关于数据中心机房UPS系统扩容改造的探讨

王彩杰

摘要：以上海某三甲医院数据中心机房UPS系统扩容改造为例，从改造目的、方案设计、现场环境、切换步骤等方面，叙述UPS系统扩容改造过程中的注意事项，以保障切换过程中设备和业务的安全。因此前期现场勘察、技术方案衡量、流程步骤规划等准备工作是非常重要的。

关键词：数据中心;UPS;扩容;改造

中图分类号：TP311文献标识码：A

文章编号：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

隨着医院业务的蓬勃发展，对信息化应用的逐步深入，数据中心机房UPS系统将变得至关重要。数据中心机房UPS系统扩容改造风险系数、复杂系数非常高，为解决数据中心机房UPS系统的高可用性，结合上海某三甲医院数据中心机房UPS系统扩容改造的案例，从实际扩容改造过程和经验的角度，简要分析和探讨扩容改造的过程及问题的解决。

1 扩容改造UPS系统前期勘察

医院数据中心机房为2011年建设，UPS系统由2台K品牌低频UPS三进三出、并机输出，后备电池为2组各32节12V100AH。UPS负载分别已超50%，且UPS输入配电柜无应急维修旁路。（如图1所示）

若其中1台UPS损坏，数据中心机房负载压力将会瞬间转移至另1台UPS，负载超出100%而造成UPS系统宕机、机房业务设备停机，造成数据中心机房安全事故，给医院信息化业务带来极大影响。

考虑到UPS系统目前存在问题、用电需求，为满足医院业务的发展，故需对现UPS系统进行扩容改造。

2 扩容改造UPS系统改造思路

数据中心机房UPS系统改造的主要目的是增强设备电源供电的可靠性和安全性，有效延长数据中心机房的整体使用寿命。与新建机房不同的是UPS系统扩容改造必须在不影响现有设备安全稳定运行的前提下进行。整个UPS系统扩容改造工程风险大、难度高、涉及面广[1]。

原UPS系统为2台并机输出，机柜2路PDU都为同1路电源，无法做到冗余。为保障改造后的UPS系统更加安全稳定，新增1台输入柜电柜、1台输出配电柜，2台K品牌低频系列UPS三进三出、并机输出，组成独立一套UPS系统，与原有UPS组成完全独立的“双母线”冗余系统，也就是说每个机柜内的2个PDU取自2套完全独立的UPS系统输出，这样即使出现1套UPS系统完全宕机的极端情况，另1套UPS系统也可独立承担整个数据中心机房的不间断安全运行，为机房的安全性提供了有力的保障，大大降低了扩容改造风险[2]。（如图2所示）

3 扩容改造UPS系统准备工作

1）为了防止UPS系统切换过程发生突发事件，检查所有机柜设备是否为双电源供电，若为单电源设备，选择合理时间切换至STS设备（静态转换开关）。

2）机柜业务等级划分可根据业务的轻重缓急和影响范围划分4个等级：一级（影响全院业务、不能停机、制定应急预案）、二级（影响部分科室业务、可停机、制定应急预案）、三级（影响范围小、可停机）、四级（不影响、可停机）。

3）UPS系统扩容改造为新增一套UPS系统与原UPS系统互为冗余，因此需向后勤部门申请新增2条市电电路，且分别来自不同母线。

4）UPS系统扩容改造实施空间及后期维护搬迁、管线走向、承重架安装等因素，因此需对UPS系统安装位置进行合理规划。

4 扩容改造UPS系统改造流程

1）新增UPS系统中UPS3＼4输入配电柜电缆：常用电及备用电总电缆安装;UPS3、UPS4主路输入安装，UPS3＼4应急维修旁路输入电缆安装。

2）新增UPS系统中UPS3、UPS4主机电缆：UPS3、UPS4主路输入电缆安装、电池输入电缆安装、输出电缆连接安装。

3）新增UPS系统中UPS3＼4输出配电柜：UPS3、UPS4主路输出电缆安装，UPS3＼4应急维修旁路输出电缆安装，机柜PDU电缆安装，机柜PDU电缆（机柜端）工业插头安装。

4）为保障新增UPS系统上线后的安全性、可靠性，需对UPS3、UPS4主机拷机：闭合常用电、备用电总空开;UPS3＼4输入配电柜内，闭合输入总空开;UPS3＼4输入配电柜内，闭合UPS3、UPS4主路输入空开（应急维修旁路空开保持断开状态）;UPS3、UPS4开机（闭合UPS3、UPS4电池空开）并测试;分别闭合UPS3、UPS4输出总空开对UPS主机进行拷机，机柜内可加载测试设备，持续24小时拷机测试，查看UPS3、UPS4主机运行状态无异常后，方可进行UPS系统机柜切换。

5 扩容改造UPS系统机柜切换注意事项

1）根据各机柜用电负载量及机柜等级进行评估，采用最小用电负载量或四级机柜依次进行切换，主要作用是保障UPS1、UPS2单相负载的稳定性和影响风险最小。最小用电负载量或四级机柜切换完成后，观察UPS系统的运行状态是否正常稳定，方可对大负载或高等级机柜进行切换。

2）考虑大负载或高等级机柜切换的安全性，可采用第三临时供电设备过渡切换，如不经过第三临时供电设备过渡，切换时机柜内第1路PDU将断电，此时所有设备负载都将转移至第2路PDU，第2路PDU负载瞬间将达到峰值或过载而跳闸，风险极大。因此采用第三临时供电设备进行过渡切换，依次将机柜内第1路PDU插头至第三方供电设备后，将此路PDU进行断电切换，待切换完成后，检查此PDU供电是否正常，方可将第三方供电设备上的插头再依次切回。

3）UPS系统扩容改造之后，设备供电是否安全平衡地切换到UPS系统是否个扩容改造的最后一步，也是最关键的一步[3]。在UPS系统切换之前，要进行严格、彻底的检查和检测，以确保电源电压、相序等正确。整个切换过程需要进行方案的编写、分析、论证，并做好风险控制措施，确保UPS系统切换过程快速、安全、稳定[4]。

6 总结

医院数据中心机房UPS系统扩容改造的实施工作历时近两周，加上前期现场勘察、准备工作的时间，共2个月。通过院务处、信息科、UPS厂家等多个单位部门参与，一天两夜完成扩容改造工作。经过此次扩容改造工作，主要解决两个方面问题：UPS系统从单一系统转换为主备冗余系统;新增UPS系统应急维修旁路，便于安全地对UPS系统进行维修拆除。此次扩容改造工作从前期现场勘察、方案拟定到后期实施，进行了多次详细的过程模拟，制订了总体工作进度、应急预案等，切换步骤一步一流程图纸，最终平稳安全地完成切换过程。

参考文献：

[1] 樊金巧.中心机房配电系统改造[J].软件导刊，2007，6（21）：40-41.

[2] 范向東，孙恒，侯斌.浅谈机房UPS系统升级改造工作[J].中国数字医学，2017，12（10）：42-44.

[3] 高春荣，胡君，刘建立.谈数据中心机房配电系统设计及施工[J].山西建筑，2012，38（10）：143-144.

[4] 代斌.数据中心机房配电系统改造分析[J].信息与电脑（理论版），2018（2）：1-2，11.

【通联编辑：梁书】