關(guān)于開關(guān)電源整體更換的方案研究

摘要：以某市開關(guān)電源整體更換為例，詳細(xì)描述了當(dāng)開關(guān)電源生命周期結(jié)束后，整體更換的方案，對直流系統(tǒng)并接過程技術(shù)要點進行了詳細(xì)分析，對割接方案和步驟進行了詳細(xì)闡述，為開關(guān)電源在帶載情況下整體更換工作提供了操作性較強的參考。

任何一種設(shè)備都是有它本身的生命周期，到了設(shè)備生命周期的晚期階段，設(shè)備不可避免地會出現(xiàn)老化、效率下降、故障增多等種種情況，也不利于生產(chǎn)安全，且易發(fā)生關(guān)聯(lián)故障，引起重大損失。另外，由于設(shè)備生產(chǎn)廠家的原因，生命周期后期的各種備品備件無法得到保障，給設(shè)備的維護檢修帶來一定困難，故需對到期設(shè)備進行更新改造，確保現(xiàn)網(wǎng)生產(chǎn)安全。

-48 V直流是傳輸、交換設(shè)備的主要用電規(guī)格，部分?jǐn)?shù)據(jù)設(shè)備也使用-48 V直流，因此直流開關(guān)電源[1]是通信設(shè)備的主要保障電源，根據(jù)《中國移動通信電源、空調(diào)與監(jiān)控維護管理規(guī)定（2008版）》第三章第一節(jié)第十九條規(guī)定，高頻開關(guān)整流變換設(shè)備的更新周期為12年，到期即需組織專業(yè)人員制定更換方案并安全實施[2].

由于開關(guān)電源所負(fù)責(zé)供電的通信設(shè)備絕大部分都是核心網(wǎng)元，要求提供24 h不間斷工作電源，因此開關(guān)電源在整體更換過程中必須確保輸出不中斷，整個過程不能對負(fù)載有任何不良影響，威脅網(wǎng)絡(luò)安全。開關(guān)能源整體更換方案具有較大難度和風(fēng)險。中國移動成立已滿10年，開關(guān)電源設(shè)備已開始陸續(xù)進入更換期，而在整體更換方面，還沒有太多的經(jīng)驗。本文對開關(guān)電源整體更換方案進行了詳細(xì)介紹，并通過具體工程對其可行性進行了充分驗證，在此提供一種可供借鑒的方法。

上海移動公司于2008年和2011年先后在漕溪大樓和武勝大樓成功地實施了對西門子和臺達(dá)的開關(guān)電源進行整體更換改造工程。對整個替換過程和注意要點，筆者進行了總結(jié)，在此作相關(guān)介紹。

1 更換方案的比較

-48 V直流開關(guān)電源系統(tǒng)如圖1.開關(guān)電源設(shè)備整體更換更新基本有以下幾種基本方案，具體優(yōu)缺點分析如下：

圖1 -48 V直流開關(guān)電源系統(tǒng)圖

1.1 原位更換

方案要點：在機房內(nèi)安裝一套臨時電源系統(tǒng)，與老系統(tǒng)并接后，將所有負(fù)載割接到臨時系統(tǒng)后，在原位安裝新電源系統(tǒng)，再次與臨時系統(tǒng)并接后，將所有負(fù)載割回新系統(tǒng)的方式，并拆除臨時電源系統(tǒng)。

優(yōu)點：機房整體協(xié)調(diào)，不破壞原有供電系統(tǒng)，對通信設(shè)備影響較小，適合于少量套數(shù)電源更換，投資較低，且適合無多余裝機位置的老機房。

缺點：難度最大，包括方案的制定和具體的施工實施，要求對系統(tǒng)非常熟悉，施工工作量大，涉及大量不停電割接。

1.2 換位更換

方案要點：在機房內(nèi)安裝一套新系統(tǒng)后，與老系統(tǒng)并接后，對所有負(fù)載重新布放新電纜或老電纜利舊接長后，在線割接所有負(fù)載到新系統(tǒng)后，拆除老系統(tǒng)。

優(yōu)點：施工難度較小，工作量明顯小于原位更換方案，適合裝機位置富裕的機房。

缺點：原有供電系統(tǒng)中的輸出電纜由于路由改變都將重新布放，或通過電纜復(fù)接等手段延長原有電纜，留有隱患，投資較大。

1.3 保留原有直流配電屏，只更新整流模塊部分

方案要點：在機房內(nèi)安裝臨時電源系統(tǒng)，與老系統(tǒng)并接后，拆除原有整流模塊屏，安裝新模塊屏，與直流配電屏并接后，拆除臨時電源系統(tǒng)。

優(yōu)點：施工工作量小，對負(fù)載熟悉程度要求較低，投資小，若是更換同廠家同型號產(chǎn)品，則難度較低。

缺點：由于廠家設(shè)備也在不斷更新，同型號產(chǎn)品很可能已經(jīng)停產(chǎn)，此方案中的模塊屏和直流屏的連接和安裝方式需重新設(shè)計，難度較大。若是不同廠家產(chǎn)品，則牽涉到系統(tǒng)的檢測、控制和告警系統(tǒng)混用，難度更大，且電源系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備周期不一致，存在后續(xù)更新工作量。

不同更換方案優(yōu)缺點及適用場景對比如表1.綜合各方面因素從長遠(yuǎn)考慮，本案例采用了方案1.雖然施工難度較大，但屬于一勞永逸，可以確保電源長期穩(wěn)定輸出。只要做好前期準(zhǔn)備工作，成功把握性還是比較大。

表1 不同更換方案優(yōu)缺點及適用場景對比表

2 開關(guān)電源整體更換方案

根據(jù)方案一的要求，需要首先新建臨時動力系統(tǒng)，將負(fù)載全部割接至臨時系統(tǒng)，然后將原位置設(shè)備拆除，新建動力系統(tǒng)，再將臨時系統(tǒng)上的負(fù)載全部割接至新建系統(tǒng)上。關(guān)鍵點有三個：

（1）負(fù)載排摸；前期準(zhǔn)備，所有工作順利完成的基礎(chǔ)，確保業(yè)務(wù)不受影響的前提；（2）系統(tǒng)并接；難度最高的操作，也是最難控制的環(huán)節(jié)；（3）負(fù)載割接；不同的負(fù)載接入方式需要不同的割接方法，需要萬分的謹(jǐn)慎和仔細(xì)。

下面對這三個重要環(huán)節(jié)逐一介紹。

2.1 負(fù)載排摸的方法

開關(guān)電源直流系統(tǒng)的負(fù)載在通信系統(tǒng)中非常重要，制定方案前必須將每套待更換的系統(tǒng)負(fù)載進行拉網(wǎng)式排摸，做到了然于胸，才能確保萬無一失。如負(fù)載性質(zhì)、負(fù)載大小、負(fù)載供電方式、負(fù)載路由等等。

由于待更換的系統(tǒng)都是老系統(tǒng)，經(jīng)過10年以上的運行，負(fù)載多次割接，負(fù)載情況變得非常復(fù)雜，在負(fù)載的排摸過程中，不可能通過簡單的測電流、摸線等方式就能摸清所有負(fù)載，需要采取一些非常規(guī)手段才能達(dá)到目的。

（1）首先對本局點所有直流負(fù)載資料進行核對，摸清大致情況；

（2）重點對待更換系統(tǒng)負(fù)載進行二級配電屏位置確認(rèn)，可以開啟均充模式，在二級屏處量得均充電壓的，都為本系統(tǒng)輸出負(fù)載，必要時采用調(diào)整浮充電壓再次確認(rèn)，要求輸出屏有多少熔斷器輸出，必須找到多少受電端子；

（3）測量每路熔斷器電流值，同時測熔斷器端和受電端，如測得電流一致且與其余電流值差異較大，則可確認(rèn)對應(yīng)關(guān)系；

（4）若電流值差異較小，則可根據(jù)電纜線徑加以判斷；

（5）若線徑相同，則可根據(jù)電纜外觀加以判斷，包括電纜的顏色、新舊程度、電纜皮的材料等；

（6）若電纜外觀相同，則可根據(jù)電纜接線頭加以判斷，包括接線頭的材質(zhì)、顏色、絕緣包布的材質(zhì)、顏色等；

（7）若接線頭也相同，則需采用非常規(guī)手段了，如有可能，請通訊專業(yè)同志配合增加或減少負(fù)載量，根據(jù)電流變化判斷；

（8）若不可行，則可接駁假負(fù)載，人為制造電流變化，加以判斷；

（9）同時需結(jié)合電纜吊牌、電纜路由、走向等其它因素共同判斷熔斷器端和受電端的對應(yīng)關(guān)系，不能放過任何一個疑點，要求同時符合所有條件才能最終判定；正線的排摸過程中，兩端測得的電流很可能不一致，則可找到大致對應(yīng)關(guān)系后結(jié)合電纜線徑、材質(zhì)、電纜頭等多種因素后判斷；若仍不能確認(rèn)，也采取人為影響負(fù)載變化的方法，包括復(fù)接正線等手段，都可以采用。

2.2 系統(tǒng)并接的方式

開關(guān)電源更換中的一個難點在于臨時系統(tǒng)和更換前的老系統(tǒng)及更換后的新系統(tǒng)的并接上。由于通信設(shè)備的連續(xù)工作特性，要求兩套系統(tǒng)并接需帶電進行，且不能影響設(shè)備用電，難度較大。系統(tǒng)并接前，需關(guān)閉電池均充模式，同時調(diào)節(jié)系統(tǒng)浮充電壓。

系統(tǒng)并接一般有以下幾種方式：

2.2.1 銅排直連

兩套系統(tǒng)的正負(fù)銅排直接采用硬連接，即銅排直連，老系統(tǒng)需有螺栓緊固點，連接銅排需現(xiàn)場測量尺寸加工沖孔，難度很大，也不美觀，尤其是采用只更新整流模塊方式的，必須采用銅排連接，其中還牽涉到原有銅排的拆除，難度更大。

2.2.2 電纜連接

兩套系統(tǒng)的正負(fù)銅排采用電纜直接接駁銅排，難度在于由于電纜較多，較難找到正負(fù)銅排上足夠的螺栓緊固點，或找到也不集中，影響負(fù)載割接時的施工空間?？蛰d系統(tǒng)浮充電壓適當(dāng)?shù)鸵稽c，以免接電纜時冒火星，并接后，慢慢調(diào)高浮充電壓，承擔(dān)負(fù)載電流。

2.2.3 通過蓄電池端連接

兩套系統(tǒng)的正負(fù)銅排通過蓄電池組正負(fù)排連接，較安全，施工難度小，且電池在其中起到了調(diào)節(jié)作用，減小系統(tǒng)波動?？蛰d系統(tǒng)浮充電壓適當(dāng)調(diào)高一點，隨著負(fù)載的逐漸增加，系統(tǒng)電壓會降低。

本案例采用第三種方式。

2.3 負(fù)載割接的方式

三種更換方案中，對于只更換整流模塊的方案不牽涉到負(fù)載割接，其余兩種都牽涉到負(fù)載割接，且在不中斷業(yè)務(wù)的情況下割接，尤其是原位更換更是涉及到割接到臨時系統(tǒng)和割接回新系統(tǒng)兩次，每次割接都會存在較大風(fēng)險，都需要謹(jǐn)慎對待。這個環(huán)節(jié)就顯現(xiàn)出前面負(fù)載排摸的重要性，摸的越準(zhǔn)，出事故的概率越小，同時必須遵循在線電源系統(tǒng)割接基本原則，如低業(yè)務(wù)風(fēng)險原則、維護部門全程督導(dǎo)原則等[5].

具體負(fù)載可分為幾大類，分別有不同的割接方式對應(yīng)實施：

（1）可停電負(fù)載。

a.通信專業(yè)同志配合停止設(shè)備工作，監(jiān)測電流變化，負(fù)線電流到零，正線電流明顯減小，這是由于電流總是從電阻小的線路通過的特性決定的；b.拆除熔斷器；c.拆除電纜；d.臨時電纜接長后，接入另一系統(tǒng)；e.裝上熔斷器；f.啟用設(shè)備；g.監(jiān)測電流變化，要求與原值基本一致。

（2）主備用兩路熔斷器輸入的負(fù)載。

a.在設(shè)備端停止一路電源供電，監(jiān)測電流變化，另一路電源承擔(dān)全部電流，且正線電流也有相應(yīng)變化；b.拆除熔斷器；c.拆除電纜；d.臨時電纜接長后，接入另一系統(tǒng)；e.裝上熔斷器；f.在設(shè)備端恢復(fù)供電，監(jiān)測電流變化，兩路電源分擔(dān)電流，且正線電流也有相應(yīng)變化；g.重復(fù)操作另一路熔斷器的割接。

（3）單路輸入的負(fù)載。

a.在二級屏周圍尋找同一系統(tǒng)供電的另外二級屏，且二路熔斷器電流相加值不大于單路熔斷器額定值的80%;b.采用臨時電纜并接兩只二級屏正負(fù)排；c.拆除熔斷器；d.監(jiān)測電流變化，另一路熔斷器電流增加，正線電流相應(yīng)變化；e.拆除電纜；f.臨時電纜接長后，接入另一系統(tǒng)；g.裝上熔斷器；h.監(jiān)測電流變化，兩路熔斷器電流相應(yīng)變化，正線電流相應(yīng)變化。

（4）多根電纜并接的負(fù)載。

拆除電纜時，一根一根電纜拆除，同時監(jiān)測電流變化。

（5）單根電纜輸出的負(fù)載。

必須采取先布放臨時電纜措施，再拆除原有電纜，同時監(jiān)測兩路電纜電流變化。

總之，負(fù)載割接時需做到，拆除時量電流，接上時量電壓，同步監(jiān)測相應(yīng)的熔斷器和電纜電流變化，變化的方向和大小要和預(yù)估保持一致，電壓不得超過-43~-58 V的范圍[6].所有的電纜除割接時握在手中的，全部都要做絕緣處理，電纜標(biāo)識要清楚，避免現(xiàn)場混亂，方能保證割接安全。

3 總 結(jié)

設(shè)備隨著生命周期的終結(jié)，更換是必然的。在通信行業(yè)中，電源設(shè)備的不停電更換由于行業(yè)的特殊性也是必需的。維護人員只要做好充分的準(zhǔn)備工作，包括前期大量的資料收集分析整理，制定詳細(xì)的割接方案，根據(jù)各種預(yù)演突發(fā)事件制定應(yīng)急預(yù)案、回退機制，割接時經(jīng)驗豐富的現(xiàn)場指揮保持清晰的思路、加強現(xiàn)場把控，監(jiān)護人員保持高度的警惕性，施工人員嚴(yán)格按流程操作，膽大心細(xì)，帶電更換的成功是可以達(dá)成的。