開關電源整體更換的方案研究

　　任何一種設備都是有它本身的生命周期，到了設備生命周期的晚期階段，設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)生關聯(lián)故障，引起重大損失。另外，由于設備生產(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，給設備的維護檢修帶來一定困難，故需對到期設備進行更新改造，確?，F(xiàn)網(wǎng)生產(chǎn)安全。

　　-48 V直流是傳輸、交換設備的主要用電規(guī)格，部分數(shù)據(jù)設備也使用-48 V直流，因此直流開關電源［1］是通信設備的主要保障電源，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，高頻開關整流變換設備的更新周期為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］。

　　由于開關電源所負責供電的通信設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，整個過程不能對負載有任何不良影響，威脅網(wǎng)絡安全。開關能源整體更換方案具有較大難度和風險。中國移動成立已滿10年，開關電源設備已開始陸續(xù)進入更換期，而在整體更換方面，還沒有太多的經(jīng)驗。本文對開關電源整體更換方案進行了詳細介紹，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的開關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，在此作相關介紹。

　　1 更換方案的比較

　　-48 V直流開關電源系統(tǒng)如圖1.開關電源設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，對所有負載重新布放新電纜或老電纜利舊接長后，在線割接所有負載到新系統(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)，將負載全部割接至臨時系統(tǒng)，然后將原位置設備拆除，新建動力系統(tǒng)，再將臨時系統(tǒng)上的負載全部割接至新建系統(tǒng)上。關鍵點有三個：

　?。?）負載排摸；前期準備，所有工作順利完成的基礎，確保業(yè)務不受影響的前提；（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）負載割接；不同的負載接入方式需要不同的割接方法，需要萬分的謹慎和仔細。

　　下面對這三個重要環(huán)節(jié)逐一介紹。

　　2.1 負載排摸的方法

　　開關電源直流系統(tǒng)的負載在通信系統(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。如負載性質(zhì)、負載大小、負載供電方式、負載路由等等。

　　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，負載多次割接，負載情況變得非常復雜，在負載的排摸過程中，不可能通過簡單的測電流、摸線等方式就能摸清所有負載，需要采取一些非常規(guī)手段才能達到目的。

　?。?）首先對本局點所有直流負載資料進行核對，摸清大致情況；

　?。?）重點對待更換系統(tǒng)負載進行二級配電屏位置確認，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)輸出負載，必要時采用調(diào)整浮充電壓再次確認，要求輸出屏有多少熔斷器輸出，必須找到多少受電端子；

　?。?）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，則可確認對應關系；

　?。?）若電流值差異較小，則可根據(jù)電纜線徑加以判斷；

　?。?）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；

　?。?）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；

　?。?）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載量，根據(jù)電流變化判斷；

　?。?）若不可行，則可接駁假負載，人為制造電流變化，加以判斷；

　　（9）同時需結合電纜吊牌、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關系，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，則可找到大致對應關系后結合電纜線徑、材質(zhì)、電纜頭等多種因素后判斷；若仍不能確認，也采取人為影響負載變化的方法，包括復接正線等手段，都可以采用。

　　2.2 系統(tǒng)并接的方式

　　開關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，且不能影響設備用電，難度較大。系統(tǒng)并接前，需關閉電池均充模式，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，較難找到正負銅排上足夠的螺栓緊固點，或找到也不集中，影響負載割接時的施工空間?？蛰d系統(tǒng)浮充電壓適當?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，承擔負載電流。

　　2.2.3 通過蓄電池端連接

　　兩套系統(tǒng)的正負銅排通過蓄電池組正負排連接，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。空載系統(tǒng)浮充電壓適當調(diào)高一點，隨著負載的逐漸增加，系統(tǒng)電壓會降低。

　　本案