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从安全播出的要求构建江苏有线三网融合数据中心供配电系统的安全

时间：2025-03-30 21:29 所属分类：电子论文 点击次数：

摘要：广播电视网络数据中心承担国家广播电视骨干网络、有线电视、广播和数据宽带的传输业务，是第四大网络运营商，对网络的安全和广播电视的播出有很高的要求，本文从广电行业的信息安全传输和播出的角度，探索和构建数据中心供配电系统建设的安全架构。 关-

　　摘要：广播电视网络数据中心承担国家广播电视骨干网络、有线电视、广播和数据宽带的传输业务，是第四大网络运营商，对网络的安全和广播电视的播出有很高的要求，本文从广电行业的信息安全传输和播出的角度，探索和构建数据中心供配电系统建设的安全架构。

　　关键词：安全播出;可靠性;数据中心

　　供电方向论文范文：

　　摘要：随着互联网技术的广泛使用，各种用电设备相继被发明，例如：电饭煲、洗衣机和计算机，电器成为人们生活、工作必不可少的工具，电能逐渐成为人们日常使用量最大且范围最广的能源之一。随着经济的进一步发展，人们生活质量水平不断提高，用户对电能的供电可靠性的要求变得更为严格。

　　一、引言

　　二十一世纪是信息化的时代，在云计算、大数据、物联网、云媒体等技术和应用的推动下，数据中心建设呈现出蓬勃发展的态势。数据中心的运行离不开基础设施的保障，一旦数据中心的基础设施出现故障可能带来大范围的影响。数据中心的基础设施系统庞杂，涉及到风水冷电、消防、网络、安全等多个专业，但供配电系统是关键，是核心，是保障数据中心运行的基础。本文从江苏有线三网融合枢纽数据中心安全播出的角度，探索和构建数据中心供配电系统建设的安全架构。

　　二、国家对安全播出的要求和三网融合枢纽数据中心的定位

　　广播电视网络是国家重要的网络,承担有线电视、广播和数据宽带的传输业务，国家广播电影电视总局颁布了《广播电视安全播出管理规定》62令、《安全播出事件事故管理实施细则》，对电视信号的传输安全提出严格的规定和要求，按照《广播电视安全播出管理规定》安全播出年度运行指标应满足：三级，停播率W180秒/百小时，即可用度m99.95%;二级，停播率W60秒/百小时,即可用度M99.983%;一级，停播率W3秒/百小时,即可用度M99.992%。

　　江苏有线三网融合枢纽数据中心承担国家有线网络在华东国干网节点，为全省2700万用户提供有线电视的播出，为省内数十万用户提供互联网宽带，为数千家金融、医疗、公安、教育和企业单位提供业务数据网络的服务，对安全性、可靠性和可维性提出更高的要求。按照国家广播电影电视总局《广播电视安全播出管理规定》的要求,江苏有线三网融合数据中心定位为：建立高等级、高可靠性、绿色和可持续发展的数据中心;打造广播电视、通信、互联网三网融合的综合平台;打造立足江苏面向全国有线电视运营的广电网络产业基地;打造国家广电骨干网传输、交换、分发和广播电视内容集成的枢纽中心。

　　三、如何构建江苏有线三网融合数据中心电的安全架构

　　江苏有线三网融合数据中心，总建筑面积约40000m2,分为地下一层，地上四层。地下一层为冷冻水制冷机房和柴发机房，地上四层为数据中心机房，每层设置8个模块机房，共计40个机房;设计机柜总数5000个。1000m2的业务监控大厅、1个动力环境和消防控制监控中心，总的电力容量为32MW,分两期建设，其中一期为24个机房，容量18MW,二期为16个机房，容量14MW0数据中心按照《数据中心设计规范》GB50174-2017A级机房设计，其配电系统按照高标准、安全、可靠的原则设计，采用2N双总线冗余设计，配电系统可靠性为99.998%,其安全冗余架构如下：

　　3.1供电系统的安全等级划分

　　根据国家广电总局的要求和自身的定位，按照《数据中心设计规范》的要求，分析数据中心建设对不同种类负荷供配电系统可靠性要求的不同，对配电系统进行以下的等级划分。一级负荷：机房IT负荷供配电设备、连续制冷系统、机房监控系统、消防供电系统、应急照明用电、冷源设备以及机房区日常照明。其中：IT供配电系统设计参照国标A级的高可靠性配电系统标准，使用的2N配电方式，并通过双路进线电源相互备份，满足进线电源无单点故障的要求。

　　连续制冷系统用于保证数据中心在市电故障、柴油机未启动时仍有足够的制冷能力，在数据中心的整体可用性中发挥着至关重要的作用，使用UPS为冷冻水系统的水泵、机房内精密空调风机供电，并设置冷冻水蓄冷池。机房空调正常情况下由市电供电、油机保障，在市电和油机失效时，有UPS保障，以提供机房机柜的制冷。机房监控系统为整个数据中心重要的操作、维护与管理平台，其配电系统应能保证在市电断路时，系统仍能正常使用，因此由UPS为其供电。消防供电系统主要为消防设备、消防报警系统、消防联动控制设备提供配电。

　　按照国家相关规范，其用电等级属于一级负荷，应使用双路市电供电，并由柴油发电机保证其电源供应的不间断性。机房应急照明应保证机房等重要区域在异常状况下保持正常运行的照明能力，使用EPS电源供电，并保证疏散指示照明配备90分钟后备电池，保证停电后，机房照明系统仍可使用。机房重要动力供电主要指为冷冻站冷水机组、水泵、1T机房、UPS机房空调设备提供供电，包括机房精密空调、机房消防排烟系统及其他与机房环境相关的动力设备的供配电系统，该类系统可以接受因为市电故障所引起的关机重启，不需要使用UPS进行不间断供电，但必须使用柴油发电机后备，以保证供电链路故障或市电缺失阶段仍然可用。二级负荷：非关键动力系统、日常维护、维修和照明系统用电。机房维护用电需要在市电缺失阶段保证同样可用，以实现该阶段内的系统故障维护。

　　3.2外部市电安全保障

　　数据中心设计设立4个KB所，按照全冗余设计，双回路的市电自不同变电站市电，两路市电分别来自光华变和西岗变，共8个回路。一期引入4路10kV市电，每路lOOOOkVA,总容量为40000kVA,实现外市电单路满载的全冗余安全备份。确保数据中心外部市电接入的可靠性和安全等级，外部两个变电站至三网融合枢纽数据中心的距离分别为600m和3km。

　　3.3自备发电机

　　为了进一步提升供电的可靠性，应对外部市电突发大面积的停电发生，三网融合枢纽数据中心另配备备用功率2000kW的10kV自备发电机17台(其中一期9台，二期8台)，在市电发生停电时，启用发电机给数据中心供电。

　　3.4冗余的中低压配电架构

　　江苏有线三网融合枢纽数据中心一期共设置了2个KB所、10个低压配电室，釆用2N的冗余架构，每个KB所分别引入光华变和西岗变的10kV市电，并设有中压的母联装置，实现10kV中压的互联互投。确保一路中压停电或故障或常规检修时，另一路市电提供后端的供电。一期配电系统共设计了20台1600kVA干式变压器，每个低压配电室安装两台变压器，取自两路不同的10kV外电，两路低压系统之间均可以实现低压互联互投，确保一路中低压停电或故障时，另一路市电提供后端的供电，柴发、中压和低压配电系统的冗余架构。

　　3.5UPS电源系统

　　国家有线网络的骨干线路、全省有线电视安全播出和信息传送是江苏有线三网融合数据中心的核心业务,在建设中对IT的设备和部分关键设备配置了UPS的保障。同时根据运行系统的重要性对UPS的配置采用了2N(N=1)、2N(N=2)、2N(N=3)、2(N+1)的组合方式，在提升可靠性的同时，兼顾投资平衡。

　　(1)2N(N=3)组合方式安全播出和信息传送是三网融合数据中心中心的核心业务，因此在UPS系统的设计中釆用了2N(N=3,2+1)的组合配置,3台UPS并联，其中1台是冗余备份的UPS,提高供电的可靠性。(2)2N(N=2)组合方式对营运的计费、客服、等重要的系统，UPS采用了2N组合方式N=2o(3)2N(N=1)组合方式其他的系统采用了2N(N=1)的UPS组合方式。

　　3.6空调配电的保障

　　三网融合数据中心空调系统采用高效的离心冷冻水机组、冷冻/冷却水泵、冷却塔。为了满足空调系统在应急情况下的机房环境温度的保障与UPS后备的时间保持一致，除了设置的蓄冷罐外，对冷却水泵和末端精密空调增加了UPS的供电保障措施。与UPS后备15分钟后备时间相匹配。

　　(1)末端空调的配电保障数据中心末端的精密空调的供电安全保障采取两种方式：①应急情况下UPS供电机房末端精密空调在正常运行时,采用市电供电，在市电中断时通过ATS自动切换到UPS供电。②同一组空调的配电来自不同的配电系统数据中心每个模块化机房设计了6台末端精密空调，将每个模块化机房的6台末端精密空调分为两组，1、3、5的末端精密空调配电来自配电房1,2、4、6的末端精密空调的配电来自配电房2,两个配电房在距离和防护上做了严格的物理隔离。其目的是为了防止配电房的突发事件(如火灾)引发电力中断，确保在这种突发的情况下，有一半的末端精密空调工作，继续维持该机房的制冷，延长机房温升的时间。

　　(2)冷冻水泵的供电保障冷却水泵正常运行时，UPS运行在ECO的模式，实际上采用交流直供的经济运行模式，当市电中断时自动由UPS接管，保持冷却水泵的持续运行，不仅是满足应急保障的要求，同时达到节能效果。

　　3.7数据中心2N供电系统的物理安全保障架构

　　江苏有线三网融合数据中心供电不仅采用2N配电的架构设计，同时在建筑平面布局上充分考虑到配电系统物理安全，一期不仅设置了2个独立的KB所，同样在每层楼设置了两个配电房，将2N的配电系统分别安装在各自独立的配电房中，在一个配电房发生重大的突发配电中断事件时，另一个配电房继续给模块化机房的IT设备和空调设备供电，确保业务连续性。

　　3.8接地系统

　　有线网络承载广播电视信号的接受和发送，需要做好广播电视信号接受和传输中的抗干扰，对传输的信号有特殊的要求，因此在数据中心机房的供配电设计中，接地系统的设计占有重要地位，因为它直接关系到供电系统的可靠性、安全性以及信号传输的质量。针对广电工程类的数据机房，《广播电视工程工艺接地技术规范》GY/T5084-20U对接地系统提出了具体的要求，有线前端及传输网络机房釆用综合工程工艺接地系统的联合接地方式，为了避免其它接地引出点接地电流对广播电视工艺接地的影响，工艺接地引出点以上的工艺接地部分与建筑物其它接地系统相对独立相互绝缘。

　　工艺接地点至少引出2根，接地引出点接地电阻应小于0.50»为此，此项目数据中心接地根据规范要求，分为大楼联合接地和专用的工艺地，其中工艺地网和大楼地网在地下是相通的，工艺地网框架为30x30m,工艺水平接地体采用直径为25mm的实心铜质材料组成网格状铺设，网格采用6x6m;工艺垂直接地体采用2.5m长，直径为35mm的铜棒打入地下。先经过实测，接地电阻小于0.50,符合规范要求。工艺设备电源进入机房后，将电源PE线转换为工艺地线。

　　3.9完备的DCIM监控系统

　　数据中心作为企业的信息中心枢纽，承载着企业信息化的服务。然而,电源作为数据中心的基础要素之一,断电或低质量供电都是造成数据中心IT设备停机的一大因素。如何对数据中心电源系统进行智能化管理和维护,以确保数据中心服务器和IT设备以及其它硬件持续安全运行，在建设中设计和安装了一套DCIM系统，全面监视数据中心的中压、低压、UPS、精密列头配电、空调等系统运行状况,实现监控可视化、管理流程化，提高运维智能化的能力和水平。

　　四、结束语

　　供配电系统是数据中心最重要的基础设施，一方面从数据中心建设初期做好统筹考虑和全面规划，并根据数据中心业务保障和对供电可靠性的要求，在供电电源选择、供配电系统布置、供配电系统结构和形式等方面采取相应的技术措施。另外一方面做好后期的运维进一步提升安全运行能力将贯穿数据中心运行的生命周期。