电子信息机房建设优质课件.pptx

1、一、机房建设概述我们将计算机机房、通讯机房、互联网数据中心IDC(InternetDataCenter)机房、屏蔽机房等统称为电子信息系统机房，简称机房。机房系统工程是一项集建筑装饰学、电工学、美学、环境保护、安全防范技术，空气调节技术，暖通净化技术，计算机专业技术，消防技术，弱电控制专业，抗干扰技术，防雷防过压技术。智能化管理等综合学科的系统工程，并涉及到综合布线，网络系统集成等技术领域的专业化学科。机房是数据大集中而形成的集成IT应用环境，是各种业务的提供中心，是数据处理、数据存储和数据交换的中心。数据中心实现了IT基础设施、业务应用、数据的统一、安全策略的统一部署与运维管理。机房建设工程

2、是随着信息化系统对环境的要求越来越高而出现的新兴行业，涉及到电子工艺、建筑结构、空气调节、给水排水、电器技术和消防安全等多种专业，它是为解决诸如温湿度、洁净度、电磁场强度、防静电、供配电、接地与防雷、消防安全等综合技术问题，为电子计算机系统稳定可靠运行和工作人员提供良好的工作环境。二、机房等级划分1 1 电子信息系统运行中断将造成重大的经济损失电子信息系统运行中断将造成重大的经济损失；2 2 电子信息系统运行中断将造成公共场所秩序严重混乱。电子信息系统运行中断将造成公共场所秩序严重混乱。1 1 网络运行中断将造成较大经济损失网络运行中断将造成较大经济损失；2 2 网络运行中断将造成公共场所秩序

3、混乱。网络运行中断将造成公共场所秩序混乱。不属于不属于A A级或级或B B级的电子信息系统机房为级的电子信息系统机房为C C级级。A级（容错型容错型）C级（基本型）（基本型）B级（冗余型）（冗余型）机房等级划分主要是按照电子信息系统机房设计规范规定，主要体现在供电等级的划分，是根据计算机的工作性质工作性质及其重要性重要性来划分，分为三级 A A级负荷计算机房。级负荷计算机房。此类机房是指如国防建设、生产、交通运输、金融财政、航空管理等部门的机房。这些部门的机房如遇突然断电使计算机中断工作的话，将导致严重的人身伤亡等恶性事故，造成无法弥补的重大损失造成无法弥补的重大损失。所以这类机房应采用一类供

4、电不间断供电系统不间断供电系统。B B级负荷计算机房。级负荷计算机房。此类机房是指如科研单位和一些应用计算机控制系统的生产单位的机房，这些单位的机房一旦突然中断供电将使生产、运输、通信等受到一定程度的影响，给国民经济造成一定的损失造成一定的损失。这类机房一般采用二类供电需建立带备用的供电系统带备用的供电系统。C C级负荷计算机房。级负荷计算机房。此类计算机房是指应用计算机做些一般的统计、查询、情报检索工作单位的机房。这些机方如突然中断供电虽会使工作受一定影响，但一般不会引起太大的损失一般不会引起太大的损失。这类机房一般采用三类供电常规供电系常规供电系统统。项目项目指标指标A级级B级级C级级供电

5、电源供电电源两个电源供电且两个电源不应同时受到损坏两回路供电 后备柴油发电机系统后备柴油发电机系统 N或（N+X）冗余（X=1N）N供电电源不能满足需求时不间断电源系统的供电时间满足信息存储要求时，可不设置柴油发电机不间断电源系统配置不间断电源系统配置2N或M（N+1）冗余（M=2、3、4）N+X冗余（X=1N）N空调系统配电空调系统配电双路电源，末端切换，采用放射式配电系统采用放射式配电系统供配电主要配置指标 项目项目指标指标A级级B级级C级级稳态电压偏移范围稳态电压偏移范围（%）-5+5-10+10-15+10稳态频率偏移范围稳态频率偏移范围（Hz）-0.2+0.2-0.5+0.5-1+1

6、电压波形畸变率（电压波形畸变率（%）5710允许断电持续时间允许断电持续时间（ms）0442002001500供配电主要质量指标 为单台计算机为单台计算机(大、中、小型机大、中、小型机)专门建设专门建设 没有标准、摸索建设没有标准、摸索建设 只有降温措施、没有温度控制只有降温措施、没有温度控制 风道送风风道送风 没有温度控制，也没有测试和指标没有温度控制，也没有测试和指标 稳压器供电稳压器供电 没有对电力干扰（尖峰、浪涌）的防范没有对电力干扰（尖峰、浪涌）的防范 没有对除尘措施，限于换鞋、穿白大褂没有对除尘措施，限于换鞋、穿白大褂 系统稳定工作时间只有几十分钟到几个小时系统稳定工作时间只有几十

7、分钟到几个小时三、机房建设发展历程早期机房早期机房(19601980)早期机房早期机房(19601980)(19601980)为单个计算机系统设计为单个计算机系统设计专用的机柜（大、中、小机柜）专用的机柜（大、中、小机柜）开始逐步制订标准开始逐步制订标准机房的集中冷却到恒温恒湿专用空调机机房的集中冷却到恒温恒湿专用空调机UPSUPS的引进和应用的引进和应用防静电概念的引进和防静电地板的使用防静电概念的引进和防静电地板的使用单个指标的测试和监控单个指标的测试和监控大机房面积、宽设备运输通道大机房面积、宽设备运输通道自动和半自动消防系统应用自动和半自动消防系统应用新风系统和机房正压防尘新风系统和机

8、房正压防尘系统稳定工作时间为几天系统稳定工作时间为几天中期机房中期机房(19801990)中期机房中期机房(19801990)(19801990)IT设备小型化设备小型化服务器逐步成为主体，多台计算机服务器联网服务器逐步成为主体，多台计算机服务器联网网络设备大量使用网络设备大量使用对数据存储介质，对数据的严格保护对数据存储介质，对数据的严格保护制订了标准，用许多教训得到的标准制订了标准，用许多教训得到的标准广泛使用恒温、恒湿空调广泛使用恒温、恒湿空调供电系统的完善供电系统的完善防雷标准的完善防雷标准的完善综合监控系统综合监控系统专门的机房装修设计专门的机房装修设计IT稳定工作时间为几十天稳定工

9、作时间为几十天近期机房近期机房(19902000)近期机房近期机房(19902000)(19902000)ITIT设备的进一步小型化设备的进一步小型化所有设备进机架，机架成为机房主体所有设备进机架，机架成为机房主体合理的可用性设计合理的可用性设计实用性、先进性实用性、先进性安全可靠性安全可靠性灵活可扩展性灵活可扩展性标准化标准化可管理性，可维护性可管理性，可维护性更加重视数据的保存环境更加重视数据的保存环境更加严格的机房建设、检测与监督更加严格的机房建设、检测与监督ITIT工作时间基本上连续的（工作时间基本上连续的（365365*24)24)系统稳定几个月或连续稳定系统稳定几个月或连续稳定现代

10、机房现代机房现代机房现代机房现代机房现代机房现代机房现代机房室外机的安装条件不合理的问题维护人员操作水平的变化、组织管理模式的变化；N或（N+X）冗余广泛使用恒温、恒湿空调改进控制技术，提高逻辑控制电路规格和档次（CPU,DSP）机房电气系统的常见问题“设计缺陷”带来的问题不属于A级或B级的电子信息系统机房为C级。AC/DC-DC/AC对数据存储介质，对数据的严格保护从UPS设备到一体化供电系统，再到NCPI，是供电系统设计思维模式的重大变化。熟练掌握机房基础设施相关设备的安装、调试和维护，拥有相关设备系统的培训和认证。供电系统的布局（集中式、区域式、分散式）问专用的机柜（大、中、小机柜）设备

11、操作流程、组织架构、管理流程等所有设备进机架，机架成为机房主体电力供应系统、空气调节与通风系统、IT设备机械支撑系统、安全防范系统、智能监控系统、基建装修对单机抗阶跃负载能力要求高。Informationtochnology（信息系统）各种设备和环节连接技术的研究和规范化问题、大功率的小型机大功率的小型机刀片式服务器刀片式服务器5KW/个机柜个机柜重视气流组织的运行重视气流组织的运行国际上出现相关建设标准国际上出现相关建设标准机房根据安全性和可用性分级机房根据安全性和可用性分级容错性设计容错性设计模块化模块化重视检测和评估重视检测和评估高密度机房高密度机房高密度机房高密度机房高密度机房高密度机

12、房高密度机房高密度机房随着相关技术的研究开发、规范标准、系统结构、功能应用、产品特性、材料工艺以及管理要求等诸多方面的衍变与发展，涉及机房工程的技术演变与发展趋势呈现多维多态特性，由此形成了新一代机房工程建设的理念(绿色、环保、节能、安全、可用）与策略NCPI（网络关键基础设施网络关键基础设施）四、机房建设发展趋势现代机新理念设计的当代机房现代机新理念设计的当代机房新理念设计的当代机房新理念设计的当代机房新理念设计的当代机房新理念设计的当代机房people（人员）process（流程）设备操作流程、组织架构、管理流程等Informationtochnology（信息系统）数据、应用程序、操作系

13、统、服务器、网络设备等Environment（环境）电力供应系统、空气调节与通风系统、IT设备机械支撑系统、安全防范系统、智能监控系统、基建装修NCPI四个基本要素四个基本要素新理念机房建设架构新理念机房建设架构输入配电UPS系统供电系统IT设备机械支撑IT机架线缆管理管理系统运行监测管理环境设置监测机房空气调节局部通风制冷新风气流组织输出配电维护运行服务适应性和扩展性问题：系统和部件的标准化与规范数据中心UPS供电系统典型结构示意图新风系统和机房正压防尘维修需要断开UPS内部的主路、旁路输入电源和电池输入开关以及输出开关，实现UPS内部不带电而对负载仍然维持供电的维修工作模式，如图：UPS设

14、备的模块化冗余系统结构问题；自动和半自动消防系统应用对不同厂家不同型号设备的兼容；柴油发电机组的容量不够室外机的运行条件与环境条件不匹配没有温度控制，也没有测试和指标稳态频率偏移范围（Hz）这些部门的机房如遇突然断电使计算机中断工作的话，将导致严重的人身伤亡等恶性事故，造成无法弥补的重大损失。在线式UPS基本原理（一）“管理缺陷”带来的问题提高UPS供电系统的“适应性”机房空调系统的常见问题缺点：控制电路复杂。远程服务器操作-KMM、KVM系统稳定工作时间只有几十分钟到几个小时系统稳定工作时间为几天新理念机房建设新理念机房建设规划与设计、工程实施、工程验收规划与设计、工程实施、工程验收中央监控

15、办公空调新风系统防火阀门照明天花系统电源配电柜机柜及附件UPS及PMM电源管理系统消防减压气体灭火系统冷凝水漏水监控系统早期故障报警系统高密度制冷机柜气体灭火报警网精密空调设备和冷凝器综合布线系统高架地板隔断布置，如石膏板、彩钢板玻璃光纤电缆强、弱电缆槽门禁系统报警显示系统保安监控系统机房规划设计机房供配电UPS供电系统机房空调制冷机房布线机房安全机房装修机房妨雷系统管理数据中心数据中心UPSUPS供电系统典型结构示意图供电系统典型结构示意图UPSUPS输入动力配电谐波治理油机输入配电输出配电电池容错（冗余）转换STS 机架供配电冗余转换 ATS智能管理系统：智能管理系统：自诊断及保护功能、通

16、信功能、管理软件企业管理:中央管理器容量管理器变化管理器物理威胁管理:环境及安全分布式软件:UPS监控及操作系统安全宕机设备管理:监控管理 电池监控MGE UPS管理产品服务器访问:远程服务器操作-KMM、KVMNCPI设计理念的形成过程 -供电系统设计理念的变化1 1 生命周期成本问题：生命周期成本问题：优化投资问题、装配速度问题、服 务费用问题、投资风险问题2 2 适应性和扩展性问题：适应性和扩展性问题：系统和部件的标准化与规范 化、不可预测的功率密度问题、如何适应不断变化的其他需求3 3 系统可用性问题：系统可用性问题：人为操作失误问题、如何把UPS与关键 负载之间的故障点减至最少、减少

17、大面积断电的故障点、谐波干扰 问题、信息共享问题4 4 管理性问题：管理性问题：分路管理问题、监控负载机柜的电源状态、线 缆管理的问题、预防性故障分析的问题5 5 维护服务问题：维护服务问题：降低系统的复杂性问题、减少平均维修时 间MTTR的问题、带电操作的问题、供应商之间的相互推诿的问题一个完整的系统中除了UPS系统外，还可能有变压器、瞬态电压浪涌抑制器、电网进线开关柜、负载配电柜、柴油发电机、交流稳压器、变压器、电池系统、各种开关、断路器、保险、转插，上百乃至几百个级连接点和相应的传输线。由于这些部件和环节在可靠性模型中的串联特性，以及它们之间的相互影响，就使得系统可靠性大幅度降低。研究工

18、作从单台研究工作从单台UPSUPS设备向整个供电系统变化设备向整个供电系统变化设计理念变化设计理念变化(一一)系统中各种设备和环节的相互匹配和可靠性问题；系统可靠性和冗余配置问题；可修复和降低修复时间问题；UPS设备的模块化冗余系统结构问题；各种设备和环节连接技术的研究和规范化问题、供电系统的布局（集中式、区域式、分散式）问 题等设计理念变化设计理念变化(2)越来越多的厂商和用户已经形成这样一个共识：在UPS性能指标已完全满足计算机网络设备要求的情况下，真正能为用户带来价值的是其可用性。对系统可靠性的研究向可用性研究变化对系统可靠性的研究向可用性研究变化 系统在使用过程中，可以正常使用的时间与

19、总时间之比。可用平均无故障工作时间MTBF和平均修复时间MTTR表示，在概念上它包含了系统中设备的可靠性、可管理性和可维护性。可用性高意味着给用户更多的正常使用时间，把故障后不可用时间降到最低限度。可用性定义为：可用性定义为：“不停电不停电”观念的变化观念的变化市电故障后延时1015分钟供电，保证计算机数据存储并安全关机。系统要求可靠性不停电保护系统不停电保护系统 市电故障后保证系统不间断继续供电。系统要求可用性不停电供电系统不停电供电系统提高设备的可靠性措施提高设备的可靠性措施提高设备的MTBF-1.提高功率器件的规格和档次（IGBT等）2.改进控制技术，提高逻辑控制电路规格和档次（CPU,

20、DSP）3.采用更先进的主电路结构4.严格生产工艺，加强质量管理（ISO9000）此方法有效，但是困难大，效果有限此方法有效，但是困难大，效果有限因为：组成UPS主机的上千个元器件和几千个接点，在可靠性等效图上是串连的，整个系统的可用性是这上千个元器件和几千个接点可用性的乘积受其它元部件工艺和技术革新和发展的限制当市电异常时，100能量有电池提供。新风系统和机房正压防尘在线提供高品质交流电源；AC/DC-DC/AC中期机房(19801990)“设计缺陷”带来的问题电力供应系统、空气调节与通风系统、IT设备机械支撑系统、安全防范系统、智能监控系统、基建装修专用的机柜（大、中、小机柜）从UPS设备

21、到一体化供电系统，再到NCPI，是供电系统设计思维模式的重大变化。机房的集中冷却到恒温恒湿专用空调机新理念机房建设规划与设计、工程实施、工程验收机房根据安全性和可用性分级IT工作时间基本上连续的（365*24)由于技术发展和经济环境的不确定性和不可预测性，要求一台设备能够自动而有准备地适应新的需求是根本不可能的。方案一：主从机串联“热备份”方案自诊断及保护功能、通信功能、管理软件AC/DC-DC/AC改进控制技术，提高逻辑控制电路规格和档次（CPU,DSP）并联的基本条件：除并机系统各单机必须满足机型和容量相同，软件在线式UPS市电逆变工作模式系统不可用时间比例提高可用性的措施之二提高可用性的

22、措施之二-冗余配置冗余配置21AAA系统运行总时间=1系统可用时间比例A1A2A1A2A211AAA两个系统串联两个系统冗余并联21AAA（空间状态图）AA1保证计算机和网络IT设备正常运行的条件除了配置UPS供电设备外，还必须有与之配套的完整的供电系统、空调及通风系统、机架及IT设备线缆的支撑系统、消防及门禁系统、基建及装修装饰等，统称为网络关键物理基础设施，即NCPI（NetworkCriticalPhysicalInfrastructure），这些设施都会在一定程度上影响信息系统的可用性，所以研究工作自然地就由单纯的电力供应扩展到空气调节（包括IT机架微环境）、IT设备机械支撑、系统的集

23、中管理。从UPS设备到一体化供电系统，再到NCPI，是供电系统设计思维模式的重大变化。从对单纯的供电系统研究向从对单纯的供电系统研究向整个整个IT基础物理设施（基础物理设施（NCPI）变化）变化设计理念变化设计理念变化(三三)-系统：相互关联-实质：IT微环境是终极目标人员/流程/信息空调电力IT微环境管理ITIT系统对系统对NCPINCPI的终极要求的终极要求IT微环境状态是衡量NCPI质量的最终标准Decoration装修空调Ceiling天花板Grounding接地RaisedFloor地板Shielding屏蔽消防动力配电计算机基础物理设施机房机架、微环境系统管理IT设备厂商NCPIN

24、CPI与整体机房与整体机房机柜（架）机柜（架）-数据中心中与数据中心中与ITIT设备直接发设备直接发生联系的基础物理设施要解决的问题：生联系的基础物理设施要解决的问题：对不同厂家不同型号设备的兼容；对不同厂家不同型号设备的兼容；机架级电源分配和线缆管理；机架级电源分配和线缆管理；机架微环境通风散热问题；机架微环境通风散热问题；机架电源状态和环境（温度、湿度、烟机架电源状态和环境（温度、湿度、烟雾等）状况的监测和管理。雾等）状况的监测和管理。提高提高UPSUPS供电系统的供电系统的“适应性适应性”设计理念变化设计理念变化(四四)当经济环境的变化周期小于设备的生命周期时，就会对设备的适应性提出要求

25、。由于技术发展和经济环境的不确定性和不可预测性，要求一台设备能够自动而有准备地适应新的需求是根本不可能的。经济形势的变化；IT设备技术革新和功率密度的变化；维护人员操作水平的变化、组织管理模式的变化；设备运行场地的变化等。五、机房建设内容n保障计算机及网络设备可靠运行保障计算机及网络设备可靠运行n延长计算机及网络设备的使用寿命延长计算机及网络设备的使用寿命n保障管理人员的身心健康、方便管理和维护保障管理人员的身心健康、方便管理和维护n特殊的业务需求特殊的业务需求机房使用要求机房使用要求土建工程空调工程弱电工程电气工程消防工程 六、机房建设重点供供配电系统配电系统机房的设备属计算机系列设备，供电

26、质量的好坏，将直接影响信息机房设备的正常运行，当电网处于过度状态时，数据会出错，电网扰动在工频一周内，会引起错误的打印输出。电网扰动时间较长则计算机设备就要停机。频率的改变，造成同步感应电动机的转速变化，磁盘机中磁盘主轴的角速度随之变化，引起信号存取频率改变，产生错误，甚至丢失信息。由此可见，供电系统提供电能的质量对计算机及其附属设备的正常运行是非常重要的，为确保信息机房的设备可靠运行，必须建立良好的供配电系统。供配电系统供配电系统-市电负载市电负载依据机房建设等级确定供电级别后，选择一个切合实际的供电方式。对供电方式的选择应在了解各种供电方式的特点基础上，根据设备、场合、环境和供电条件等实际

27、情况进行设计与施工。机房供配电系统需要向以下设备提供电源机房供配电系统需要向以下设备提供电源不间断电源（UPS）空调、新风（包括机房专用精密空调、普通空调、新风）照明维修电源插座及办公等其他电源负载使得系统可靠性大幅度降低。各种设备和环节连接技术的研究和规范化问题、机房维护管理的常见问题2（N+1）模式供电系统提高设备的MTBF-而不间断电源系统（UPS）又需要向以下设备提供电源不属于A级或B级的电子信息系统机房为C级。N+X冗余（X=1N）-实质：IT微环境是终极目标只有降温措施、没有温度控制1网络运行中断将造成较大经济损失；机房根据安全性和可用性分级不属于A级或B级的电子信息系统机房为C级

28、。没有温度控制，也没有测试和指标室外机的安装条件不合理的问题早期机房(19601980)数据、应用程序、操作系统、服务器、网络设备等新理念机房建设规划与设计、工程实施、工程验收维修电源插座及办公等其他电源负载机房等级划分主要是按照电子信息系统机房设计规范规定，主要体现在供电等级的划分，是根据计算机的工作性质及其重要性来划分，分为三级供配电系统供配电系统-UPS-UPS负载负载而不间断电源系统（不间断电源系统（UPSUPS）又需要向以下设备提供电源）又需要向以下设备提供电源小型机（甚至更高级别的计算机）服务器存储设备核心信息设备（交换机、路由器、防火墙等）应急照明消防系统动环监控系统机房门禁、安

29、防监控等系统供配电系统供配电系统-B-B级机房级机房B B级机房配电系统框图级机房配电系统框图变压器1ATS配电总柜市电配电柜UPS输入配电柜UPS2UPS1UPS3UPS输出配电柜列头配电柜STS配电柜ATS切换柜UPS4发电机1变压器2ATS切换柜发电机2双回路负载单回路负载供电设备：精密空调、新风机、市电照明等市电设备变压器1ATS配电总柜市电配电柜UPS输入配电柜UPS2UPS1UPS3UPS输出配电柜列头配电柜STS配电柜ATS切换柜UPS4发电机1变压器2ATS切换柜发电机2双回路负载单回路负载供电设备：精密空调、新风机、市电照明等市电设备UPS输入配电柜供配电系统供配电系统-A-

30、A级机房级机房A A级机房配电系统框图级机房配电系统框图末端精密配电示意图精密配电柜机架式PDU（同一网络机柜内）防溅防尘工业接插件（安装于机柜下方）双路电源双电源电子设备机架式机架式STS方案方案单电源电子设备供配电系统供配电系统-机柜末端配电机柜末端配电七、机房建设通病“设计缺陷设计缺陷”带来的问题带来的问题“管理缺陷管理缺陷”带来的问题带来的问题机房机房电气系统电气系统的常见问题的常见问题 谐波大的问题（电网或原因）谐波大的问题（电网或原因）零地电压高的问题零地电压高的问题 不是自动旁路的问题不是自动旁路的问题 不是真正的双路供电系统不是真正的双路供电系统 柴油发电机组的容量不够柴油发电

31、机组的容量不够 ATS切换时间设定不合理切换时间设定不合理 UPS 电流整定不合理电流整定不合理机房机房空调系统空调系统的常见问题的常见问题 气流组织设计的问题气流组织设计的问题 漏水问题漏水问题 加湿的问题加湿的问题 缺少备机或运行模式不合理缺少备机或运行模式不合理 室外机的安装条件不合理的问题室外机的安装条件不合理的问题 室外机的运行条件与环境条件不匹配室外机的运行条件与环境条件不匹配 新风系统不能保证机房正压的问题新风系统不能保证机房正压的问题机房机房其他其他的常见问题的常见问题 网络系统不是真正的冗余网络系统不是真正的冗余 尘埃指标超标尘埃指标超标 局部温点高局部温点高 能耗浪费能耗浪

32、费机房维护管理的常见问题机房维护管理的常见问题 人员管理人员管理 网络系统的线缆网络系统的线缆 UPS电池电池八、机房运营维护为保证机房的业务连续性和信息安全性，应制定有效的运行维护策略来保证服务的质量，兼顾运行维护过程（及时和规范）和运行维护结果（可用和安全），实现“事前防范，风险前移；事中控制，快速响应；事后改进，持续评估”的原则。机房运行维护内容包括例行操作、响应支持、优化改善、调研评估等四部分内容 机房运行维护涉及的对象包括：机房基础设施环境、网络及网络设备、基础服务器系统环境、应用环境四大类，具体包括机房基础设施、网络及网络设备、服务器、存储、数据库、中间件、数据、应用软件等等具体对

33、象。机房基础设施技术支持人员要求分供配电、空调、消防、安防、弱电智能配备相应的专业技术支持人员。熟练掌握机房基础设施相关设备的安装、调试和维护，拥有相关设备系统的培训和认证。自动和半自动消防系统应用广泛使用恒温、恒湿空调所有设备进机架，机架成为机房主体优点：多台UPS平均分摊负载、可靠性高。AC/DC-DC/AC电力供应系统、空气调节与通风系统、IT设备机械支撑系统、安全防范系统、智能监控系统、基建装修随着相关技术的研究开发、规范标准、系统结构、功能应用、产品特性、材料工艺以及管理要求等诸多方面的衍变与发展，涉及机房工程的技术演变与发展趋势呈现多维多态特性，由此形成了新一代机房工程建设的理念(

34、绿色、环保、节能、安全、可用）与策略NCPI（网络关键基础设施）2（N+1）模式供电系统对单机抗阶跃负载能力要求高。3、可以灵活配置系统的容量，便于扩容，并降低用户的初始投资；适应性和扩展性问题：系统和部件的标准化与规范Maininverter另一方面通过整流器为电池充电，将机房空调系统的常见问题1电子信息系统运行中断将造成重大的经济损失；7-1500KVA左右当主路市电掉电或不正常时，系统自动无间断地切换到电池当市电异常时，100能量有电池提供。受其它元部件工艺和技术革新和发展的限制UPS及PMM电源管理系统九、机房供配电的几种典型设计单机双总线供电系统单机双总线供电系统并机双总线供电系统并

35、机双总线供电系统变压器1ATS配电总柜市电配电柜UPS输入配电柜UPS2UPS1UPS3UPS输出配电柜列头配电柜STS配电柜ATS切换柜UPS4发电机1变压器2ATS切换柜发电机2双回路负载单回路负载2N模式供电系统模式供电系统2（N+1）模式供电系统）模式供电系统变压器1ATS配电总柜市电配电柜UPS输入配电柜UPS2UPS1UPS3UPS输出配电柜列头配电柜STS配电柜ATS切换柜UPS4发电机1变压器2ATS切换柜发电机2双回路负载单回路负载UPS输入配电柜十、UPSUPS工作原理工作原理市电负载逆变器电池组充电器175264V220410V功率等级0.25-3KVA左右后备式后备式U

36、PSUPS基本原理（一）基本原理（一）-市电正常时，它向负载提供的是抽头变压器稍市电正常时，它向负载提供的是抽头变压器稍 加稳压处理的加稳压处理的“低质量低质量”交流电，交流电，逆变器不工逆变器不工 作作，蓄电池由独立的充电器充电。，蓄电池由独立的充电器充电。-当市电超出规定范围时，负载由继电器转为当市电超出规定范围时，负载由继电器转为电电 池逆变供电池逆变供电。后备式后备式UPSUPS基本原理（二）基本原理（二）市电负载低通滤波器逆变器/充电器降压绕组升压绕组电池组175264V150175V264276V功率等级0.7-20KVA左右互动式互动式UPSUPS基本原理（一）基本原理（一）Da

37、ltaDalta变换式变换式UPSUPS基本原理（二）基本原理（二）市电正常时，市电正常时，8585能量有市电直接提供，能量有市电直接提供，1515能能 量由一个逆变器提供量由一个逆变器提供 当市电异常时，当市电异常时，100100能量有电池提供。能量有电池提供。无法解决市电上的谐波污染，比如：频率无法解决市电上的谐波污染，比如：频率 异常、浪涌、噪声等，将直接输入到重要负载。异常、浪涌、噪声等，将直接输入到重要负载。ACDCACDCACACACAC3 phaseinput3 phaseoutputMain inverterDelta inverterNeutralNeutralBattery

38、Battery整流逆变充电器电池组输入EMI输出EMI负载市电维修开关旁路输入空开市电输入空开切换开关1234功率等级0.7-1500KVA左右在线式在线式UPSUPS基本原理（一）基本原理（一）在线式在线式UPSUPS基本原理（二）基本原理（二）不管电网电压是否正常，输出交流电压都要经过不管电网电压是否正常，输出交流电压都要经过逆变器，即逆变器始终处于工作状态。逆变器，即逆变器始终处于工作状态。-UPS输出RECINV旁路输入主路输入 静态开关Q3BP Q5 TR2 Q2 Q1 KM 蓄电池 静态开关 在主路市电正常时，在主路市电正常时，UPSUPS一方面通过整流器、逆变器给负载一方面通过整

39、流器、逆变器给负载在线提供高品质交流电源；另一方面通过整流器为电池充电，将在线提供高品质交流电源；另一方面通过整流器为电池充电，将能量储存在电池中能量储存在电池中 ，如图：，如图：-MainsoutputBypass 在线式在线式UPSUPS市电逆变工作模式市电逆变工作模式 当主路市电掉电或不正常时，系统自动无间断地切换到电池当主路市电掉电或不正常时，系统自动无间断地切换到电池工作模式，由电池逆变出用户所需的三相四线交流电源向负载供工作模式，由电池逆变出用户所需的三相四线交流电源向负载供电。市电恢复后系统自动无间断地恢复到正常工作模式电。市电恢复后系统自动无间断地恢复到正常工作模式 ，如图：，

40、如图：-outputBypassMains 旁路工作方式有两种，一种能自动恢复到正常工作模式；另旁路工作方式有两种，一种能自动恢复到正常工作模式；另一种需人工干预才能回到正常工作模式。一种需人工干预才能回到正常工作模式。在在逆变器过载逆变器过载延时时间到、逆变器受大负载冲击等情况下，系统延时时间到、逆变器受大负载冲击等情况下，系统自动无间断切换到静态旁路电源向负载供电。自动无间断切换到静态旁路电源向负载供电。在逆变器恢复正常在逆变器恢复正常后，系统自动恢复正常供电方式。后，系统自动恢复正常供电方式。当用户关机，或主路市电掉电（或不正常）且电池储能耗尽，当用户关机，或主路市电掉电（或不正常）且电

41、池储能耗尽，或发生严重故障等情况下，逆变器关闭，系统会停留在旁路工作或发生严重故障等情况下，逆变器关闭，系统会停留在旁路工作模式。此后若需恢复到正常工作模式，则需要用户重新开机模式。此后若需恢复到正常工作模式，则需要用户重新开机，如如图：图：-BypassMainsoutput 需要对需要对UPSUPS电源及电池等进行全面电源及电池等进行全面检修检修或设备故障需或设备故障需维修维修时，时，可以通过闭合维护开关可以通过闭合维护开关Q3BPQ3BP，将负载转向维修旁路直接供电，以将负载转向维修旁路直接供电，以实现对实现对UPSUPS不停电维护。维修需要断开不停电维护。维修需要断开UPSUPS内部的

42、内部的主路、旁路主路、旁路输入输入电源和电源和电池电池输入开关以及输出开关，实现输入开关以及输出开关，实现UPSUPS内部不带电而对负载内部不带电而对负载仍然维持供电的维修工作模式，仍然维持供电的维修工作模式，如图：如图：-output-BypassMains UPSUPS高可靠性供电方案高可靠性供电方案主从机串联主从机串联“热备份热备份”方案方案适用范围：中小功率机型适用范围：中小功率机型优点：优点：价格便宜，安装方式简单可靠。价格便宜，安装方式简单可靠。缺点：缺点：从机电池寿命缩短。从机电池寿命缩短。对单机抗阶跃负载能力要求高。对单机抗阶跃负载能力要求高。没有扩容能力。没有扩容能力。市电负

43、载AC/DC-DC/ACAC/DC-DC/AC主路从机 旁路从机输出并机型冗余供电并机型冗余供电适用范围：大功率机型适用范围：大功率机型优点：优点：多台多台UPSUPS平均分摊负载、可靠性高。平均分摊负载、可靠性高。缺点：缺点：控制电路复杂。成本高。控制电路复杂。成本高。形式较多：直接并机（形式较多：直接并机（N+1)N+1)、并机柜方式并机柜方式(并机旁路柜）并机旁路柜）、导航型方式、热同步方式导航型方式、热同步方式。市电负载AC/DC-DC/ACAC/DC-DC/AC主机从机从机输出并机逻辑控制并联的目的并联的目的1 1、可以组成很大容量的交流电源系统；、可以组成很大容量的交流电源系统；2

44、 2、可以组成冗余系统以提高系统的可靠性；、可以组成冗余系统以提高系统的可靠性；3 3、可以灵活配置系统的容量，便于扩容，并降低用户的初始投资；、可以灵活配置系统的容量，便于扩容，并降低用户的初始投资；4 4、系统具有很好的可维护性、系统具有很好的可维护性并联的基本条件：并联的基本条件：除并机系统各单机必须满足机型和容量相同，软件除并机系统各单机必须满足机型和容量相同，软件 和硬件版本需一致外，还需满足以下条件：和硬件版本需一致外，还需满足以下条件：电压幅值相等电压幅值相等 输出滤波器参数一致输出滤波器参数一致电压频率一致电压频率一致 控制系统稳定控制系统稳定电压相位一致电压相位一致均流一致均

45、流一致市电恢复后系统自动无间断地恢复到正常工作模式，如图：系统可用性问题：人为操作失误问题、如何把UPS与关键化、不可预测的功率密度问题、如何适应不断变化的其他需求所有设备进机架，机架成为机房主体系统稳定几个月或连续稳定1网络运行中断将造成较大经济损失；当用户关机，或主路市电掉电（或不正常）且电池储能耗尽，或发生严重故障等情况下，逆变器关闭，系统会停留在旁路工作模式。专用的机柜（大、中、小机柜）制订了标准，用许多教训得到的标准这类机房一般采用二类供电需建立带备用的供电系统。Maininverter不属于A级或B级的电子信息系统机房为C级。RaisedFloor地板广泛使用恒温、恒湿空调所有设备

46、进机架，机架成为机房主体2（N+1）模式供电系统“管理缺陷”带来的问题中期机房(19801990)加稳压处理的“低质量”交流电，逆变器不工管理性问题：分路管理问题、监控负载机柜的电源状态、线双母线供电双母线供电电池电池UPSAC PPCSTS电池电池UPSAC PPC双电源双电源 负载负载单电源单电源 负载负载LBSTVSSTVSS母线一母线一母线二母线二 UPSUPS国内外主要品牌国内外主要品牌主要有：主要有：Eaton 台达（中达）；梅兰日兰；艾默生；APC 施耐德 山特（中小功率）二、机房等级划分1 1 电子信息系统运行中断将造成重大的经济损失电子信息系统运行中断将造成重大的经济损失；2

47、 2 电子信息系统运行中断将造成公共场所秩序严重混乱。电子信息系统运行中断将造成公共场所秩序严重混乱。1 1 网络运行中断将造成较大经济损失网络运行中断将造成较大经济损失；2 2 网络运行中断将造成公共场所秩序混乱。网络运行中断将造成公共场所秩序混乱。不属于不属于A A级或级或B B级的电子信息系统机房为级的电子信息系统机房为C C级级。A级（容错型容错型）C级（基本型）（基本型）B级（冗余型）（冗余型）项目项目指标指标A级级B级级C级级稳态电压偏移范围稳态电压偏移范围（%）-5+5-10+10-15+10稳态频率偏移范围稳态频率偏移范围（Hz）-0.2+0.2-0.5+0.5-1+1电压波形

48、畸变率（电压波形畸变率（%）5710允许断电持续时间允许断电持续时间（ms）0442002001500供配电主要质量指标为单个计算机系统设计为单个计算机系统设计专用的机柜（大、中、小机柜）专用的机柜（大、中、小机柜）开始逐步制订标准开始逐步制订标准机房的集中冷却到恒温恒湿专用空调机机房的集中冷却到恒温恒湿专用空调机UPSUPS的引进和应用的引进和应用防静电概念的引进和防静电地板的使用防静电概念的引进和防静电地板的使用单个指标的测试和监控单个指标的测试和监控大机房面积、宽设备运输通道大机房面积、宽设备运输通道自动和半自动消防系统应用自动和半自动消防系统应用新风系统和机房正压防尘新风系统和机房正压

49、防尘系统稳定工作时间为几天系统稳定工作时间为几天中期机房中期机房(19801990)中期机房中期机房(19801990)(19801990)ITIT设备的进一步小型化设备的进一步小型化所有设备进机架，机架成为机房主体所有设备进机架，机架成为机房主体合理的可用性设计合理的可用性设计实用性、先进性实用性、先进性安全可靠性安全可靠性灵活可扩展性灵活可扩展性标准化标准化可管理性，可维护性可管理性，可维护性更加重视数据的保存环境更加重视数据的保存环境更加严格的机房建设、检测与监督更加严格的机房建设、检测与监督ITIT工作时间基本上连续的（工作时间基本上连续的（365365*24)24)系统稳定几个月或连

50、续稳定系统稳定几个月或连续稳定现代机房现代机房people（人员）process（流程）设备操作流程、组织架构、管理流程等Informationtochnology（信息系统）数据、应用程序、操作系统、服务器、网络设备等Environment（环境）电力供应系统、空气调节与通风系统、IT设备机械支撑系统、安全防范系统、智能监控系统、基建装修NCPI四个基本要素四个基本要素系统不可用时间比例提高可用性的措施之二提高可用性的措施之二-冗余配置冗余配置21AAA系统运行总时间=1系统可用时间比例A1A2A1A2A211AAA两个系统串联两个系统冗余并联21AAA（空间状态图）AA12（N+1）模式供