省级教育数据中心机房电力可靠性保障探索

时间：2024-08-31

贺金虎

（山西省电化教育馆，山西太原030027）

省级教育数据中心机房电力可靠性保障探索

贺金虎

（山西省电化教育馆，山西太原030027）

国家教育管理信息系统省级教育数据中心汇集本省全口径教育数据，是全国教育数据总库重要节点。数据中心因电力供应故障导致的数据丢失的严重故障时有发生，如何确保省级教育数据中心机房电力可靠性保障是支撑省级数据中心整体安全可靠稳定运行，对支撑教育管理现代化、促进教育改革发展具有十分重要的意义。本文探讨通过10KV双电源系统，操作与维护体系建设确保省级数据中心的可靠性，所采用的方案对类似规模的数据中心有较强的启示意义。

10KV；教育数据中心；双电源；可靠性

一、背景与现状

在进入信息时代的今天，信息化已经不再只是一种手段，而是成为各项事业发展的目标和路径。大力推进信息化是事关国民经济和社会发展全局的重要举措。教育信息化是国家信息化的重要组成部分和战略重点，具有基础性、战略性、全局性地位，是教育理念和教学模式的深刻革命，是教育改革发展不可或缺的支撑和推动力。推进教育信息化，一方面可在教学方式上，通过构建网络化的教学体系，使学习方式由被动式向主动式、互动式学习转变，泛在学习、移动学习、个性化学习逐渐成为现实；另一方面可在教学资源上，通过构建智能化的平台，提升优质教学资源的开发利用水平，更低成本、更广范围共享，大大提升了学习效果和教育投入效率；第三方面在教育管理上，通过构建教学、管理、科研等信息化系统，实现扁平化管理，使教育管理更加科学精准。因此，教育发展必须适应信息化时代的特征，加快教育信息化既是事关教育全局的战略选择，也是破解教育热点难点问题的紧迫任务。为支撑教育信息化应用，各省均加大力度推进信息化省级数据中心建设，建设省级教育数据中心，既是《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》以及《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》中确定的重要内容，也是全国教育信息化工作电视电话会议和《教育部等九部门关于加快推进教育信息化近期几项重点工作的通知》中明确提出的建设目标和要求，是支撑教育管理现代化、促进教育改革发展的基础性工作。

为积极响应国家教育信息化发展战略，山西省大力实施“三通两平台”建设任务，其中山西省教育数据中心（以下简称“数据中心”）是整个“三通两平台”建设的基础工程，是部署和运行国家教育信息系统的物理场所与基础保障。根据国家及我省要求，数据中心将用于部署教育管理信息系统。建设包括中小学生管理信息系统、中小学学校资产及办学条件管理信息系统、中等职业学校学生管理信息系统、学生资助管理信息系统、学前教育学生管理信息系统、基础库系统、应用支撑平台和呼叫中心等在内的管理信息系统，以及用于部署管理信息系统的省级教育数据中心建设工作，形成贯穿学前教育至高等教育的学生、教师、教育机构及办学条件等动态基础数据库，提高教育管理效率和水平。通过数据中心的实施与建设，对极大地改变我省教育部门尤其是县、校两级机构信息化建设与维护能力偏弱的现状，并在提升我省教育资源利用率，降低综合成本，提高服务的高可靠性，实现统一管理，统一应用方面，有显著的提升。

目前，数据中心作为我省教育部门互联网的调度和控制中心，其重要性不言而喻，而数据中心电力保障把握着数据中心业务运营的命脉，它也从某种程度上决定了数据中心是否能安全、稳定地运营。确保数据中心电力持续而稳定的供应是数据中心运维保障的重中之重，此外当前“节能减排，绿色IT”的大环境又为数据中心电力供应提出了新的，更高的要求。数据中心目前用电情况，主要包括两大方面，一是环境用电，包括：环境监控、空调系统、照明系统、安防系统、消防系统等；二是应用用电，包括：服务器、存储、交换机、安全设备、信息系统等。经过测算，我省数据中心需要10KV供电能力，考虑到我省数据中心所在区域存在一定程度电力短缺现状，因此需要在建设时考虑容错率很高的冗余式供电系统——双电源供电系统。双电源供电是比较特殊的用电方案，如何合理设计并运维10KV双电源数据中心供电，不仅对数据中心管理者，而且对供电企业以及电网的安全运行都有着重大的意义。

二、概念与原理

双回路电源供电，一般是指某一负荷的电源有两回，此电源接自上级配电所不同的开关，正常运行时由其中一回电源供电，另一回处于备供状态；当一回电源停电时，由用户侧的自动切换装置将电源进行切换，保障负荷的不间断供电。

双电源供电一般特指两回电源来自不同的变电站（或配电所），如其中一回主变电站停电，系统将自动切换，由另一回路来担负全线的供电任务。这样就可以防止双回电源由于同一个变电站停电导致的两回路同时失压的问题。

对于重要的场所，通常采用双路电源为其供电。一路作为正常电源，另一路作为应急电源。这两路电源的电压等级、性质等均一样，不同的是，这两路电源应该分别来自不同的而且是相对独立的配电系统。供电正常的情况下，重要场所使用正常电源，当正常电源因故断电时，备用电源会在极短的时间里自动切换。当极测到正常电源恢复供电时，系统会又自动在极短的时间里切换回正常电源供电。

图1 供电效果图

三、保障策略

数据中心在建设时采用双电源供电模式，其中主供220KV东流变电站A母821间隔10KV西流2#线千峰北路3#环网柜C104间隔接火，沿电缆沟道敷设电缆至数据中心新建配电室；备供110KV兴华变电站A母516间隔10KV兴西线千峰北路2#环网柜B105间隔接火，沿电缆沟道敷设电缆至数据中心新建配电室。效果如图1所示。

双电源供电系统在山西省数据中心实际运行多年，经过磨合与改进，形成一系列操作与维护策略，这些策略确保我省数据中心的可靠运行，同时也保障了运维人员人身安全。

1.操作策略

结合图1，主供进线开关、备供进线开关、母联开关之间加装可靠的电气及机械闭锁装置，主供电源供电时，主供进线开关及母联开关处于合闸位置，备供进线开关处于断开位置；备供电源供电时，备供进线开关处于合闸位置，主供进线开关及母联开关处于断开位置。

具体操作时遵循：

（1）值班人员应坚守岗位，不得撤离职守，不准闲杂人员随意进如配电操间。

（2）严格执行操作票制度、工作许可制度，符合以上制度方可进行倒闸切换高压电源，倒闸工作完毕后，立即汇报。严格禁止不接调度令擅自倒闸。

（3）操作时，操作人员必须穿戴好工作服，带好绝缘手套、绝缘鞋等防护用品。

（4）备供线路倒闸切换到主供线路时：

1）首先断开备供线路进线柜（AH10）高压断路器，操作分、合闸旋钮，将分、合闸旋钮由合向分旋，同时分闸指示灯亮，合闸指示灯灭。则进线柜（AH10）高压断路器断开。断开后，再摇出进线柜（AH10）高压断路器手车。摇出进线柜（AH10）高压断路器手车至分离状态，并用机械锁锁住。带电显示面板分离指示灯亮。

2）在备供进线柜（AH10）正面悬挂“线路有电、禁止合闸”警示牌。

3）完成以上操作、工作许可人签字确认。

4）打开主供线路进线柜（AH3）机械锁,摇进主供线路进线柜（AH3）断路器手车至合位状态。摇进联络柜（AH6）断路器手车至合位状态。进线柜（AH3）、联络柜（AH6）带电显示面板合位指示灯亮。

5）核实以上所有操作无误后,则操作主供线路进线柜（AH3）分、合闸按钮，将分、合闸旋钮由分向合旋，同时合闸指示灯亮，分闸指示灯灭。主供线路主开关柜（AH3）高压断路器合闸。进线柜（AH3）送上电后，操作联络柜（AH6）分、合闸按钮，将联络柜（AH6）分、合闸旋钮由分向合旋，同时合闸指示灯亮，分闸指示灯灭。则联络柜（AH6）送电。主供线路送电完成，检查电源电压指示，倒闸操作完毕。

（5）由主供线路倒闸切换到备供线路时：

1）首先断开联络柜（AH6）高压断路器。操作分、合闸旋钮，将分、合闸旋钮由合向分旋，同时分闸指示灯亮，合闸指示灯灭。则联络柜（AH6）高压断路器断开。联络柜（AH6）断开后，操作主供线路进线柜（AH3）分、合闸旋钮，将分、合闸旋钮由合向分旋，同时分闸指示灯亮，合闸指示灯灭。则主供线路进线柜（AH3）高压断路器断开。

2）再依次摇出联络柜（AH6）、主供线路进线柜（AH3）高压断路器手车。摇出联络柜（AH6）、主供线路进线柜（AH3）高压断路器手车至分离状态，并将进线柜（AH3）用机械锁锁住。联络柜（AH6）、主供线路进线柜（AH3）带电显示面板分离指示灯亮。

3）并在开关柜正面悬挂“线路有电、禁止合闸”。

4）摇进备供线路进线柜（AH10）高压断路器手车至合位状态。

5）核实以上所有操作无误后,操作备供进线柜（AH10）分、合闸按钮，将合闸旋钮由分向合旋，同时合闸指示灯亮，分闸指示灯灭。则备供线路送电。检查电源电压指示，倒闸操作完毕。

6）当班人员要严格执行交接班制度。倒闸切换高压电源时，必须两人进行，一人操作一人监护，非当班人员未经领导同意，不准操作高压开关。

7）操作前核对设备的名称、编号，操作人员应认真执行监护交诵制。有监护人员按操作顺序逐项复合后，有监护人员发出执行命令后，操作人员才能执行操作。

8）操作中如发现疑问时，不准擅自更换操作要点，必须向值班调度人员或电气主管负责人报告，清楚后方可操作。

2.维护策略

供电系统除停电之外，运维保障不到位导致的供电故障也屡见不鲜，人员故障可分为：怀疑故障、知识性故障、操作故障、延迟故障、交接故障、维护故障等。上述故障是运维值班人员的判断失误，缺乏基本理论知识，不按流程操作，发现问题苗头未及时处理，不按要求定期或者不定期对设备精心维护等造成的。为提高我省数据中心供电系统的应用和维护水平，维护策略方面要求：

（1）培训与考核。确保运维人员尽快具备岗位需要、知识及能力，通过开展年度培训及认证计划全方位提高综合能力。

（2）严格制度流程。对每个设备的操作问题做详细的了解和掌握，切实执行维护工作的各种规章制度，操作规程，力争把故障风险降到最低。

（3）应急演练。运维人员不断提升理论知识与实操技能，定期组织各类演练，以确保紧急状态有条不紊。

（4）巡检与记录。定期对设备进行检查，做数据记录进行前后比较分析，掌握设备运行参数及设备负荷变换情况，做到发现问题及时处理。