金融数据中心备自投技术研究与实践

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FINANCIAL COMPUTER OF CHINA
IT PRACTICE
农业银行在上海建有国标A 级数据中心。

该数据中心采用双路市电供电模式，并配备400V 柴油发电机系统及2N 不间断电源系统，有效保障了数据中心安全生产运行。

然而，由于整体建设时间较早，该数据中心本部配变电系统中400V 开关柜在设计上仅有母联手动联络功能，当单路市电供电中断时，只能采取400V 开关柜现场手动母线联络操作方式完成切换，切换效率较低，且存在操作风险。

针对这一情况，农业银行数据中心开展低压开关柜母联备自投改造工作，实现低压开关柜母联自动联络，有效排除母联手动联络的电气架构风险隐患，进一步提升了应急切换效率，降低了运维操作风险。

一、低压开关柜母联备自投改造思路
备自投装置即备用电源自动投入装置，是在工作电源因故断开后，能自动而迅速地将备用电源投入到工作或将负载切换到备用电源上，从而使负载不至于停电的一种自动装置。

当前，金融数据中心多采用低压母联备自投方式，即正常情况下低压母联分段供电，母联开关断开，两个工作电源分别供电、互为备用。

而当单个电源发生失电等异常情况时，母联开关自动闭合，由备用电源给两段母线同时供电。

经过前期充分调研，农业银行数据中心
金融数据中心备自投技术研究与实践
摘　要：随着数据中心业务的不断发展，金融数据中心对电力的需求和依赖程度也不断增强，不间断供电和供电的高可靠性成为金融数据中心研究的重点。

农业银行数据中心通过加装先进的成套微机式母联备自投装置，实现低压侧母联自动联络功能，显著提升了数据中心供配电系统低压母联切换的可靠性和自动化程度。

关键词：金融数据中心；自动化；微机式备自投；架构升级
中国农业银行数据中心林宇天郑匡庆刘承昊王爱萍
对市场上的电磁式备自投、PLC 式备自投、微机式备自投进行综合比较，最终将低压开关柜母联备自投改造选定为通过加装成套微机式备自投装置的方式实现。

成套微机式备自投装置由一次MT 型框架执行断路器、融合适配器、二次控制器及连接线共同组成，具有以下特点和优势：
一是微机式备自投相较于电磁式备自投、PLC 式备自投有接线少、接收信号多、通过软件进行逻辑综合判断等特点，在很大程度上降低了备自投装置调试检修难度，也很好解决了触点配合不佳以及备自投拒动、误动的问题，提高了备自投正确动作率，使备自投的实现过程更接近理论情况。

二是采用了MT 型智能框架执行断路器。

断路器本身可以充当装置的数据采集单元，并进行数据处理。

在此模式下，一方面，备自投装置无需再安装模拟量输入系统，节省了互感器板，也使接线更加简单；另一方面，因为备自投装置无需进行数据处理工作，可大幅减轻备自投装置的CPU 负担，使CPU 性能更好、控制速度更快。

三是操作简单、维护方便、指示清晰、安全可靠。

装置人机界面友好，能清晰显示系统内各开关状态、自动/手动模式状态、告警情况等；同时，对硬件和软件都有自检功能，一旦发生故障即可发出告警信号，并在
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日志中保存告警信息，以便于后续辅助诊断故障原因；此外，在安装完毕后几乎不用调试，即便出现故障也可快速更换部件模块，大大减轻了运行维护工作量。

四是采用了机械联锁、电气联锁和逻辑锁结合的“三联锁”保障机制。

该装置可通过三锁三钥匙、缆绳联锁、连杆联锁等方式实现机械联锁，并通过适配器采集每个开关的分合闸状态，确保在自动状态下不会出现合环短路风险，以及通过控制器内置的联锁逻辑，对不符合常规的逻辑指令拒绝执行。

二、低压开关柜母联备自投动作策略
经过严格验证，整套装置表现出较强的环境适应性和抗干扰能力，母联备自投动作策略如图1所示。

在此模式下，当双路市电正常时，Q s1合闸、Q s2合闸、QTIE 分闸，以此为初始状态。

若此时S1市电正常、S2市电异常，则S2开关短暂延时后分闸，母联开关短暂延时后合闸，从而完成自投动作，母线联络成功。

此后，当S2市电恢复，母联开关短暂延时后分闸，Q s2开关短
暂延时后合闸，完成自复动作。

同理于S1市电异常、S2市电正常。

低压开关柜母联备自投改造完成后，数据中心电力系统架构实现整体升级（如图2所示）。

当出现单路市电供电中断等情况时，母联备自投根据策略动作，可迅速自动将下级负载切换到另一路市电电源上，保证下级计算机设备双路供电，并且当单路市电供电中断时，采取备自投动作先于后备柴发系统启动策略，大大减少了后备柴发系统的启动次数，下级UPS 放电时间也从原来的分钟级缩短为秒级。

此外，在电力切换、开关柜设备检修等运维场景下，还可将备自投装置调成手动模式，并在控制器面板上一键式完成所有倒闸操作，做到省时又可靠。

总体而言，金融业数据中心属于一类负荷中的重要负荷，对供电可靠性要求极高，除采用双路电源供电外，还配备有应急电源系统、不间断电源设备等，整个电源系统控制逻辑非常复杂，常规的备自投装置很难充分满
足供电要求。