APC 32K N+1英飞整体解决方案.docx
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APC32KN+1英飞整体解决方案
信息机房基础设施
APC英飞整体解决方案
2008年11月
目录
第一章总体方案设计原则2
1．中心机房设计原则2
2．中心机房设计思路---APCNetworkCriticalPhysicalInfrastructure3
1）NCPI介绍3
2）如何进行NCPI设备的投资4
3）英飞集成系统简介（InfraStruXure）介绍5
4）InfraStruXure特性6
第二章APC英飞集成系统--------电源部分7
1、系统简介7
2、机房电源APC英飞ISX32KW/KVAN+1系统基本配置9
3、设备物理参数10
4、UPS电气安装参数10
5.电力室综合供电系统配电图和UPS配电分区管理示意图11
6.ISX供电系统监控解决方案11
7、系统的主要组成以及功能介绍12
8、施工进度计划14
9、用户培训计划15
10、需业主配合的工作16
11、ISX系统UPS电源部分技术指标16
附录A：
可用性及可靠性说明18
附录E部分APC英飞用户21
第一章总体方案设计原则
1．中心机房设计原则
机房的设计、布局不但需要考虑计算机设备的安装使用方便、管理容易、安全可靠等各方面的因素，还需要考虑到今后的发展，须为各个系统预留出足够的余量，机房总体设计建设水平达到国家有关规范的优良水平。
因此，要求在计算机房的设计中，应坚持以下原则：
1.可靠性原则
应具有可靠稳定的电力、空调供应，确保电力及空调供应的连续性，保障整个网络系统的安全运行。
特别是在电力设计上，要考虑不间断电源UPS的冗余性和可用性原则。
因此电力系统中的UPS及输出配电要求必须为模块化、热插拔技术的产品。
2.先进性原则
计算机机房应采用国际先进的设备和技术，适应现代计算机发展的需要。
同时，对室内设备包括空调机系统、UPS配电系统等设备运行情况进行有效管理。
电力系统应具有在线维护的功能。
3.灵活性原则
考虑到未来不断发展的需要及投资效益，在计算机机房面积、电力供应、空调容量、通讯点数等各个方面都应预留合理的余量及可扩充的灵活性，使计算机机房的投资及今后的发展都得到可靠的保障。
UPS系统及输出配电能够便于扩容，以满足未来可能的扩容需求。
4.安全性原则
计算机机房的安全性原则，不但体现在具体的保安措施上，更体现在计算机数据的安全性上。
因此，在计算机机房规划、设计、建设过程中，除加强一般性的保安监控措施外，特别要考虑数据的保存，传输的安全。
2．中心机房设计思路---APCNetworkCriticalPhysicalInfrastructure
1）NCPI介绍
随着数字化的语言、文字、图像等信息产品的迅速普及，网络传输中数字接口的接入网技术的成熟，将电信网、计算机网和广播电视网融合为一的“三合一”工程已进入实质性运作的阶段。
在这个变化中，电源保护也经历了由点到面的转变，以及从对硬件和数据的保护扩展到对整个网络可用性的保护过程。
为了适应这种变化的需要，UPS供电系统也就变得越来越复杂。
使用者在设计和构建UPS供电系统过程中，以及在长期地使用维护中发现，UPS设备仅仅是整个系统的一个核心环节，供电系统设计的合理性，以及系统中其它环节和设备的质量，不仅会直接影响系统的可用性和供电质量，同时还直接或间接地影响了UPS设备运行的可靠性。
美国可用性研究中心在2002年提出了NCPI（网络关键物理基础设施）的概念。
NCPI（NetworkCriticalPhysicalInfrastructure）是机房中与IT系统紧密相关的、关键的一部分，是由电力、空调、机架、管理、服务组成的系统（机房的另一部分是其他非关键设备，如地板、天花、照明等）。
美国可用性研究中心将可用性界定为四个层面的工作，从人员管理的可用性，到工作流程的可用性，到IT信息技术的可用性，而最基础的一层是网络环境的可用性，这第四层就是NCPI所包含的范围。
NCPI是第一次以系统性的思维方式、系统性的研究方法去看待IT基础设施，同时，它也为学术界、提供商、用户提供了一个标准，来指导他们的规划、设计、实施、维护、管理及评估行为。
NCPI包含5个关键子系统：
机架支撑、电力供应、空气调节、系统管理、服务。
随着信息技术的发展，NCPI的内容也将不断发展，也就是凡是与网络环境可用性有关的环节都将被包含在NCPI中，NCPI将成为所有网络赖以生存的基础。
2）如何进行NCPI设备的投资
随着IT泡沫的破灭，全球的经济环境变得越来越不可预测。
尤其是美国911事件以来，越来越多的用户开始摈弃“一次到位”的投资方式，而趋向于“边成长，边投资”的投资方式。
通过分阶段投资，随市场变化扩充电力基础设施容量，规避投资风险，减少因不确定性而产生的投资浪费，保证企业的优化投资和不断发展。
目前业界已经出现拥有模块化组件结构的NCPI系统，使用户“边成长、边投资”成为可能。
电源系统的模块化设计以及集成了配电、布线部分并以机架为单元的积木式设计，使该系统可以方便扩容，从而使其容易地适应用户在业务的不同发展时期，对业务需求与成本控制的权衡。
3）英飞集成系统简介（InfraStruXure）介绍
早在1999年，APC公司就专门建立了一个由UPS技术专家、工程项目专家、计算机网络专家组成的研究小组，花了18月的时间，实地走访了全球300余家数据中心用户及技术顾问公司，调查了数据中心的设计人员、用户端的运行维护人员、中层管理人员、高层管理人员对UPS及供电系统的实际需求，结果发现：
用户不只是关心UPS本身的电性能指标及可靠性，更关心整个供电系统的可靠性及可用性；不只关心供电系统，还关心支持整个数据中心业务的物理基础设施；不只关心物理基础设施的日常运营，还关心设备投资的短期、长期回报率及投资风险。
在对全球数百家用户18个月的调查中，APC将数据中心用户需要解决的问题总结为五大方面：
生命周期成本、可用性、可适应性、可管理性和可维护性。
APC公司从以上的调查结果中认识到，由于UPS业界普遍将着眼点集中在UPS本身的电性能指标和可靠性上，从而使现有的UPS供电方案不能适应当今数据中心业务发展的需求。
国内一位UPS学术界的权威人士称这种情况是“实验室技术与现场运用技术的脱节”。
APC公司是业内第一个认识到这种需求与供给的矛盾，并采取行动的公司。
基于对用户需求更全面的认识，APC公司于2001年底在北美、2002年10月在中国大陆推出了全球第一款基于NCPI理念的具体产品――InfraStruXure（英飞集成系统），它很好的解决了数据中心用户面临的问题。
InfraStruXure是一种集成了机架、制冷、电源、管理与维护的系统，是迎合网络关键物理基础设施需求变化的开放性、可自适应、可集成性结构，其开放性（Open）、可自适应（Adaptable）、可集成性（Integrated）所组成的OAI标准也将成为未来NCPI的标准。
InfraStruXure弥补了传统的支持IT设备的电源、制冷设备在技术上与先进的IT设备之间的差距，为整个IT系统提供了高可用、伸缩自如的网络环境。
InfraStruXure采用模块化、预先设计标准组件的方法，将基本电源和管理元件集成到一个灵活的、易于使用的标准模块中，帮助减少复杂的电源安装过程，使IT管理者能够通过选择不同的标准化组件创建定制化解决方案，不仅保证了方案的可靠性、经济性、可预见性，也能通过完全的定制解决不同用户的具体问题。
它不仅包含了UPS，还包含了电力系统的基础组件：
机柜、配电单元（PDU）、环境检测设备、以及动力电缆和数据电缆布线，用户购买InfraStruXure后，不需要再去单独考虑机房的布线、配电等等问题，因为完整的构建方案使得安装的过程变的简单清晰，从而加快了系统装配的速度、减少了UPS和关键负载之间的故障点，整个电力系统的可用性明显提高。
该产品既能适应当前的需要，又能随着未来的需求不断升级，边成长边投资，最大化的降低了投资风险。
4）InfraStruXure特性
开放性：
1．UPS状态信息的开放性：
提供各种物理接口并遵从常见通信协议。
2．UPS输出接口（配电）的开放性：
即可为用户提供专用的机架式电源排插，又为用户留有自行接线的端子。
3．机柜物理结构的开放性：
与全球各大品牌的服务器兼容；
4．维护技术的开放性：
操作的简易化设计使用户可以轻易地掌握系统的运行和维护。
InfraStruXure的开放性即为与其他用户系统的集成提供了可能，又降低了设计、施工、维护费用。
适应性：
1．电源系统的模块化设计，使其可以方便扩容，从而使其容易地适应用户在业务的不同发展时期，对业务需求与成本控制的权衡。
2．高功率密度设计，可以使其适应更小面积的IT机房。
3．以机架为单元的积木式设计以及布线的上走线设计，可以使其各单元不规则的摆放并可轻易的移动，可以适应各种形状的房间和频繁的搬迁（如户外演出等）。
集成性：
1.多种部件的集成。
与多家供货的集成方案相比，一家供货的集成方案的部件之间的配合程度更高，整体可用性更高。
2.软件（管理软件）与硬件（各部件的物理设备）的集成。
InfraStruXure的管理软件可以检测到各个重要部件的工作状态与数据，如UPS状态、配电柜电流、电源排插电流、机架温度和湿度、空调运行状态以及机柜柜门的开关状态等。
3.产品与服务的集成。
用户在购买产品方案的同时可以得到多种专业的技术服务，例如系统的设计与布局、安装与调试、现场培训、售后服务等。
目前InfraStruXure系统已经被全球财富1000强中的100多家公司所采用，在中国也已经在电信、金融、制造、政府等各个行业有了广泛应用。
第二章APC英飞集成系统--------电源部分
1、系统简介
在本次信息中心机房项目中，我们设计使用英飞供电解决方案来保护整个计算中心内的不同设备。
APCInfraStruXure整机采用模块化热插拔技术。
模块化结构可以使得系统结构更加清晰，降低系统的复杂度，提高系统的可靠性；模块化热插拔技术可以使得系统的配置随需要任意调整。
例如，模块化结构减少了备件的数量，避免购买大量备品备件，浪费资金；模块化结构大大降低了设备维修时间，不需要UPS厂商专业工程师，就可以及时排除故障，保障系统的连续运行；一个功率模块发生故障，只会影响10KVA的功率输出，其他模块仍然可以正常运行，普通UPS将会影响到总输出；模块化结构可以实现单机冗余，且冗余度可以随负载量的变化自动调整，其可用性要高于两台普通UPS并联；模块化结构在IT设备上已被广泛使用（如：
小型机、大型机），这种结构是各种设备发展的方向。
传统电源系统与ISX电源系统比较表
生命周期成本
传统电源系统
ISX电源系统
优化投资和空间
无
有
加快装配速度
无
有
较低的服务成本
无
有
细化电源支出/优化内部结算
无
有
战略和失误决策有效退出
无
有
适应性/可扩展性
降低设计复杂系统的风险和资源
无
有
轻松应付负载的不断变化
无
有
适应不断变化的需求
无
有
解决断路器数量和质量问题
有
有
适用性
减少人为故障
无
有
减少单故障点
无
有
减少大面积断电
无
有
减少谐波
无
有
可管理性
管理输出
无
有
监控负载端电源状态
无
有
复杂的断路器和电力线管理
无
有
提供预测故障分析
无
有
可服务性
降低平均维修时间
无
有
降低系统负载性
无
有
避免带电操作
无
有
避免供货商推诿
无
有
电源系统设备特性
UPS
传统集中式电源系统
ISX电源系统
模块化设计，易于安装与服务
无
有
可升级式节省资源及延长寿命
无
有
电池
模块化设计，易于安装与服务
无
有
安全最接近负载的高可靠性
无
有
变更设备安装位置不影响安全稳定运行
无
有
配电
适应负载对断路器数量与容量的变化
无
有
机架式设计便于安装
无
有
维修旁路
无
有
便于安装
无
有
旁路与UPS主机互锁，减少认为操作失误
无
有
智能控制
UPS智能模块冗余
无
有
包括配电以及电池等整个电力系统的智能监控
无
有
工程量
减少施工时间
无
有
减少施工复杂性
无
有
简单工具安装
无
有
2、机房电源APC英飞ISX32KW/KVAN+1系统基本配置
计算机机房目前需要重点保护的设备有服务器、磁盘阵列、交换设备、网络设备等，规划实际负载测算为小于30KVA左右。
该方案在可用性方面考虑，使用1套ISX32KW/KVAN+1电源系统保护所有当前负载。
InfraStruXureB型方案中，每个电源模快为16KVA，目前的负载情况下，ISX具有N+1冗余，保证99.999%高可用性。
由于ISX电源系统采用模块冗余化设计，负载由多个16kVA的功率模块均担，当有一个模块故障时，相当于多机并联冗余系统中的单台UPS故障。
由于增加了一个16KVA功率模快，具有N+1冗余，具有双机并联冗余的特性。
同时系统可以实现在线扩容升级，最大到48KVAN+1。
APC公司的ISX的产品系统结构和功能不仅具有轻松升级的能力，而且可以保护项目的投资，做到“边成长边付款”节省投资规模。
由于系统为模块化系统，非常便于机房搬迁。
输出能力32KW/KVAN+1InfraStruXxue备用约2小时基本配置
项目
数量
描述
UPS主机柜体
1
SYMMETRAISX32KW/KVAN+1冗余设计，内含16KW/KVA功率模快3个，黑色，宽为19英寸机柜，深度为1070mm，高2070mm,470KG，最大可扩充到160KVA
电池系统
2
APCUPS电池系统，满足约2小时后备时间，黑色，宽为750mm，深度为900mm，高2070mm,1470KG。
标准服务项目
1
备件保修期为3年，提供国内1年上门服务
3、设备物理参数
◆UPS主机尺寸（宽X深X高）：
600mmX900mmX2070mm
◆配电柜尺寸（宽X深X高）：
600mmX900mmX2070mm
◆
◆电池柜尺寸（宽X深X高）：
750mmX900mmX2070mm
4、UPS电气安装参数
英飞ISX32KVAN+1系统电气参数（按照最大扩充容量48KVA）考虑
功率
（KVA）
输入电缆
（mm2）
输入保险
（A）
直流电缆（mm2）
直流保险
（A）
输出电缆（mm2）
输入地线（mm2）
48KVA
4×35
125
2×35
100
4×35
≥16
5.电力室综合供电系统配电图和UPS配电分区管理示意图
要求配电室到UPS机房的电源容量为125A的容量，
电缆为4×35mm2+1×16mm2
6.ISX供电系统监控解决方案
ISX系统支持多种监控方式，其中串行通讯口有RS232和RS485接口各一个，支持TCP/IP协议的10M/100M自适应SNMP/Web网卡一块。
在本系统中可以集成信息控制器，它可以将ISX系统中的所有信息通过一个界面传递给用户的管理人员。
这些信息包括：
UPS主机的状态、输入输出参数、电池参数、报警信息等；输入输出配电柜内的电流、电压、功率因数、各支路输出参数等；环境参数；等等。
7、系统的主要组成以及功能介绍
1）Symmetra3-Phase10-40KWUPS主机机柜
Symmetra™PX安装在NetShelterVX机柜中；Symmetra™PX机柜最多能够支持5个电源模块，向系统提供总共40KVA/KWN+1的容量；
可以从每个机柜的前面对电源模块、电池模块、静态开关、MIM和RIM进行操作。
功率模块
功率模块实质上是一个不带电池的独立UPS。
每一个功率模块最大可支持10KVA/10KW的功率。
用户每添加一个电源功率模块，就可使Symmetra™PXUPS增加10KVA/10KW容量（或使UPS的冗余度得到提高）；
Symmetra™PX电源模块在输入端使用了IBGT驱动的高频率整流器。
这将提供小于2%的THD，在满负载时小于5%（非线性负载），因此不需要额外安装谐波滤波器；此外，使得系统与柴油发电机连接时，能够更好的匹配。
每个电源模块都含有一个输入和输出开关以及一个数字信号处理（DSP）监控器；如果某个电源模块出现了问题，它可以自动从总线（以及其它电源模块）中隔离出来并进行自我诊断。
每个电源模块都有三个大型的散热风扇将气流排出；风扇是按N+1的配置进行排列的，因此可以使可用性达到最优。
这就使得Symmetra™PX可以利用目前典型机架安装IT设备上常见的散热技术。
电源功率模块的主要部分包括：
•带输入PFC的电路
•带有交流断路开关的输出逆变器
•电池充电器
•微处理器控制的容错逻辑电路
电池模块
电池模块位于电源模块下方的四个搁板上，为了易于控制，电池模块由四个电池单元组成；每个架子上都包含四个电池单元，作为一个电池组；因此，如果占用所有四个搁板的话，那么UPS将具有四组电池；
与电源模块一样，电池模块也是可热插拔的；
电池模块以并联冗余配置排列，电池模块的数量决定了特定负载下的运行时间；还可以增加比电源模块更多的电池模块，这样就可以增加运行时间。
在本地和远程都可以监视电池模块的状态。
主智能模块
主智能模块（MIM）就是系统的“大脑”，它监视输入功率，使不同模块的输出同步，与外界进行交互并执行故障检测和管理。
MIM是SY3PUPS系统的协调器；它负责收集和报告状态信息、配置系统、进行系统诊断、电源和电池管理、系统状态控制和输出电压调节/均流等；MIM通过串行数据线与外界进行接口，该线路通过通信卡分配到最多2个SmartSlot端口、其中一个是计算机端口，和最多2个PowerView显示器。
通过使用RIM，MIM可以进行热插拔操作而不会给负载带来任何风险；还可以通过将系统切换到维护旁路（如果没有使用RIM）来取下这个模块。
冗余智能模块
这是一个确保智能冗余的“备用大脑”，冗余智能模块和主冗余模块一模一样（使用相同的部件号：
SYMIM4）；当MIM出现故障或被取下时，就由它来负责系统的运转；通过使用MIM，该模块可以进行热插拔而不会对负载构成任何威胁；也可以通过将系统置于维护旁路再取下该模块（如果没有使用MIM）；
静态转换开关
一旦在SY3P系统内出现灾难性的故障（即：
多个电源模块同时出现故障），该开关可以为客户提供一个“安全网”。
静态转换开关重新设置电源输入回路，并在激活时直接向输出配电提供振荡保护。
静态开关的转换时间是4ms并额定为125%的持续工作方式。
这就意味着无需任何机械接触器就可持续运转，从而防止熔断组件的保险丝。
静态转换开关只能由经过训练的人员进行热插拔。
系统电源卡
SYPXUPS包括两个系统电源卡，并以N+1的方式配置向主智能模块和冗余智能模块供电。
与双电源服务器内的电源功能类似，电源卡以并联方式供电，一旦出现故障，每个电源卡都可支持满负载；当电源卡出现故障时，用户可通过软件和PowerView获得告警信息；系统电源卡也是可热插拔的组件。
PowerView显示器
PowerView显示器是一个LED显示模块，安装在每个SY3PUPS机柜前端的铭牌处；该模块带有一个4x20LCD，4个按钮以及基础状态灯和蜂鸣器；该模块可以通过RS232UPS链路与SY3PUPS进行通信。
SmartSlot
每个SY3PUPS都装有一个Web/SNMP卡和两个空的SmartSlot，用户可以利用APCSmartSlot附件进行配置。
这些SmartSlot位于机柜系统I/O单元前端的下部。
直流断路器
直流断路器控制SymmetraPX系统的直流总线上的直流电流；该断路器是为了保护系统不受直流总线故障影响的一个过流设备。
电力/数据电缆管理架：
电源和数据电缆布线：
APC新的电缆槽和数据电缆隔仓专为顶部电源和数据无缝布线而设计。
这些电缆槽和数据电缆隔仓以“无需工具”的方式在NetShelterVX的顶部安装；NetShelterVX顶部的插槽结构为电缆槽和数据电缆隔仓的布线提供了适用性，APC还将提供电源和数据电缆梯，可以在顶部走线，进入到另一排的机架的线槽之中。
8、施工进度计划
由于本项目的供电系统采用分区域供电解决方案，因此其施工进度随负载的增加而增加，分期进行。
在每个周期内包含下列施工内容。
1．点货、开箱、就位安装前期准备工作：
A．核对货物：
APC现场服务工程师（CTO，PACKAGELIST）在代理商从APC苏州仓库提货后，货运接收由代理商、用户与货运公司协调。
APC公司工程师到达现场后与代理商和用户三方共同点货。
B．货物开箱：
由APC工程师、代理和用户三方共同协作处理。
C．ISX系统就位：
货物摆放->最终就位处（用户或代理商），安装地点的固定调平。
以上工作内容需要1个工作日完成。
2．ISX系统安装：
系统接线：
1）.用户PDU->APCISXPDU交流输入线缆（用户负责）
2）.APCISXPDU->UPS交流输入输出线缆
3）.APCPDU->APC扩展机柜的交流输出线缆和通讯线
4）.APC的线缆、APC走线架和第三方的机柜的连接。
5）.APC原装扩展电池柜的直流线缆的安装。
6）.ISX系统内部的走线槽安装。
模块安装：
1）.PSX系统的模块，SYPM10KH，SYBT1等的安装。
2）.机架设备的安装和固定。
3）.ATS、PDU的安装
4）.附件：
例如KVM、EMU、AP9612TH等
5）.机架的固定和加装托盘等。
以上工作内容需要1个工作日完成。
3．ISX系统的调试：
A.SY40K40F的调试
B.PDU调试和校准
C.APCNetShelter供电和调试
以下调试项目不在APC公司工程师的调试范围，如用户购买附件产品，AGS工程师附送安装服务，调试服务可自行处理或从APC公司定购。
D.APCICIP地址调通
E.在没有IC的情况下，SNMP卡调试。
F.APC公司其它附件设备的安装。
以上工作内容需要1个工作日完成。
4．InfraStruXure系统所启动包括:
APC现场服务工程师对用户设备维护人员的1个小时系统的功能培训。
以上工作内容需要1个工作日完成。
9、用户培训计划
APC公司负责对用户进行现场培训。
培训内容包括：
InfraStruXure系统原理介绍；UPS正常开机、正常关机；控制面板的使用，各控制菜单的作用；日常维护注意事项；InfraStr
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