IDC機房故障及案例舉析ppt課件

1、IDCIDC機房故障及改造的案例舉析主講人： 杜秋 1891803330318918918033303189目目 錄錄IDCIDC機房電力系統(tǒng)故障舉析機房電力系統(tǒng)故障舉析將單電源回路系統(tǒng)的將單電源回路系統(tǒng)的IDCIDC機房實現(xiàn)低成本機房實現(xiàn)低成本在線改造成雙總線供電結(jié)構(gòu)的實例舉析在線改造成雙總線供電結(jié)構(gòu)的實例舉析綜合體會、提問與討論綜合體會、提問與討論一、一、IDCIDC機房電力系統(tǒng)故障舉析機房電力系統(tǒng)故障舉析1 1、IDCIDC機房電力系統(tǒng)故障舉析機房電力系統(tǒng)故障舉析1 1、舉例一：、舉例一：某某400KVA400KVA* *（3+13+1UPSUPS輸配電氣結(jié)構(gòu)圖；輸配電氣結(jié)構(gòu)圖；3.15

2、3.15電容泄露事故；電容泄露事故；5.135.13電子開關誤動作等引起單點故障的實例電子開關誤動作等引起單點故障的實例解析；解析；9.099.09電池開路的斷電事故；電池開路的斷電事故；400kva400kva* *（3+13+1UPSUPS系統(tǒng)系統(tǒng)2 2、舉例二：某機房、舉例二：某機房300KVA300KVA* *（2+12+1UPSUPS輸配輸配電氣結(jié)構(gòu)圖，電氣結(jié)構(gòu)圖，UPSUPS維修時誤操作引起單點故維修時誤操作引起單點故障實例解析；障實例解析；2 2、IDCIDC機房電力系統(tǒng)故障舉析機房電力系統(tǒng)故障舉析300KVA300KVA2+12+1UPSUPS系統(tǒng)系統(tǒng)3 3、低壓系統(tǒng)失壓保護裝

3、置引起的驚險與分析、低壓系統(tǒng)失壓保護裝置引起的驚險與分析3.073.07張江張江6.026.02張江張江5.125.12真北真北3 3、IDCIDC機房電力系統(tǒng)故障舉析機房電力系統(tǒng)故障舉析1、2019年12月24日，湖南荷花園局因UPS輸入開關跳閘，造成該省分公司CRM系統(tǒng)、集中計費系統(tǒng)、 10000號系統(tǒng)、綜合結(jié)算系統(tǒng)、網(wǎng)上營業(yè)廳 、WAP業(yè)務系統(tǒng) 中斷服務近2小時；2009年3月，湖南荷花園同一UPS系統(tǒng)因電容器炸裂，又一次導致服務中斷事故；2、2009年2月16日，上海信息園區(qū)增值業(yè)務機房因UPS電源系統(tǒng)故障，導致機房內(nèi)新建WAP系統(tǒng)、NMSC系統(tǒng)、ISAG Router系統(tǒng)、BREW系

4、統(tǒng)、PIM系統(tǒng)、OTA&KJAVA系統(tǒng)未正式上線以及機房出口網(wǎng)絡設備中斷近2小時50分鐘，造成全網(wǎng)189用戶上述業(yè)務服務全部中斷；4 4、集團公司級、集團公司級08-0908-09年的大型事故年的大型事故5 5、集團公司級、集團公司級08-0908-09年的大型事故年的大型事故3、2009年4月27日，集團京門機房UPS供電系統(tǒng)輸入開關跳閘后查明開關整定值設置偏?。S護人員在緊急處置時誤操作外置維修旁路開關，造成UPS系統(tǒng)供電中斷。導致京門機房21個C網(wǎng)業(yè)務平臺服務中斷；4、2009年5月8日，青海格爾木局因外部市電原因?qū)е轮绷鞴╇娤到y(tǒng)毀壞，造成該局近兩萬電話用戶，200多寬帶用戶中

5、斷4個多小時； 5、2009年6月5日，因雷暴天氣造成外部市電多次閃斷，安徽合肥五里墩電信大樓一個直流系統(tǒng)蓄電池經(jīng)過二次短時放電(每次3到5分鐘），在第三次放電3分鐘后中斷。導致短信互通網(wǎng)關、本地傳輸、省內(nèi)數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)ATM、城域網(wǎng)BRASE設備、本地交換用戶近2萬戶、12個移動基站等中斷近27分鐘。6 6、綜合分析、綜合分析1、 電源系統(tǒng)設計不盡合理，UPS系統(tǒng)主機旁路輸入與主輸入共用一個輸入開關，在某一單機故障時，極易導致故障擴大。（例:上海信息園區(qū)2.16故障、湖南荷花園3月份斷電故障） 2、供電回路上下級開關匹配含整定值匹配不合理，導致故障從某單點向上級擴大。另外，單回路供電系統(tǒng)的設計，

6、系統(tǒng)基本上沒有可維護性，處于看守式維護，被動等待故障的出現(xiàn)； 3、現(xiàn)網(wǎng)電源設備超期服役狀況嚴重，特別是2V蓄電池組，運行時間超過8年后6V12v不建議超過6年隨時可能出現(xiàn)放不出電的現(xiàn)象例：安徽合肥電源中斷事故） 4、不嚴格執(zhí)行機房無人值守的條件，在遠程維護手段不具備無監(jiān)控）、維護職責未落實的情況下，對電源設備實行無人值守。在出現(xiàn)輸入開關跳閘、市電中斷等前兆性故障時，沒有及時處理恢復，導致故障擴大，造成業(yè)務中斷例：湖南荷花園12月24日故障，青海西寧格爾木路局5月8日故障）；5、電源維護人員數(shù)量配置不足，專業(yè)技能欠缺，在正常維護檢查中不能及早發(fā)現(xiàn)故障苗頭，甚至誤操作導致故障或?qū)е鹿收蠑U大例：京門

7、4月27日UPS故障）； 6、電源應急預案及故障操作、處理流程不完善，導致操作失誤或處理時間過長造成故障擴大例：例：京門4月27日UPS故障，青海西寧格爾木路局5月8日故障）二、將單電源回路系統(tǒng)的二、將單電源回路系統(tǒng)的IDCIDC機房實現(xiàn)低成本機房實現(xiàn)低成本在線改造成雙總線供電結(jié)構(gòu)的實例舉析在線改造成雙總線供電結(jié)構(gòu)的實例舉析1、原系統(tǒng)供電結(jié)構(gòu)圖2、系統(tǒng)參數(shù)及歷史故障概述該機自該機自20192019年投入運行的到年投入運行的到20192019年，未發(fā)生過具有重大影響的電力事故；年，未發(fā)生過具有重大影響的電力事故；0808年以來，以年以來，以UPSUPS為主的電力事故接連不斷，其中為主的電力事故接

8、連不斷，其中2 2次重大的斷電事故，間、直接損失超千萬。次重大的斷電事故，間、直接損失超千萬。究其事故的表面原因，多為究其事故的表面原因，多為UPSUPS設備及電池老化、性能下降、故障率上升、市電超限、輸配電器設備及電池老化、性能下降、故障率上升、市電超限、輸配電器件誤動作所致，但其實質(zhì)是單電源、單回路的配電結(jié)構(gòu)沒有對負載形成應有的冗余回路保障等件誤動作所致，但其實質(zhì)是單電源、單回路的配電結(jié)構(gòu)沒有對負載形成應有的冗余回路保障等原因，使小故障升級引起的重大事故。原因，使小故障升級引起的重大事故。機房區(qū)面積機架數(shù)量電力區(qū)面積UPS配置理論后備時間市電配置空調(diào)數(shù)量制冷量570m2237只150m21

9、2P-300KVA*2+136min2*1600KVA17臺約900kw空調(diào)能耗功率UPS輸入UPS輸出Ups效率空調(diào)能效比視在功率有功功率THDUTHDICOS視在功率有功功率THDUTHDICOS310KW580kva420kw3.4%7.4%0.72425kva349kw0.6%17.1%0.8273%0.893、單路徑的缺陷分析ATS1的單點性：從市電輸入側(cè)看，雖然市電1、2形成了雙路輸入，但ATS1就是一個單點故障點；ATS2的單點性：雖然由ATS1轉(zhuǎn)換后的兩路市電與柴油機組通過ATS2形成了有效的回路備份，但ATS2的單點故障性將使3路電源的備份形同虛設排除柴油機容量不足的問題）；

10、UPS總輸出開關柜的單點性：雖然在UPS輸入柜中的各分機主輸入和旁路輸入端都都設置了分路開關，看上去與2+1的UPS設備已經(jīng)形成了有效分路備份，但卻在總輸出開關柜中將所有UPS的輸出通過母排并接在一個總?cè)萘繛?250A的電子開關K1的上樁頭，無疑是一個致命的單點故障點，如果該開關故障或者誤動作，將會使整個的后端負載失電其中一次達的斷電事故便是由此開關受諧波干擾后的誤動作引起的）！下游的單點性：從UPS總輸出柜K1的下端直至機房內(nèi)的配電尾端機架，可以看出所有的路徑均是單路徑的單點配電結(jié)構(gòu)，其中任何一個中間器件故障都會影響其下級設備的正常運行，只是不同點位的故障影響范圍有所區(qū)別罷了；4、設備及下走

11、線的缺陷UPS設備老化的缺陷分析：從表2數(shù)據(jù)輸入功率因數(shù)0.77，輸入輸出效率70%可知，其UPS的運行參數(shù)已遠遠偏離了其高效節(jié)能的合理區(qū)間。該UPS設備在日常運行中，時常出現(xiàn)誤告警、實際運行參數(shù)和顯示參數(shù)不一致、誤轉(zhuǎn)或拒轉(zhuǎn)旁路、逆變器IGBT擊穿、交直流電容泄露等嚴重的故障現(xiàn)象，所以更新該套UPS設備也屬必然！下走線的缺陷：該機房原采用的活動地板下送風、上回風的送風方式，但地板下走線方式，嚴重制約了空調(diào)的制冷和送風效果，致使空調(diào)系統(tǒng)的能效占比高、效率低表2數(shù)據(jù)），從節(jié)能減排的角度出發(fā)，對本系統(tǒng)改造和更新也是迫切需要。5 5、改造方案及解析：、改造方案及解析：改造目標：改造目標：將低效能的舊將

12、低效能的舊UPSUPS及蓄電池系統(tǒng)在線更新；及蓄電池系統(tǒng)在線更新；將單回路供電模式改造為雙總線結(jié)構(gòu)的供電模式；將單回路供電模式改造為雙總線結(jié)構(gòu)的供電模式；地板下綜合布線的走線方式改為上走線方式；地板下綜合布線的走線方式改為上走線方式；改造原則：改造原則： 改造全過程不能中斷或影響業(yè)務的正常運行，盡改造全過程不能中斷或影響業(yè)務的正常運行，盡量利用原系統(tǒng)的輸入輸出配電柜和可用線路，節(jié)約投資量利用原系統(tǒng)的輸入輸出配電柜和可用線路，節(jié)約投資；6 6、高可用雙總線結(jié)構(gòu)的、高可用雙總線結(jié)構(gòu)的UPSUPS供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)目前，業(yè)內(nèi)比較流行和公認的目前，業(yè)內(nèi)比較流行和公認的“高可用雙總線高可用雙總線UPSUP

13、S供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由三部分組成：供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由三部分組成：前級輸入：兩路以上的市電、油機及適當數(shù)量的前級輸入：兩路以上的市電、油機及適當數(shù)量的ATSATS組成的輸入配電系統(tǒng)，系統(tǒng)組成為組成的輸入配電系統(tǒng)，系統(tǒng)組成為2 2* *AC+MAC+M* *ATSATS；不間斷電源設備：采用不間斷電源設備：采用2 2* *N N或或2 2* *（N+1N+1UPS+UPS+電池系統(tǒng)，組成不間斷供電系統(tǒng)；電池系統(tǒng)，組成不間斷供電系統(tǒng)；后級輸出：由若干數(shù)量的靜態(tài)開關組成的不間斷自動切換裝置，內(nèi)容為后級輸出：由若干數(shù)量的靜態(tài)開關組成的不間斷自動切換裝置，內(nèi)容為K K* *STSSTS；7、改造方案-A實現(xiàn)“雙UP

14、S系統(tǒng)的雙總線結(jié)構(gòu)的供配電模式，該方式是目前IDC機房比較通用的雙總線結(jié)構(gòu)的冗余配電方式，是將容量相等、組合方式相同的兩套UPS系統(tǒng)，相互線路獨立、全容量互備的供電方式直到機架：實現(xiàn)“單UPS系統(tǒng)+AC+集中式STS的雙總線結(jié)構(gòu)的供配電模式7、改造方案-B實現(xiàn)“單UPS系統(tǒng)+AC+模塊化STS的雙總線結(jié)構(gòu)的供配電模式7、改造方案-C8 8、三種方案的優(yōu)缺點比較、三種方案的優(yōu)缺點比較內(nèi)容方案A方案B方案C系統(tǒng)組成1250A ATS柜，4組；300kva 2*（2+1）UPS、830KVAh蓄電池組，4組；STS配電柜，m組；1250A ATS柜，4組；300kva（2+1）UPS、830KVAh

15、蓄電池組，2組；STS配電柜，m組；1250A ATS柜，4組；300kva（2+1）UPS、830KVAh蓄電池組，2俎；STS模塊，237只；優(yōu)點兩套獨立UPS系統(tǒng)，配電結(jié)構(gòu)比較清晰；市電中斷時，后備時間長；系統(tǒng)的可靠性高；相比方案A投資較少；相比方案A占地面積小；相比方案A后期維護的量和費用要少；相比方案A/B，投資最少；占地面積最小；后期維護費用最少；單STS模塊單點故障時影響面最??；系統(tǒng)可維護性高；改造過程不需中斷業(yè)務；改造后單機架用電可遠程監(jiān)控；缺點總體投資大；占地面積大；后期維護的量和費用高；STS設備形成新的單點故障點，STS數(shù)量越少邏輯位置越靠前，單點故障的影響面越大；系統(tǒng)可

16、維護性低；改造后機架不可遠程監(jiān)控；市電中斷后，電池后備時間短；STS設備形成新的單點故障點，STS數(shù)量越少邏輯位置越靠前，單點故障的影響面越大；系統(tǒng)可靠性、可維護性低改造過程需長時間中斷業(yè)務；改造后機架不可遠程監(jiān)控；市電中斷后，電池后備時間短；STS設備形成新的單點故障點多，邏輯位置靠最后，STS數(shù)量越（少）多，數(shù)量的增加致使設備故障率上升；可行性分析改造過程需長時間中斷業(yè)務，沒有足夠可用的物理空間，在本項目中實際不可行改造過程需長時間中斷業(yè)務，在本項目中實際不可行改造過程僅部分設備有計劃地短時斷電，可行、可控9、計算機負載對電源的要求性能指標計算機類負載的要求電壓穩(wěn)定精度+15%，-20%、

17、+20%，-35%波形失真度有效值峰值變化=穩(wěn)壓精度范圍三相電壓不平衡度5%頻率變化范圍+200%/-10%市電掉電時轉(zhuǎn)換時間（ms）10ITIT設備輸入電壓與時間設備輸入電壓與時間關系的參數(shù)曲線見右圖：關系的參數(shù)曲線見右圖：（IEC -62040-3 IEC -62040-3 規(guī)范）規(guī)范）10、STS數(shù)量和邏輯位置的選擇與比較11.111.1、機架式、機架式STSSTS電壓范圍為：180VAC到265VAC，實測切換時間小于8ms；8*4A輸出插座總和為16A），帶各分路過載保護功能；機架式安裝：2u*19*360mm；可自由編程在不同電源時每路負載是否輸出，帶網(wǎng)卡，具備豐富地監(jiān)控功能，采用

18、基于SNMP標準協(xié)議的遠程監(jiān)控軟件Web/Wap Server），支持window、linux等常用操作系統(tǒng)，并具備地圖索引功能； 11.211.2、機架式、機架式STSSTS電力接入方式類似機架式STS。其電壓范圍為：180VAC到265VAC，實測切換時間小于18ms；8輸出插座總和為16A），無各分路過載保護功能；機架式安裝：1u*19*180mm；帶網(wǎng)卡，無標準監(jiān)控軟件；1212、機架式、機架式ATSATS13、模塊化ATS和STS測試比較項目機架式ATS機架式STS切換時間同相位7-8ms0-7ms非同相位（相差120）13-15ms6-7ms反相位（相差180）13-15ms0-7

19、ms兩個獨立電源13-18ms0-7ms輸出過載控制8輸出口集中動作8輸出口分別單獨動作安裝方式19英寸標準機架，1u19英寸標準機架，2u結(jié)論：結(jié)論：只有只有STSSTS才能滿足計算機負載不斷電的自動切換參數(shù)需求才能滿足計算機負載不斷電的自動切換參數(shù)需求14.114.1、方案選擇及經(jīng)濟性分析：平安、方案選擇及經(jīng)濟性分析：平安不同方案的性能參數(shù)差異比較表內(nèi)容描述2（2+1）300UPS到機架，無自切（2+1）300UPS+AC+大型STS 柜（2+1）300UPS+AC+機架式STS（2+1）300UPS+AC+機架式ATS轉(zhuǎn)換時間無轉(zhuǎn)換0-8ms0-8ms8-16ms安裝簡易程度無需安裝電氣

20、布線安裝簡便、靈活調(diào)節(jié)可靠性單電源設備喪失2（N+1）功能單點故障點多、影響范圍大所有設備均受雙電源保護，模塊數(shù)量增多使單點故障率上升，單點故障影響范圍小安裝、維護的簡易程度不維護必須現(xiàn)場維護可拆卸更換、可離線維修方便維護和安裝較難于維護和安裝同步要求無雙路必須同步無需同步要求可擴展性無無可擴展性可擴展切換時間測試無無小于8ms10-18ms改造投資比較表費用周期按UPS設備8年的壽命周期計）14.214.2、方案選擇及經(jīng)濟性分析：投資、方案選擇及經(jīng)濟性分析：投資內(nèi)容描述2（2+1）300UPS到機架，無自切（2+1）300UPS+AC+大型STS 柜（2+1）300UPS+AC+機架式STS

21、（2+1）300UPS+AC+機架式ATS自切裝置費用0180300萬元200萬元190萬元UPS設備及電池580萬元290萬元290萬元290萬元主回路配電柜150萬元120萬元120萬元120萬元主材電纜180萬元150萬元180萬元180萬元新增場地及費用（5元/天.m2）占地135m2，租金200萬元0008年設備維護費144萬元110萬元90萬元90萬元4年電池更新費240萬元120萬元120萬元120萬元合 計1454萬元1090萬元1000萬元990萬元備注：UPS及電池100元/KVA.年；STS柜10000元/柜.年；STSATS模塊-100元/只.年改造前后產(chǎn)生的經(jīng)濟效益比

22、較表按現(xiàn)負載容量情況，一年度為計算單位）14.314.3、方案選擇及經(jīng)濟性分析：效益、方案選擇及經(jīng)濟性分析：效益內(nèi)容描述1、假設采用2（N+1）300UPS2、改造后（2+1）300UPS3、改造前（2+1）300UPSUps的輸出參數(shù)425kva、365kw、COS=0.85、THDI=17.1%（后端負載特性需求）Ups輸出負載率23.6%47%47%UPS效率85%（低負載率）90%73%UPS輸入THDI5%5%7.4%UPS輸入COS0.85（低負載率）0.90.72Ups輸入功率/472KVA（425kw）580KVA（420kw）Ups改造前后的電能損耗節(jié)約/以此為0作為核算基準

23、值，增則+，減則-+90萬kw.h（按市電補償COS=0.95計）空調(diào)能耗/198kw（實測300A）（環(huán)境溫度23-28度）310kw（實測470A）（環(huán)境溫度23-28度）空調(diào)節(jié)能/0+98萬kw.h空調(diào)能耗占比空調(diào)系統(tǒng)能耗功率（198kw）：UPS輸出的有功功率（349kw）=0.57結(jié)論 通過UPS設備改造前后系統(tǒng)效率的提升可節(jié)約電能約95萬kva.h（90萬kw.h），另含下走線拆除后空調(diào)能耗的降低112kw計，其機房年節(jié)約電能188萬度/年，節(jié)約運行資金154萬元/年（0.82元/kw.h）； 采用(2+1)300KVA-UPS+AC的模式相比采用2（2+1）300KVA-UPS雙

24、總線結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)模式，可節(jié)約擁有成本454萬元（能耗節(jié)約主要為(2+1)300KVA-UPS的空載損耗上，按單臺10kw計約26萬kw.h）；15.115.1、系統(tǒng)割接、系統(tǒng)割接-機架機架下走線方式在線改造為上走線方式的割接方案15.215.2、系統(tǒng)割接、系統(tǒng)割接-電力室電力室16、小結(jié) 目前，國內(nèi)建設的早期IDC機房基本上都到了設備更新的壽命周期，原有的單路供電結(jié)構(gòu)，用電效率低、設備故障頻發(fā)、安全系數(shù)不高等缺陷都或多或少地制約了業(yè)務的發(fā)展，本工程的有效嘗試，為類似的機房的改造提供了可借鑒的經(jīng)驗，同時也為 “低成本和“在線的實現(xiàn)途徑進行了有益的探索?？偨Y(jié)本工程，有幾個問題需要進一步思考：傳統(tǒng)的U

25、PS供電系統(tǒng)方案已經(jīng)走過了50年，為保障系統(tǒng)的高可用性，IDC供電系統(tǒng)設計建造的現(xiàn)狀和趨勢是：系統(tǒng)不斷復雜化，造成設備堆積、結(jié)構(gòu)臃腫，從而導致IDC機房的建設成本不斷攀升。但高成本和高投資并不等同于高可用性，所以在舊系統(tǒng)改造和新系統(tǒng)建設時，迫切需要我們?nèi)ヌ剿骱蛢?yōu)化新的建設設計方案；復雜的配電結(jié)構(gòu)和設備堆積致使設備效率難以再有效提高，在能源緊張和國家積極倡導節(jié)能減排的今天，需要在高可用性的基礎上探索有效的節(jié)能減排方案；雖然，不同的機房其建設和發(fā)展歷史不同，從而造成現(xiàn)有的IDC機房的供電結(jié)構(gòu)五花八門，難以標準化的現(xiàn)狀給系統(tǒng)的維護和改造帶來很大的難題， 但是探索新的供電結(jié)構(gòu)、配電方式等行之有效的改革

26、措施仍然是刻不容緩的！三、綜合體會、提問與討論三、綜合體會、提問與討論IDCIDC機房是一個綜合性的系統(tǒng)，系機房是一個綜合性的系統(tǒng)，系統(tǒng)中各分項間遵循統(tǒng)中各分項間遵循“木桶原理木桶原理”，保持綜合平衡是機房系統(tǒng)穩(wěn)定的保持綜合平衡是機房系統(tǒng)穩(wěn)定的前提；前提；各分項的自身元素也遵循各分項的自身元素也遵循“木桶木桶原理之說；原理之說；IDCIDC機房系統(tǒng)的安全性是以整個系機房系統(tǒng)的安全性是以整個系統(tǒng)之中各鏈條上的最薄弱點為計統(tǒng)之中各鏈條上的最薄弱點為計算基準的；算基準的；機房系統(tǒng)的建設投資、客戶定位機房系統(tǒng)的建設投資、客戶定位和經(jīng)營收益的中庸之道。和經(jīng)營收益的中庸之道。機房機房電力電力空調(diào)空調(diào)綜合監(jiān)

27、控綜合監(jiān)控及其他及其他1 1、IDCIDC機房綜合系統(tǒng)的體會 市電高低壓系統(tǒng)、后備柴油機組；市電高低壓系統(tǒng)、后備柴油機組；UPSUPS系統(tǒng)、綜合配電；系統(tǒng)、綜合配電； 2.2.各系統(tǒng)的容量配置、結(jié)構(gòu)組合、品牌選擇等均和系統(tǒng)各系統(tǒng)的容量配置、結(jié)構(gòu)組合、品牌選擇等均和系統(tǒng)運行的安全性、經(jīng)濟性相互制約；運行的安全性、經(jīng)濟性相互制約； 3.3.用戶的性質(zhì)和等級、工程建設部門、運行維護部門、用戶的性質(zhì)和等級、工程建設部門、運行維護部門、業(yè)務經(jīng)營部門等，各單位部門所站的角度不同，其所注業(yè)務經(jīng)營部門等，各單位部門所站的角度不同，其所注重的方向也各異；重的方向也各異； 4.4.所以，是否是最好的，不能站在一個角度評定，其最所以