樊 瑆

（中國石油大慶石化公司熱電廠，黑龍江大慶 163714）

0 引言

隨著云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)與人工智能等技術的應用和普及，數(shù)據(jù)中心的規(guī)?？焖僭鲩L。作為高新技術的重要載體，數(shù)據(jù)中心已成為保障這些高新技術應用穩(wěn)定運行的關鍵基礎設施。UPS 是數(shù)據(jù)中心的核心供電系統(tǒng)，需要具備耐沖擊、精準濾波和抗干擾的特性。

現(xiàn)代化數(shù)據(jù)中心對UPS 的要求是高穩(wěn)定性、高可靠性和高可維護性，UPS 的性能將直接影響數(shù)據(jù)中心的運行穩(wěn)定和安全。UPS 的架構(gòu)和配置是否合理，決定了UPS 的質(zhì)量和性能，而外置維修旁路裝置作為UPS 的重要組成部分，對保障UPS 的質(zhì)量和性能具有不可替代的作用。分析外置維修旁路裝置安全設計方案，并提出創(chuàng)新的數(shù)據(jù)中心UPS 供電安全方案。

1 UPS 外置維修旁路設置的必要性

在數(shù)據(jù)中心的實際工作中，往往會為UPS 配備維修旁路，以更好地保障系統(tǒng)安全。在UPS 需要電氣隔離時，保證數(shù)據(jù)中心的持續(xù)供電。UPS 主機外部均設有旁路開關，當UPS 發(fā)生故障時可以方便地切換到旁路。UPS 一般采用多臺并聯(lián)的形式工作，這就導致UPS 內(nèi)置的手動旁路開關無法有效保障系統(tǒng)安全，并造成了一定的誤操作風險。例如某數(shù)據(jù)中心沒有為UPS配備外置維修旁路，在一次系統(tǒng)維護中由于誤操作導致系統(tǒng)宕機，可見外置維修旁路開關的重要性。

為UPS 配備外置維修旁路開關后，進行系統(tǒng)維修時UPS 處于完全隔離狀態(tài)，而負載端依靠旁路供電依然可以維持穩(wěn)定運行，為系統(tǒng)的維修或更換提供了便利。事實表明，外置維修旁路開關能夠有效保障UPS 的使用安全，完善的外置維修旁路開關不僅能夠提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性，還能為系統(tǒng)維修或設備更換創(chuàng)造便利的環(huán)境。

2 維修旁路安全切換的重要性

雖然有些數(shù)據(jù)中心為UPS 配備了外置維修旁路開關，但工作人員仍需謹慎對待。在UPS 正常運行過程中，假如外置維修旁路開關誤操作，會導致電壓頻率和相位等的突變，輕則對系統(tǒng)造成沖擊，重則損壞系統(tǒng)硬件，釀成重大安全事故。外置維修旁路開關必不可少，但為了防止誤操作帶來的風險，需要科學嚴格地使用外置維修旁路開關。

本文提出了一種創(chuàng)新的數(shù)據(jù)中心UPS 外置維修旁路開關安全方案，既能滿足數(shù)據(jù)中心維護工作的實際需求，又能最大限度保障供電安全。

3 數(shù)據(jù)中心UPS 外置維修旁路安全設計方案

3.1 維修旁路開關掛鎖方案

通常情況下，UPS 配電柜的維修旁路開關會采取機械式明鎖的形式進行封閉，以防止人為誤操作。當需要接通維修旁路開關時，按照安全流程申請開鎖授權(quán)，將UPS 切換到靜態(tài)旁路后才允許打開旁路開關閘室，在安全員的監(jiān)督下進行合閘操作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)的平穩(wěn)過渡。外置維修旁路開關合閘后，必須斷開UPS 前后的輸入、輸出端子。在UPS 檢修工作完成后，仍需切換至靜態(tài)旁路，再接入系統(tǒng)，這時才允許斷開維修旁路開關。整個操作流程有嚴格的順序要求，任何環(huán)節(jié)都不允許遺漏，更不允許顛倒前后順序。如果UPS 正常運行時閉合外置維修旁路開關，有可能會引起“炸機”；UPS 維修后接通了靜態(tài)旁路，但忘記閉合開關，此時斷開靜態(tài)旁路開關會導致整個系統(tǒng)失去電力供應。

給外置維修旁路開關加裝機械式明鎖是一種較為可靠的安全措施，但復雜的操作流程和嚴格的順序要求對工作人員的經(jīng)驗和責任心具有較高要求，任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會導致安全事故。

3.2 外置維修旁路開關與UPS 電氣聯(lián)鎖方案

除采取機械式明鎖外，還可以為外置維修旁路開關加裝與UPS的電氣聯(lián)鎖裝置，以提高外置維修旁路開關的防誤觸能力（圖1）。

圖1 電氣聯(lián)鎖裝置

（1）為外置維修網(wǎng)絡開關配備機械式明鎖。

（2）將UPS 靜態(tài)旁路開關與外置維修旁路開關并聯(lián)互鎖，只有靜態(tài)旁路開關閉合后，外置維修旁路開關才能閉合，否則將無法實現(xiàn)合閘操作。

（3）將外置維修旁路開關的觸發(fā)接點與UPS 繼電器輸入端二合為一，在UPS管理系統(tǒng)中開啟旁路管理功能，使外置維修旁路開關閉合時能自動激活靜態(tài)旁路。

這種辦法能夠有效保障數(shù)據(jù)中心UPS 系統(tǒng)安全，在實際使用中能夠輕松實現(xiàn)，但這種做法會產(chǎn)生一個問題，當旁路開關被強制閉合后，想要進行逆變調(diào)試會變得非常困難，因為此時狀態(tài)無法切換，只有手動操作斷開旁路開關才能繼續(xù)進行后續(xù)工作。此外，這種方案也無法提供預警信號，斷開外置維修旁路開關時雖然UPS 旁路開關被閉合，但UPS 輸出開關依然處于斷開狀態(tài)。

3.3 雙磁力電磁鎖盤互鎖方案

為徹底解決UPS 維修旁路開關的安全問題，本文提出了一種雙磁力電磁互鎖方案。雙磁力電磁鎖是一種常用的雙向聯(lián)動互鎖裝置，主要結(jié)構(gòu)包括雙向磁力鎖、按鍵、指示燈和蜂鳴器。電磁鎖配有機械鑰匙，利用雙磁力電磁鎖對UPS 與外置維修旁路開關進行電磁互鎖，可以方便的實現(xiàn)二者的電氣聯(lián)鎖。數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)、雙磁力電磁鎖外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2、圖3 所示。UPS輸出開關與外事維修旁路開關置于雙磁力電磁鎖吸盤的兩側(cè)，每側(cè)均設有機械式鎖具，鑰匙放由安全員手保管，只有鑰匙插入后才能進行合閘操作。

圖2 UPS 供配電系統(tǒng)

圖3 雙磁力電磁鎖盤

當UPS 正常運行時，外置維修旁路開關處于斷開狀態(tài)，UPS輸出開關處于閉合狀態(tài)。當UPS 旁路開關閉合后，閉合信號會傳遞給電磁鎖，此時靜態(tài)旁路開關指示燈亮起，電磁鎖盤處于工作狀態(tài)，并輸出一個靜態(tài)旁路開關信號激活遠程旁路控制功能，UPS 進入旁路運行狀態(tài)。插入電磁鎖盤鑰匙，指示燈亮起，拔下鑰匙會觸發(fā)蜂鳴器報警，提示工作人員UPS 處于旁路與外置維修旁路并行工作狀態(tài)，保持鑰匙插在電磁鎖盤上才能順利完成合閘操作，否則合閘操作無法完成。

合閘后UPS 被接入外置維修旁路，由外置維修旁路為數(shù)據(jù)中心供電，此時只要斷開UPS 前后輸入、輸出端就可讓UPS 進入電氣隔離狀態(tài)，無論維修或更換設備都可以在安全狀態(tài)下進行。當UPS進入逆變模式后，旁路開關狀態(tài)指示燈熄滅，蜂鳴器報警，提示工作人員UPS 從旁路運行狀態(tài)脫離，需工作人員選擇下一步操作。

當UPS 維修或設備更換工作結(jié)束后，需要將數(shù)據(jù)中心恢復為UPS 供電，此時應觀察旁路運行狀態(tài)指示燈，如果指示燈是熄滅的，需切換UPS 工作狀態(tài)為靜態(tài)旁路，控制信號將控制繼電器接入雙磁力電磁鎖盤供電回路，從而激活靜態(tài)旁路，指示燈亮起，雙磁力電磁鎖盤將中斷遠程旁路控制功能，使UPS 穩(wěn)定工作在旁路模式。此時轉(zhuǎn)動鎖盤鑰匙就能取下UPS 開關鑰匙，蜂鳴器提示音響起，內(nèi)外旁路并聯(lián)工作燈亮起，插入UPS 開關鎖鑰匙后就可以閉合UPS 開關。受雙磁力互鎖裝置的控制，外置維修旁路開關斷開，插入外置維修旁路開關鎖鑰匙，蜂鳴器提示音停止，UPS 進入雙變運行模式，同時鎖盤被鎖定。

為了確保所有工作狀態(tài)下UPS 輸出開關和外置維修旁路開關同時關閉都不會影響系統(tǒng)安全，應將UPS 輸出開關和外置維修旁路開關并聯(lián)接入電磁鎖盤，使極端情況下UPS 可強制進入旁路模式，最大限度保障數(shù)據(jù)中心的供電安全。

4 結(jié)束語

雙磁力電磁鎖盤互鎖方案是一種創(chuàng)新的UPS 系統(tǒng)外置維修旁路安全方案，它的優(yōu)點在于電磁互鎖可以強制系統(tǒng)始終處于安全的供電狀態(tài)，聲光報警信號可以方便的讓工作人員了解UPS 的運行狀態(tài)，從而判斷接下來需要進行的操作類型，需要進行UPS 維護或設備更換時，只需斷開UPS 前后輸出輸入端即可保證UPS 被電氣隔離，而無需擔心數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的供電安全，為數(shù)據(jù)中心的電力系統(tǒng)安全提供了新的解決方案。