數據中心供配電系統需求分析

銀行數據中心是集中處理、存儲、傳輸、交換以及管理等功能和服務的物理空間，為遼寧省內60家縣級農信聯社（農商行）、1 800余家經營網點提供24 h實時運行。供配電系統是銀行數據中心信息系統穩定運行的最關鍵基礎設施，必須滿足安全可靠、連續性等基本需求。近年來，我國供電能力和用戶側供電質量已大幅提升，降低電網停斷電對數據中心安全運行風險的同時，供配電系統及設備故障造成業務風險的比例逐步提高。目前，供配電系統設計缺陷，成為數據中心基礎設施的主要隱患。在銀行數據中心供配電系統設計中，主要考慮以下5方面內容[1]：（1）機房終端用電設備采用雙電源系統；（2）機房終端用電可靈活調整三相平衡；（3）機房進線電源采用三相五線制；（4）按照金融業機房A級容錯級別設計供配電系統；（5）根據穩定性、可管理性、經濟性、可擴展性、可修復性以及節能等要求設計供配電系統。

2.1 銀行數據中心對市電供電質量的要求

數據中心的供電電壓等級通常是低壓。根據《全國供用電規則》中的第2條標準，供電部門提供的電網電壓為單相220 V或三相380 V，電網頻率為50 Hz[2]。

2.1.1 計算機機房供電電源的基本要求

依據計算機的性能，計算機機房允許的供電電源變化范圍如表1所示。

表1 計算機機房允許的供電電源變化范圍

2.1.2 計算機機房供電電源的諧波要求

國際標準《電能質量、公用電網諧波》（GB/T14549-93）[3]的第4條和第5條關于用戶用電入口處的總諧波電壓、諧波電流的限值規定，如表2和表3所示。

2.2 銀行數據中心對供配電主體設備的要求

2.2.1 對主低壓配電柜的要求

建議采用容錯級別配置，并選用具備電流檢測、顯示及支持監控功能的產品，根據機房用電負荷合理分配各配電柜，確保三相平衡。

2.2.2 對發電機組的要求

建議采用N或N+X冗余（X=1～N），配置具有自動啟動功能、保護功能、自動切換功能的發電機組。柴油發電機油料供應量不小于12 h。

表2 公用電網的諧波電流限值

表3 公用電網的諧波電壓（相電壓）限值

2.2.3 對UPS的要求

數據中心機房對UPS的要求如下[4]：（1）UPS供配電系統采用2N設計；（2）建議采用模塊化UPS，N+X冗余并機；（3）UPS滿足在線狀態下擴容或維修；（4）模塊UPS具有獨立的LCD控制系統，無單一故障點；（5）UPS輸出滿足三相100%不平衡；（6）三進三出，正弦波輸出，輸入電壓范圍304～456 Vac即380±20%（負載≤50%時為220～456 Vac），極寬的輸入交流頻率范圍具有過載、短路和熱保護；（7）在線性負載時，輸出電壓范圍為±1%，非線性負載時的輸出電壓范圍為±3%。

3 銀行數據中心供配電系統改造方案

3.1 市電擴容和改造

根據新增數據中心面積、設備擺放數量以及設備功率等，計算由原有630 kVA容量變壓器改為2 000 kVA容量變壓器、單路10 kV供電線路改為來自兩個不同區域的高壓10 kV供電線路，實現A/B兩條線路互為備份。當出現A線路停電或故障時，B線路將自動投入使用，變壓器采用主、備系統。當變壓器主系統出現故障時，變壓器備系統將自動投入使用，消除電力系統中的單點故障，符合《電子信息系統機房設計規范》（GB50174-2008）[5]、《商業銀行數據中心監管指引》銀監辦發〔2010〕114號文件[6]中的規定要求。

3.2 發電機改造

將銀行數據中心250 kW發電機改造為兩臺1 000 kW發電機，且兩臺發電機并機互為熱備。發電機并機系統自動同步，自動分配負載，單臺發電機故障自動脫離發電機系統。

3.3 UPS系統

為節約資金，整體二層生產機房不間斷電源采用原2套550 kVA UPS系統。新增機房UPS輸出配電柜6套、列頭柜18套等配電設備。設計按照雙系統冗余2N運行模式設計，即A系統和B系統。

為節約資金，三層生產機房、測試機房、辦公樓弱電機房、監控中心、運營商接入區和業務處理區不間斷電源，采用新增1套400 kVA UPS系統與原老機房1套400 kVA UPS系統組成2N運行模式。此外，新增UPS輸入配電柜1套、UPS輸出配電柜4套、列頭柜18套等配電設備。本設計按照雙系統冗余2N運行模式設計，即A系統和B系統。

為節約資金，根據銀監局現場檢查內容要求，中心機房內各類監控系統、安保系統、消防系統和應急照明應配備獨立的UPS系統。按照初步設計方案，辦公樓重要辦公用電、機房照明、消防系統等設備采用原老機房1套120 kVA UPS系統。

3.4 動力系統

（1）新增機房總動力配電柜2套和發電機輸出配電柜1套等配電設備，以保證機房的供電需求。

（2）新增三層新機房動力配電柜2套等配電設備，以保證機房的供電需求。

（3）更新改造二層老機房動力配電柜2套等配電設備，以保證老機房的供電需求。

（4）機房墻壁維修插座按照機房規劃重新設計、實施，并合理考慮插座預留數量和嵌入式配電箱。

3.5 UPS供電輸出

UPS輸出給UPS輸出分配柜，通過A、B兩套來自不同UPS系統的配電列頭柜為計算機設備提供雙電源系統。

3.5.1 二層機房

按照服務器機柜90臺、網絡列頭柜9臺的數量，采用18套配電列頭柜為服務器機柜提供電源分配。回路配開關采用220 V、63 A/2P開關，末端電源連接2套220 V、63 A防濺型工業插座。

3.5.2 三層機房

按照服務器機柜90臺、網絡列頭柜9臺的數量，采用18套配電列頭柜為服務器機柜提供電源分配。回路配開關采用220 V、63 A/2P開關，末端電源連接2套220 V、63 A防濺型工業插座。

3.5.3 三層輔助區域

運營商接入區、辦公樓弱電機房、監控中心和業務處理區，采用原老機房2套配電列頭柜提供電源分配。運營商接入區和辦公樓弱電機房末端電源連接2套220 V、63 A防濺型工業插座。監控中心和業務處理區末端電源連接小型配電箱。

3.6 低壓配電電纜線路

（1）電纜線路及安裝須符合GB50217-94有關規范的要求。

（2）建議盡量采用母排進行連接。

（3）配電線路在穿過樓層、水平安裝時，布放在專門設置的線槽（線管）中。

（4）零線和接地保護線要求單獨鋪設，嚴禁零地合一。

（5）盡量采用上走線方式。

3.7 防雷接地系統

銀行數據中心供配電系統采取4級防雷措施，安裝防雷防浪涌保護器。一、二、三層機房區域采用聯合的防雷接地系統，接地阻值必須小于1 Ω。原接地系統不能滿足要求，需要按照《通信局（站）防雷與接地工程設計規范》（YD 5098-2005）等[7-8]規范要求，重新建設機房專用接地系統。本次設計考慮所有接地均利用機房專用接地體。根據不同區域需求，每個配電區域接入2根BV-70的專用接地線，機房內需接入2根BV-70的專用接地線。等電位銅排采用30 mm×4 mm規格，并采用接入接地端子排。頂面、墻面、地面系統每個面需提供至少2個接地點，并用BVR-6線纜就近接至等電位銅排。地板支腳每間隔1個用BVR-6線纜串聯后就近接至等電位銅排。

4 結 論

重點探討銀行數據中心供配電系統改造方案，在保證機房核心設備安全運行、不影響業務的前提下，完成了銀行數據中心供配電系統改造工作，滿足現階段的發展需要和國家規范。