数据中心电池系统测试
数据中心是承载着各行业信息系统的基础保障设施,是搭建信息化平台的重要前置条件,其重要性不言而喻。数据中心应在交付前对基础设施进行全面的验证测试。通过安全检查,避免系统设备存在安装不规范、参数设置不合理、施工交叉界面导致的隐患及风险;通过带载测试发现安装不规范、设备、元器件质量问题导致设备性能下降的重大风险隐患;通过人为模拟多种故障场景,验证系统逻辑切换、模式切换及运维的应急响应能力,识别出严重的风险隐患。验证测试降低了数据中心故障率,确保其稳定、可靠、安全的运行,同时验证了设计方案的合理性,评估工程质量是否达到设计和相关标准的指标要求,是否满足未来运行要求的实际可用性,正逐渐成为每个数据中心建设工程验收和投运之前必不可少的环节。
1 电源系统测试准备
某数据中心总建筑面积25000m2，地下一层为冷冻机房、一层为35KV配电室、10KV配电室、柴油发电机室；二层为低压配电室、冷源配电室；三层以上为数据机房及配套供配电室、空调机房。
1.1测试范围
本项目测试验证范围包括三层~六层机房(每层有两个模块机房)及其配套设施(包括地下一层、一层、二层、机房各楼层配电系统、暖通系统设备)。三层机房共涉及8套-48V直流系统,每套容量86.4kW;四层机房共计552架机架,单机架功耗不小于3.51kW,采用一路336V直流系统加一路市电直供方式;五层机房共计526架机架,单机架功耗不小于4.79kW,采用一路UPS电源加一路市电直供方式;六层机房共计552架机架,单机架功耗不小于4.7kW,采用一路UPS电源加一路市电直供方式。
对上述机房及其配套基础设施设备进行测试验证，圣阳蓄电池包括机房配电系统、环境动力监控系统、防雷接地系统等。以总配电机房及数据机房6-1为例:
1.2 测试方法
数据中心电源系统测试验证,按照设计容量负荷水平,对控制功能、冗余方面等进行测试。此外,测试方案还要着重从数据中心安全运行、有效维护的角度出发,通过模拟数据中心运维的故障场景,验证基础设施系统的运行指标与运行状况。
测试工作的主要方法包括:
1、目视检查
1）图实相符,梳理图纸内容,核对设备安装位置、设备信息
2）外观检查,同一区域型号设备之间进行比对或者封样图片比对
3）电气紧固检查,电缆可进行左右晃动端子接头线缆,进行检测
4）电池扭矩核对,扭矩扳手进行扭矩测试并与厂家提供的扭矩值核对
2、功能测试
1）触发告警方法,拔掉通讯电源插头、调整报警值、实际触发模拟
2）手、自动启机测试方法,自动可通过设定参数值,手动可本地操作
3、压载测试
测试过程中在输入输出端或者柴油发电机并机柜、高压直流挂接电能质量分析仪,记录输入端电压、电流、功率、频率、电流谐波,输出端电压、电流、功率、频率、电压谐波,记录运行参数,在满载时进行模式切换测试及单机满载电池放电测试,在满载稳态后对整个链路发热情况进行扫描。
测试仪器及工具主要有电力承载使用的机架式和集中式假负载、机柜,电力工具主要有万用表、钳形电流表、电能质量分析仪,环境测试工具有压差计、热成像仪、噪声测试仪。
2 电源系统测试
数据中心的验证测试分为三个阶段,首先是安装工艺检查阶段,主要根据设计图纸、标准规范、合同约定的质量进行施工工艺进行检测,包括设备安装位置、线缆布放检查、整定值核对等:第二阶段系统的功能测试阶段,主要各个设备的单机测试。第三阶段为系统联调阶段,包括各系统间的辑控制功能。下面主要介绍第二、第三阶段。
2.1单机测试
a)中压配电系统
质量控制点主要是开关柜的送电、指示、综保设定、交接试验,见表2。
b)干式变压器
质量控制点主要是变压器的电气参数、损耗、风机控制、保护、带载等功能,见表3。
c)UPS系统及蓄电池
质量控制点主要是面板显示、监控信号、告警、电能质量、切换操作、电池监控等,见表4。
d)HVDC及蓄电池
质量控制点主要是面板显示、监控信号、告警、电能质量、电池性能等,见表5。
e)列头柜及PDU
质量控制点主要是列头柜告警、监控信号准确性、仪表精度、配电路由等,见表6。
2.2 联调测试(详见表7)
在对以上电源专业分设备、分系统完成单机测试后,进行联合调试,在测试前先确认以下设备状态:
1）市电电源#1和市电电源#2处于合位,母联分段运行;
2）中压柜所有转换开关在远控位置,中压控制系统在自投自复状态;
3）低压柜所有转换开关在远控位置,低压控制系统在自投自复状态,母联分段运行;
4）确认冷冻单元都由自动状态,BA控制系统正常运行;
5）全部柴油发电机组处于可用远控状态;并机柜断路器在工作位置并在自动状态;
6）确认末端精密空调都在自动运行状态、UPS电池/高压直流电池组已投入。
随后分别对以下场景按顺序进行模拟:
本次电源联调对以上场景涉及的逻辑关系和设备状态进行逐一核对,并且检查后续设备运行的正常。例如场景5双路市电中断转态,需观察二层空调配电室中压ATS柜全部失电、EPS先转电池放电再恢复至旁路供电;三至六层交流配电屏ATS应无动作,-48V、UPS或高压直流先转电池放电,油机带载后恢复至主路供电;依次检查冷冻单元,冷机、冷冻泵、冷却泵、冷却塔、列间空调等状态。
2.3 测试结论
经过本次第三方测试验证,发现某大型数据中心中影响系统、设备稳定、可靠、安全运行的风险隐患有691项,其中电源专业隐患251项,有些影响到设备的运行效率,直接增加了运行成本,有些为重大性风险隐患,如前期不被发现,中后期设备全部上架,会直接导致设备宕机的风险。本次测试时已完成了全量识别,并进行了整改复测,减少了风险隐患,提高了运行效率,节约了运维成本,确保了系统运行可靠性。详见表8。
3 应用效果和推广建议
国内近几年建设的大型数据中心也都开始把第三方验证作为必须的要求,但相比发达国家,我国尚有80%左右的数据中心未进行过专业验证,这为数据中心稳健运行埋下了隐患。好在作为新建数据中心投产前的一次全面检查和考验,第三方验证测试已经得到越来越多的认可和支持。相信通过不断地实践和改进,制定相应的行业规范和标准,能有效保证交付质量、提前消除隐患,建立运维规程、开展运营演练,实现项目全生命周期的闭环精细化管理。
参考文献
[1]GB50462-2015数据中心基础设施施工及验收规范.
[2]林予送,李润如,刘炜,数据中心设计与管理[M].北京:清华大学出版社.
[3]丁聪,浅析IDC基础设施第三方验证测试[J].邮电设计技术,2015(7),67-72
1 电源系统测试准备
某数据中心总建筑面积25000m2，地下一层为冷冻机房、一层为35KV配电室、10KV配电室、柴油发电机室；二层为低压配电室、冷源配电室；三层以上为数据机房及配套供配电室、空调机房。
1.1测试范围
本项目测试验证范围包括三层~六层机房(每层有两个模块机房)及其配套设施(包括地下一层、一层、二层、机房各楼层配电系统、暖通系统设备)。三层机房共涉及8套-48V直流系统,每套容量86.4kW;四层机房共计552架机架,单机架功耗不小于3.51kW,采用一路336V直流系统加一路市电直供方式;五层机房共计526架机架,单机架功耗不小于4.79kW,采用一路UPS电源加一路市电直供方式;六层机房共计552架机架,单机架功耗不小于4.7kW,采用一路UPS电源加一路市电直供方式。
对上述机房及其配套基础设施设备进行测试验证，圣阳蓄电池包括机房配电系统、环境动力监控系统、防雷接地系统等。以总配电机房及数据机房6-1为例:
1.2 测试方法
数据中心电源系统测试验证,按照设计容量负荷水平,对控制功能、冗余方面等进行测试。此外,测试方案还要着重从数据中心安全运行、有效维护的角度出发,通过模拟数据中心运维的故障场景,验证基础设施系统的运行指标与运行状况。
测试工作的主要方法包括:
1、目视检查
1）图实相符,梳理图纸内容,核对设备安装位置、设备信息
2）外观检查,同一区域型号设备之间进行比对或者封样图片比对
3）电气紧固检查,电缆可进行左右晃动端子接头线缆,进行检测
4）电池扭矩核对,扭矩扳手进行扭矩测试并与厂家提供的扭矩值核对
2、功能测试
1）触发告警方法,拔掉通讯电源插头、调整报警值、实际触发模拟
2）手、自动启机测试方法,自动可通过设定参数值,手动可本地操作
3、压载测试
测试过程中在输入输出端或者柴油发电机并机柜、高压直流挂接电能质量分析仪,记录输入端电压、电流、功率、频率、电流谐波,输出端电压、电流、功率、频率、电压谐波,记录运行参数,在满载时进行模式切换测试及单机满载电池放电测试,在满载稳态后对整个链路发热情况进行扫描。
测试仪器及工具主要有电力承载使用的机架式和集中式假负载、机柜,电力工具主要有万用表、钳形电流表、电能质量分析仪,环境测试工具有压差计、热成像仪、噪声测试仪。
2 电源系统测试
数据中心的验证测试分为三个阶段,首先是安装工艺检查阶段,主要根据设计图纸、标准规范、合同约定的质量进行施工工艺进行检测,包括设备安装位置、线缆布放检查、整定值核对等:第二阶段系统的功能测试阶段,主要各个设备的单机测试。第三阶段为系统联调阶段,包括各系统间的辑控制功能。下面主要介绍第二、第三阶段。
2.1单机测试
a)中压配电系统
质量控制点主要是开关柜的送电、指示、综保设定、交接试验,见表2。
b)干式变压器
质量控制点主要是变压器的电气参数、损耗、风机控制、保护、带载等功能,见表3。
c)UPS系统及蓄电池
质量控制点主要是面板显示、监控信号、告警、电能质量、切换操作、电池监控等,见表4。
d)HVDC及蓄电池
质量控制点主要是面板显示、监控信号、告警、电能质量、电池性能等,见表5。
e)列头柜及PDU
质量控制点主要是列头柜告警、监控信号准确性、仪表精度、配电路由等,见表6。
2.2 联调测试(详见表7)
在对以上电源专业分设备、分系统完成单机测试后,进行联合调试,在测试前先确认以下设备状态:
1）市电电源#1和市电电源#2处于合位,母联分段运行;
2）中压柜所有转换开关在远控位置,中压控制系统在自投自复状态;
3）低压柜所有转换开关在远控位置,低压控制系统在自投自复状态,母联分段运行;
4）确认冷冻单元都由自动状态,BA控制系统正常运行;
5）全部柴油发电机组处于可用远控状态;并机柜断路器在工作位置并在自动状态;
6）确认末端精密空调都在自动运行状态、UPS电池/高压直流电池组已投入。
随后分别对以下场景按顺序进行模拟:
本次电源联调对以上场景涉及的逻辑关系和设备状态进行逐一核对,并且检查后续设备运行的正常。例如场景5双路市电中断转态,需观察二层空调配电室中压ATS柜全部失电、EPS先转电池放电再恢复至旁路供电;三至六层交流配电屏ATS应无动作,-48V、UPS或高压直流先转电池放电,油机带载后恢复至主路供电;依次检查冷冻单元,冷机、冷冻泵、冷却泵、冷却塔、列间空调等状态。
2.3 测试结论
经过本次第三方测试验证,发现某大型数据中心中影响系统、设备稳定、可靠、安全运行的风险隐患有691项,其中电源专业隐患251项,有些影响到设备的运行效率,直接增加了运行成本,有些为重大性风险隐患,如前期不被发现,中后期设备全部上架,会直接导致设备宕机的风险。本次测试时已完成了全量识别,并进行了整改复测,减少了风险隐患,提高了运行效率,节约了运维成本,确保了系统运行可靠性。详见表8。
3 应用效果和推广建议
国内近几年建设的大型数据中心也都开始把第三方验证作为必须的要求,但相比发达国家,我国尚有80%左右的数据中心未进行过专业验证,这为数据中心稳健运行埋下了隐患。好在作为新建数据中心投产前的一次全面检查和考验,第三方验证测试已经得到越来越多的认可和支持。相信通过不断地实践和改进,制定相应的行业规范和标准,能有效保证交付质量、提前消除隐患,建立运维规程、开展运营演练,实现项目全生命周期的闭环精细化管理。
参考文献
[1]GB50462-2015数据中心基础设施施工及验收规范.
[2]林予送,李润如,刘炜,数据中心设计与管理[M].北京:清华大学出版社.
[3]丁聪,浅析IDC基础设施第三方验证测试[J].邮电设计技术,2015(7),67-72
