APC 32K N+1英飞整体解决方案.docx

1、APC 32K N+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 21中心机房设计原则 22中心机房设计思路-APC Network Critical Physical Infrastructure 31） NCPI介绍 32） 如何进行NCPI设备的投资 43）英飞集成系统简介（InfraStruXure）介绍 54） InfraStruXure特性 6第二章 APC英飞集成系统-电源部分 71、系统简介 72、机房电源APC英飞ISX 32KW/KVA N+1系统基本配置 93、设备物理参数 104、UPS电气安装参数 105.电力

2、室综合供电系统配电图和UPS配电分区管理示意图 116.ISX供电系统监控解决方案 117、系统的主要组成以及功能介绍 128、施工进度计划 149、用户培训计划 1510、需业主配合的工作 1611、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

3、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

4、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-APC Network Critical Physical Infrastructure1） 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

5、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（Network Critical Physical Infrastructure）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

6、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

7、，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

8、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

9、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

10、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

11、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） InfraSt

12、ruXure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

13、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

14、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。APC InfraStruXure 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

15、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

16、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

17、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ISX 32KW/KVA N+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/KVA N+1电源系统保护所有当前负载。InfraStruXure B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

18、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48KVA N+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/KVA N+1 InfraStruXxue 备用约2小时基本配置项目数量描 述UPS主机柜体1SYMMETRA ISX 32KW/KVA N+1冗余设计，内含16KW/KVA功率模快

19、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2APC UPS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）：600mm X 900mm X 2070mm 配电柜 尺寸（宽 X 深 X 高）：600mm X 900mm X 2070mm 电池柜 尺寸（宽 X 深 X 高）：750mm X 900mm X 2070mm4、UPS电气安装参数英飞ISX32KVA N+

20、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）48KVA435125235100435165.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435 mm2 + 116 mm2 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

21、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）Symmetra 3-Phase 10-40KW UPS主机机柜Symmetra PX 安装在 NetShelter VX 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 40 KVA/KW N+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

22、10 KVA/ 10 KW的功率。 用户每添加一个电源功率模块，就可使 Symmetra PX UPS增加10 KVA/10 KW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

23、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

24、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 SY3P UPS 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

25、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

26、 4 ms 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SYPX UPS 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 SY3P UPS 机柜前端的铭牌处；该模块带

27、有一个 4 x 20 LCD，4 个按钮以及基础状态灯和蜂鸣器；该模块可以通过 RS232 UPS 链路与 SY3P UPS 进行通信。SmartSlot每个 SY3P UPS 都装有一个 Web/SNMP 卡和两个空的 SmartSlot，用户可以利用 APC SmartSlot 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 Symmetra PX 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

28、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 NetShelter VX 的顶部安装；NetShelter VX 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，PACKAGE LIST) 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

29、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。CISX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。2ISX系统安装：系统接线： 1).用户PDU-APC ISX PDU交流输入线缆(用户负责) 2).APC ISX PDU-UPS交流输入输出线缆 3).APC PDU-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，SY

30、BT1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。3ISX系统的调试：A.SY40K40F的调试B.PDU调试和校准C.APC NetShelter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.APC IC IP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。4InfraStruXure 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