摘要：廣播電視網絡數據中心承擔國家廣播電視骨干網絡、有線電視、廣播和數據寬帶的傳輸業務，是第四大網絡運營商，對網絡的安全和廣播電視的播出有很高的要求，本文從廣電行業的信息安全傳輸和播出的角度，探索和構建數據中心供配電系統建設的安全架構。

　　關鍵詞：安全播出;可靠性;數據中心

　　供電方向論文范文：基于配電自動化的供電可靠性研究

　　摘要：隨著互聯網技術的廣泛使用，各種用電設備相繼被發明，例如：電飯煲、洗衣機和計算機，電器成為人們生活、工作必不可少的工具，電能逐漸成為人們日常使用量最大且范圍最廣的能源之一。隨著經濟的進一步發展，人們生活質量水平不斷提高，用戶對電能的供電可靠性的要求變得更為嚴格。

　　一、引言

　　二十一世紀是信息化的時代，在云計算、大數據、物聯網、云媒體等技術和應用的推動下，數據中心建設呈現出蓬勃發展的態勢。數據中心的運行離不開基礎設施的保障，一旦數據中心的基礎設施出現故障可能帶來大范圍的影響。數據中心的基礎設施系統龐雜，涉及到風水冷電、消防、網絡、安全等多個專業，但供配電系統是關鍵，是核心，是保障數據中心運行的基礎。本文從江蘇有線三網融合樞紐數據中心安全播出的角度，探索和構建數據中心供配電系統建設的安全架構。

　　二、國家對安全播出的要求和三網融合樞紐數據中心的定位

　　廣播電視網絡是國家重要的網絡,承擔有線電視、廣播和數據寬帶的傳輸業務，國家廣播電影電視總局頒布了《廣播電視安全播出管理規定》62令、《安全播出事件事故管理實施細則》，對電視信號的傳輸安全提出嚴格的規定和要求，按照《廣播電視安全播出管理規定》安全播出年度運行指標應滿足：三級，停播率W180秒/百小時，即可用度m99.95%;二級，停播率W60秒/百小時,即可用度M99.983%;一級，停播率W3秒/百小時,即可用度M99.992%。

　　江蘇有線三網融合樞紐數據中心承擔國家有線網絡在華東國干網節點，為全省2700萬用戶提供有線電視的播出，為省內數十萬用戶提供互聯網寬帶，為數千家金融、醫療、公安、教育和企業單位提供業務數據網絡的服務，對安全性、可靠性和可維性提出更高的要求。按照國家廣播電影電視總局《廣播電視安全播出管理規定》的要求,江蘇有線三網融合數據中心定位為：建立高等級、高可靠性、綠色和可持續發展的數據中心;打造廣播電視、通信、互聯網三網融合的綜合平臺;打造立足江蘇面向全國有線電視運營的廣電網絡產業基地;打造國家廣電骨干網傳輸、交換、分發和廣播電視內容集成的樞紐中心。

　　三、如何構建江蘇有線三網融合數據中心電的安全架構

　　江蘇有線三網融合數據中心，總建筑面積約40000m2,分為地下一層，地上四層。地下一層為冷凍水制冷機房和柴發機房，地上四層為數據中心機房，每層設置8個模塊機房，共計40個機房;設計機柜總數5000個。1000m2的業務監控大廳、1個動力環境和消防控制監控中心，總的電力容量為32MW,分兩期建設，其中一期為24個機房，容量18MW,二期為16個機房，容量14MW0數據中心按照《數據中心設計規范》GB50174-2017A級機房設計，其配電系統按照高標準、安全、可靠的原則設計，采用2N雙總線冗余設計，配電系統可靠性為99.998%,其安全冗余架構如下：

　　3.1供電系統的安全等級劃分

　　根據國家廣電總局的要求和自身的定位，按照《數據中心設計規范》的要求，分析數據中心建設對不同種類負荷供配電系統可靠性要求的不同，對配電系統進行以下的等級劃分。一級負荷：機房IT負荷供配電設備、連續制冷系統、機房監控系統、消防供電系統、應急照明用電、冷源設備以及機房區日常照明。其中：IT供配電系統設計參照國標A級的高可靠性配電系統標準，使用的2N配電方式，并通過雙路進線電源相互備份，滿足進線電源無單點故障的要求。

　　連續制冷系統用于保證數據中心在市電故障、柴油機未啟動時仍有足夠的制冷能力，在數據中心的整體可用性中發揮著至關重要的作用，使用UPS為冷凍水系統的水泵、機房內精密空調風機供電，并設置冷凍水蓄冷池。機房空調正常情況下由市電供電、油機保障，在市電和油機失效時，有UPS保障，以提供機房機柜的制冷。機房監控系統為整個數據中心重要的操作、維護與管理平臺，其配電系統應能保證在市電斷路時，系統仍能正常使用，因此由UPS為其供電。消防供電系統主要為消防設備、消防報警系統、消防聯動控制設備提供配電。

　　按照國家相關規范，其用電等級屬于一級負荷，應使用雙路市電供電，并由柴油發電機保證其電源供應的不間斷性。機房應急照明應保證機房等重要區域在異常狀況下保持正常運行的照明能力，使用EPS電源供電，并保證疏散指示照明配備90分鐘后備電池，保證停電后，機房照明系統仍可使用。機房重要動力供電主要指為冷凍站冷水機組、水泵、1T機房、UPS機房空調設備提供供電，包括機房精密空調、機房消防排煙系統及其他與機房環境相關的動力設備的供配電系統，該類系統可以接受因為市電故障所引起的關機重啟，不需要使用UPS進行不間斷供電，但必須使用柴油發電機后備，以保證供電鏈路故障或市電缺失階段仍然可用。二級負荷：非關鍵動力系統、日常維護、維修和照明系統用電。機房維護用電需要在市電缺失階段保證同樣可用，以實現該階段內的系統故障維護。

　　3.2外部市電安全保障

　　數據中心設計設立4個KB所，按照全冗余設計，雙回路的市電自不同變電站市電，兩路市電分別來自光華變和西崗變，共8個回路。一期引入4路10kV市電，每路lOOOOkVA,總容量為40000kVA,實現外市電單路滿載的全冗余安全備份。確保數據中心外部市電接入的可靠性和安全等級，外部兩個變電站至三網融合樞紐數據中心的距離分別為600m和3km。

　　3.3自備發電機

　　為了進一步提升供電的可靠性，應對外部市電突發大面積的停電發生，三網融合樞紐數據中心另配備備用功率2000kW的10kV自備發電機17臺(其中一期9臺，二期8臺)，在市電發生停電時，啟用發電機給數據中心供電。

　　3.4冗余的中低壓配電架構

　　江蘇有線三網融合樞紐數據中心一期共設置了2個KB所、10個低壓配電室，釆用2N的冗余架構，每個KB所分別引入光華變和西崗變的10kV市電，并設有中壓的母聯裝置，實現10kV中壓的互聯互投。確保一路中壓停電或故障或常規檢修時，另一路市電提供后端的供電。一期配電系統共設計了20臺1600kVA干式變壓器，每個低壓配電室安裝兩臺變壓器，取自兩路不同的10kV外電，兩路低壓系統之間均可以實現低壓互聯互投，確保一路中低壓停電或故障時，另一路市電提供后端的供電，柴發、中壓和低壓配電系統的冗余架構。

　　3.5UPS電源系統

　　國家有線網絡的骨干線路、全省有線電視安全播出和信息傳送是江蘇有線三網融合數據中心的核心業務,在建設中對IT的設備和部分關鍵設備配置了UPS的保障。同時根據運行系統的重要性對UPS的配置采用了2N(N=1)、2N(N=2)、2N(N=3)、2(N+1)的組合方式，在提升可靠性的同時，兼顧投資平衡。

　　(1)2N(N=3)組合方式安全播出和信息傳送是三網融合數據中心中心的核心業務，因此在UPS系統的設計中釆用了2N(N=3,2+1)的組合配置,3臺UPS并聯，其中1臺是冗余備份的UPS,提高供電的可靠性。(2)2N(N=2)組合方式對營運的計費、客服、等重要的系統，UPS采用了2N組合方式N=2o(3)2N(N=1)組合方式其他的系統采用了2N(N=1)的UPS組合方式。

　　3.6空調配電的保障

　　三網融合數據中心空調系統采用高效的離心冷凍水機組、冷凍/冷卻水泵、冷卻塔。為了滿足空調系統在應急情況下的機房環境溫度的保障與UPS后備的時間保持一致，除了設置的蓄冷罐外，對冷卻水泵和末端精密空調增加了UPS的供電保障措施。與UPS后備15分鐘后備時間相匹配。

　　(1)末端空調的配電保障數據中心末端的精密空調的供電安全保障采取兩種方式：①應急情況下UPS供電機房末端精密空調在正常運行時,采用市電供電，在市電中斷時通過ATS自動切換到UPS供電。②同一組空調的配電來自不同的配電系統數據中心每個模塊化機房設計了6臺末端精密空調，將每個模塊化機房的6臺末端精密空調分為兩組，1、3、5的末端精密空調配電來自配電房1,2、4、6的末端精密空調的配電來自配電房2,兩個配電房在距離和防護上做了嚴格的物理隔離。其目的是為了防止配電房的突發事件(如火災)引發電力中斷，確保在這種突發的情況下，有一半的末端精密空調工作，繼續維持該機房的制冷，延長機房溫升的時間。

　　(2)冷凍水泵的供電保障冷卻水泵正常運行時，UPS運行在ECO的模式，實際上采用交流直供的經濟運行模式，當市電中斷時自動由UPS接管，保持冷卻水泵的持續運行，不僅是滿足應急保障的要求，同時達到節能效果。

　　3.7數據中心2N供電系統的物理安全保障架構

　　江蘇有線三網融合數據中心供電不僅采用2N配電的架構設計，同時在建筑平面布局上充分考慮到配電系統物理安全，一期不僅設置了2個獨立的KB所，同樣在每層樓設置了兩個配電房，將2N的配電系統分別安裝在各自獨立的配電房中，在一個配電房發生重大的突發配電中斷事件時，另一個配電房繼續給模塊化機房的IT設備和空調設備供電，確保業務連續性。

　　3.8接地系統

　　有線網絡承載廣播電視信號的接受和發送，需要做好廣播電視信號接受和傳輸中的抗干擾，對傳輸的信號有特殊的要求，因此在數據中心機房的供配電設計中，接地系統的設計占有重要地位，因為它直接關系到供電系統的可靠性、安全性以及信號傳輸的質量。針對廣電工程類的數據機房，《廣播電視工程工藝接地技術規范》GY/T5084-20U對接地系統提出了具體的要求，有線前端及傳輸網絡機房釆用綜合工程工藝接地系統的聯合接地方式，為了避免其它接地引出點接地電流對廣播電視工藝接地的影響，工藝接地引出點以上的工藝接地部分與建筑物其它接地系統相對獨立相互絕緣。

　　工藝接地點至少引出2根，接地引出點接地電阻應小于0.50»為此，此項目數據中心接地根據規范要求，分為大樓聯合接地和專用的工藝地，其中工藝地網和大樓地網在地下是相通的，工藝地網框架為30x30m,工藝水平接地體采用直徑為25mm的實心銅質材料組成網格狀鋪設，網格采用6x6m;工藝垂直接地體采用2.5m長，直徑為35mm的銅棒打入地下。先經過實測，接地電阻小于0.50,符合規范要求。工藝設備電源進入機房后，將電源PE線轉換為工藝地線。

　　3.9完備的DCIM監控系統

　　數據中心作為企業的信息中心樞紐，承載著企業信息化的服務。然而,電源作為數據中心的基礎要素之一,斷電或低質量供電都是造成數據中心IT設備停機的一大因素。如何對數據中心電源系統進行智能化管理和維護,以確保數據中心服務器和IT設備以及其它硬件持續安全運行，在建設中設計和安裝了一套DCIM系統，全面監視數據中心的中壓、低壓、UPS、精密列頭配電、空調等系統運行狀況,實現監控可視化、管理流程化，提高運維智能化的能力和水平。

　　四、結束語

　　供配電系統是數據中心最重要的基礎設施，一方面從數據中心建設初期做好統籌考慮和全面規劃，并根據數據中心業務保障和對供電可靠性的要求，在供電電源選擇、供配電系統布置、供配電系統結構和形式等方面采取相應的技術措施。另外一方面做好后期的運維進一步提升安全運行能力將貫穿數據中心運行的生命周期。