關于數據中心機房UPS系統擴容改造的探討

王彩杰

摘要：以上海某三甲醫院數據中心機房UPS系統擴容改造為例，從改造目的、方案設計、現場環境、切換步驟等方面，敘述UPS系統擴容改造過程中的注意事項，以保障切換過程中設備和業務的安全。因此前期現場勘察、技術方案衡量、流程步驟規劃等準備工作是非常重要的。

關鍵詞：數據中心;UPS;擴容;改造

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）12-0229-02

Abstract： Taking the expansion and reconstruction of UPS system in the data center of a hospital in Shanghai as an example， the matters needing attention in the process of UPS system expansion and transformation are described from the aspects of transformation purpose， scheme design， site environment and switching steps， so as to ensure the safety of equipment and business in the process of switching. Therefore， it is very important to prepare for site investigation， technical scheme measurement and process step planning.

Key words： Data center; UPS; Expansion; Reconstruction

隨著醫院業務的蓬勃發展，對信息化應用的逐步深入，數據中心機房UPS系統將變得至關重要。數據中心機房UPS系統擴容改造風險系數、復雜系數非常高，為解決數據中心機房UPS系統的高可用性，結合上海某三甲醫院數據中心機房UPS系統擴容改造的案例，從實際擴容改造過程和經驗的角度，簡要分析和探討擴容改造的過程及問題的解決。

1 擴容改造UPS系統前期勘察

醫院數據中心機房為2011年建設，UPS系統由2臺K品牌低頻UPS三進三出、并機輸出，后備電池為2組各32節12V100AH。UPS負載分別已超50%，且UPS輸入配電柜無應急維修旁路。（如圖1所示）

若其中1臺UPS損壞，數據中心機房負載壓力將會瞬間轉移至另1臺UPS，負載超出100%而造成UPS系統宕機、機房業務設備停機，造成數據中心機房安全事故，給醫院信息化業務帶來極大影響。

考慮到UPS系統目前存在問題、用電需求，為滿足醫院業務的發展，故需對現UPS系統進行擴容改造。

2 擴容改造UPS系統改造思路

數據中心機房UPS系統改造的主要目的是增強設備電源供電的可靠性和安全性，有效延長數據中心機房的整體使用壽命。與新建機房不同的是UPS系統擴容改造必須在不影響現有設備安全穩定運行的前提下進行。整個UPS系統擴容改造工程風險大、難度高、涉及面廣[1]。

原UPS系統為2臺并機輸出，機柜2路PDU都為同1路電源，無法做到冗余。為保障改造后的UPS系統更加安全穩定，新增1臺輸入柜電柜、1臺輸出配電柜，2臺K品牌低頻系列UPS三進三出、并機輸出，組成獨立一套UPS系統，與原有UPS組成完全獨立的“雙母線”冗余系統，也就是說每個機柜內的2個PDU取自2套完全獨立的UPS系統輸出，這樣即使出現1套UPS系統完全宕機的極端情況，另1套UPS系統也可獨立承擔整個數據中心機房的不間斷安全運行，為機房的安全性提供了有力的保障，大大降低了擴容改造風險[2]。（如圖2所示）

3 擴容改造UPS系統準備工作

1）為了防止UPS系統切換過程發生突發事件，檢查所有機柜設備是否為雙電源供電，若為單電源設備，選擇合理時間切換至STS設備（靜態轉換開關）。

2）機柜業務等級劃分可根據業務的輕重緩急和影響范圍劃分4個等級：一級（影響全院業務、不能停機、制定應急預案）、二級（影響部分科室業務、可停機、制定應急預案）、三級（影響范圍小、可停機）、四級（不影響、可停機）。

3）UPS系統擴容改造為新增一套UPS系統與原UPS系統互為冗余，因此需向后勤部門申請新增2條市電電路，且分別來自不同母線。

4）UPS系統擴容改造實施空間及后期維護搬遷、管線走向、承重架安裝等因素，因此需對UPS系統安裝位置進行合理規劃。

4 擴容改造UPS系統改造流程

1）新增UPS系統中UPS3＼4輸入配電柜電纜：常用電及備用電總電纜安裝;UPS3、UPS4主路輸入安裝，UPS3＼4應急維修旁路輸入電纜安裝。

2）新增UPS系統中UPS3、UPS4主機電纜：UPS3、UPS4主路輸入電纜安裝、電池輸入電纜安裝、輸出電纜連接安裝。

3）新增UPS系統中UPS3＼4輸出配電柜：UPS3、UPS4主路輸出電纜安裝，UPS3＼4應急維修旁路輸出電纜安裝，機柜PDU電纜安裝，機柜PDU電纜（機柜端）工業插頭安裝。

4）為保障新增UPS系統上線后的安全性、可靠性，需對UPS3、UPS4主機拷機：閉合常用電、備用電總空開;UPS3＼4輸入配電柜內，閉合輸入總空開;UPS3＼4輸入配電柜內，閉合UPS3、UPS4主路輸入空開（應急維修旁路空開保持斷開狀態）;UPS3、UPS4開機（閉合UPS3、UPS4電池空開）并測試;分別閉合UPS3、UPS4輸出總空開對UPS主機進行拷機，機柜內可加載測試設備，持續24小時拷機測試，查看UPS3、UPS4主機運行狀態無異常后，方可進行UPS系統機柜切換。

5 擴容改造UPS系統機柜切換注意事項

1）根據各機柜用電負載量及機柜等級進行評估，采用最小用電負載量或四級機柜依次進行切換，主要作用是保障UPS1、UPS2單相負載的穩定性和影響風險最小。最小用電負載量或四級機柜切換完成后，觀察UPS系統的運行狀態是否正常穩定，方可對大負載或高等級機柜進行切換。

2）考慮大負載或高等級機柜切換的安全性，可采用第三臨時供電設備過渡切換，如不經過第三臨時供電設備過渡，切換時機柜內第1路PDU將斷電，此時所有設備負載都將轉移至第2路PDU，第2路PDU負載瞬間將達到峰值或過載而跳閘，風險極大。因此采用第三臨時供電設備進行過渡切換，依次將機柜內第1路PDU插頭至第三方供電設備后，將此路PDU進行斷電切換，待切換完成后，檢查此PDU供電是否正常，方可將第三方供電設備上的插頭再依次切回。

3）UPS系統擴容改造之后，設備供電是否安全平衡地切換到UPS系統是否個擴容改造的最后一步，也是最關鍵的一步[3]。在UPS系統切換之前，要進行嚴格、徹底的檢查和檢測，以確保電源電壓、相序等正確。整個切換過程需要進行方案的編寫、分析、論證，并做好風險控制措施，確保UPS系統切換過程快速、安全、穩定[4]。

6 總結

醫院數據中心機房UPS系統擴容改造的實施工作歷時近兩周，加上前期現場勘察、準備工作的時間，共2個月。通過院務處、信息科、UPS廠家等多個單位部門參與，一天兩夜完成擴容改造工作。經過此次擴容改造工作，主要解決兩個方面問題：UPS系統從單一系統轉換為主備冗余系統;新增UPS系統應急維修旁路，便于安全地對UPS系統進行維修拆除。此次擴容改造工作從前期現場勘察、方案擬定到后期實施，進行了多次詳細的過程模擬，制訂了總體工作進度、應急預案等，切換步驟一步一流程圖紙，最終平穩安全地完成切換過程。

參考文獻：

[1] 樊金巧.中心機房配電系統改造[J].軟件導刊，2007，6（21）：40-41.

[2] 范向東，孫恒，侯斌.淺談機房UPS系統升級改造工作[J].中國數字醫學，2017，12（10）：42-44.

[3] 高春榮，胡君，劉建立.談數據中心機房配電系統設計及施工[J].山西建筑，2012，38（10）：143-144.

[4] 代斌.數據中心機房配電系統改造分析[J].信息與電腦（理論版），2018（2）：1-2，11.

【通聯編輯：梁書】