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金融数据中心异品牌UPS原址在线更换实例分享与风险剖析
发布日期： 2023-04-16 浏览数：178
金融行业对业务连续性要求极高，基础设施变更要求更严格。运营中的数据中心常因场地紧张导致UPS更换举步维艰。下面依托一个数据中心UPS原址在线更换实例，详细介绍更换方案和技术要点，剖析更换过程中的风险点与应对策略。文中所涉数据中心UPS供电为2N方式，分为A路、B路两个回路。原A路为3台甲品牌160KVA UPS并机，每台UPS负载率25%左右。A路UPS因使用年限需更换，经集中采购引进乙品牌3台160KVA UPS进行替换。
旁路模式是当逆变器处于不正常状态，比如输出电压异常或者过载超出逆变器承受范围，逆变器将自动停止工作，若此时市电正常，Q4S自动闭合，UPS使用备用电源回路(MAINS2)经Q4S、Q5N给负载供电，该供电路径称为静态旁路。维修模式是UPS设备需要进行维护而输出不能中断时，在旁路模式的基础上，通过闭合维修旁路开关Q3BP，接着断开整流器Q1、直流输入QF1、UPS输出Q5N和备用旁路开关Q4S，UPS使用备用电源回路(MAINS2)经Q3BP给负载供电，该供电路径称为内部维修旁路,后端负载供电在切换过程中不会中断。
6、将负载从内部维修旁路切至乙品牌UPS1-3主机并机将乙品牌3台UPS主机的并机线按两两相连安装就位。逐台重启UPS，检查无误(重点为相序检查)后闭合乙品牌UPS3主机输出、输入开关，将乙品牌3台UPS并机系统由旁路模式切换至正常模式。UPS输入电源切换至市电供电。至此UPS原址在线更换全部完成。
一
UPS工作模式介绍
UPS工作模式主要分为正常模式及ECO模式、后备模式、旁路模式和维修模式，详见图1所示。这里简单介绍一下与本案例相关的旁路模式和维修模式。旁路模式是当逆变器处于不正常状态，比如输出电压异常或者过载超出逆变器承受范围，逆变器将自动停止工作，若此时市电正常，Q4S自动闭合，UPS使用备用电源回路(MAINS2)经Q4S、Q5N给负载供电，该供电路径称为静态旁路。维修模式是UPS设备需要进行维护而输出不能中断时，在旁路模式的基础上，通过闭合维修旁路开关Q3BP，接着断开整流器Q1、直流输入QF1、UPS输出Q5N和备用旁路开关Q4S，UPS使用备用电源回路(MAINS2)经Q3BP给负载供电，该供电路径称为内部维修旁路,后端负载供电在切换过程中不会中断。
二
更换方案设计
因场地限制，A路UPS只能在原址更换。考虑到金融行业数据中心业务连续性要求，原则上要求整个更换过程不停电或者停电时间尽量短。虽然数据中心大部分计算机设备是双电源设备，但仍存在少量低端单电源设备，这部分单电源设备影响有限。该数据中心经过对更换方案的多次评审，为避免断电带来的不确定影响，最后确定采用负载不停电的UPS更换方案。A路UPS输入输出配电柜开关容量充分考虑了3台UPS并机的运营要求，拟更替的UPS容量及并机方式不变，经评估后，确定本次UPS更换对配电柜不做变更。更换前A路UPS配置如图2所示，下面通过图示介绍UPS原址在线更换步骤：
6、将负载从内部维修旁路切至乙品牌UPS1-3主机并机将乙品牌3台UPS主机的并机线按两两相连安装就位。逐台重启UPS，检查无误(重点为相序检查)后闭合乙品牌UPS3主机输出、输入开关，将乙品牌3台UPS并机系统由旁路模式切换至正常模式。UPS输入电源切换至市电供电。至此UPS原址在线更换全部完成。
三
技术要点
1、到货检查及准备新设备运到现场后，先对外包装进行检查，保证所有物件齐全，无损坏。由厂家工程师按照出厂清单开箱对设备进行清点，保证无遗漏。若发现硬件损坏，立即快递补充，避免紧张情绪。大容量UPS主机在出厂前一般都做了整机测试，但不一定是设备投产状态的测试，装机后需特别关注主机与外部的连接部分。本项目在设备调试中就发现一台UPS的电池接口板故障，导致UPS无法检测到电池，厂家即刻调货更换。本方案提供了拷机时间，足以应对调试中发现的硬件故障。若现场条件限制，需装机后立即投入运行，切换前现场需准备好备件，特别是UPS主机与外部的连接件。2、序列码关联UPS主机经过整机测试后出厂，同一台主机的各组件之间共享同一个拼装序列码，为方便运输分拆包装。序列码位数多且高度相似，极易混淆，拼装时需特别注意。3、拆装线序拆除旧UPS时，需确认每台UPS的输入/输出及零线，不能只看线标，这些线缆在UPS室有限的空间范围内，必须经摸线确认。拆电缆先拆火线，再拆零线、底线。安装电缆时顺序相反。4、相序检查,相位压差检查原则上新UPS的输入市电相序与原UPS输入市电相序一致。若相序不一致，切换时会出现UPS转旁路。新UPS安装完成后，切换前需测试新UPS输出与当前在运行的原UPS输出每相之间的压差，若三相压差不一致，需调整UPS输出相序，调整到压差一致。这些工作应当在新UPS连接输出电缆前完成。5、UPS供电与市电供电切换首先UPS关逆变器，自动切换到静态旁路；继续闭合Q3BP开关，切换至内部维修旁路。这样就完成了UPS供电切换至市电供电。反序则可实现市电至UPS供电的转换。利用UPS供电与市电供电的状态变换，以短暂的市电供电作为过渡，实现负载供电不间断，以完成异品牌UPS切换过程中负载供电不中断。四
风险点及应对措施
1、原址更换原址更换,必须有效利用原有空间。根据新旧设备确定承重架尺寸，根据最优搬迁路径，对关键路径加固，如增加支撑架、地板覆盖铁板等。搬运设备时要保证该区域其他设备安全，特别是旧在线UPS的正常运行。需选用熟练、专业的UPS安装队伍；操作电工技术前对现场进行详细的勘查。在具体操作的环节中，每个技术岗位最少设同等能力工作人员2名，即岗位备份制度，所有的操作、指令都要得到双重确认后才能执行，绝对避免无双重确认的操作存在。每一步操作需复核确认才允许执行。配电柜之间确保隔离措施有效，且操作不影响相邻的配电柜。压接电缆操作前必需确认柜体铜排不带电，且双人复核。方案经用户、新旧UPS厂家及集成商共同讨论，细扣每个细节，确保能顺利实施。拷机时间有限，采用2台新UPS并机投产，降低负载切换到新UPS带来的风险。2、做单电源负载梳理核查A、B两路UPS系统电源负荷情况，梳理中心机房A、B两个回路的下挂负荷，确定A路更换出现异常断电的情况下的影响范围；梳理A路UPS下挂单电源设备，由相关系统负责人制定应急处置预案。除考虑A路负载断电的情况，应急方案还包括未施工的B路供电在施工过程中出现异常的处置流程，以及A、B两路同时出现断电的极端情况。3、切换过程发电机保障分析切换过程，读者会发现在线切换的对于负载的最大风险点在UPS供电切换至市电供电切换时，短暂的市电供负载时不能中断。除了衔接供电调度部门避开电力维修窗口外,最稳妥的方法是切换风险期采用发电机供电。五
结束语
保障原址在线更换成功的一个重要的因素的是人。首先是用户方必须有一个对现有的供配电配置、结构非常熟悉，有能力对多种方案进行决策选择的牵头人；施工方应该是有同档次设备施工经验的队伍，掌握技术要点，有效地应对风险点，快速有效地解决施工中的问题。考虑到不同品牌UPS的特点，方案设计须会同新旧UPS厂家工程师、用户、施工方一起审定。合理安排施工步骤，将更换风险降低至最低，以保障负载的最大安全性。