開關(guān)電源整體更換的方案研究

　　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(hù)檢修帶來一定困難，故需對到期設(shè)備進(jìn)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(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(hù)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(jìn)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(jìn)行了詳細(xì)介紹，并通過具體工程對其可行性進(jìn)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(jìn)行整體更換改造工程。對整個替換過程和注意要點，筆者進(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)位置的老機(jī)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(jī)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(jī)位置富裕的機(jī)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(jī)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：

　?。?）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(jìn)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。

　?。?）首先對本局點所有直流負(fù)載資料進(jìn)行核對，摸清大致情況；

　?。?）重點對待更換系統(tǒng)負(fù)載進(jìn)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；

　?。?）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；

　?。?）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；

　?。?）若不可行，則可接駁假負(fù)載，人為制造電流變化，加以判斷；

　?。?）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(jìn)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。空載系統(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