地市级广电网络前端机房供电安全及扩容改造探索

2019-09-10叶庆明

记者观察·中旬刊 2019年7期

叶庆明

摘要：地市级广电网络原机房供电容量小、单路供电可靠性低，随着有线电视系统的全面升级，对设备供电安全提出了更高的要求，原有的电源容量、可靠性已不能满足新系统的用电要求，亟待电源进行全双回路供电系统扩容升级改造。

关键词：广电网络;供电安全;扩容改造

近年来，由于机房电源问题造成的广电网络安全播出事故频发，究其原因，地市级广电网络总前端机房建设时间较早，机房规划时多按模拟电视系统设备用电负荷设计，电源容量小、基本在80-100KVA以下，一般为单路供电，配置单路UPS电源，可靠性低，单路电源供电，若某一节点故障，极易引起多设备断电，造成停播事故。随着有线电视向全数字化播出及三网融合、智慧广电业务的转变，对设备供电安全提出了更高的要求，同时原有的电源容量已不能满足新系统的用电负荷要求，亟待电源系统扩容升级改造。

广电网络机房属于市电交流供电系统，实施全双路供电系统改造是提高前端供电安全的有效措施。外部电源引自两路独立外电，低压侧供电设双回路，且接入两个以上引至不同变压器的独立低压回路。双路电源均配置独立UPS电源及自备电源发电设备，UPS电池组后备时间应满足实际负荷工作30分钟以上，自备电源发电机应在电源中断20分钟内启用保障播出负荷、机房空调等相关负荷持续供电。机房设备均应配备双电源供电模块，主备播出设备、双电源播出设备应分别接入不同的供电回路。双路电源间应设跨接开关，作为维修或应急之用。设备选型上采用自动化程度较高的柴油发电机组，具有自动倒换功能的低压配电系统，采用免维式阀控式密封蓄电池，性能稳定的高频开关电源。

广电网络前端机房电源双回路扩容改造方案设计、施工时应遵循的国家标准有：《电子信息系统机房设计规范（GB50174-2008）》《供配电系统设计规范（GB50052）》《有线电视网络工程施工及验收规范（GY5073-2005）》。地市级广电网络前端机房一般参照国家B级机房建设标准。B级为冗余型，在系统需要运行期间，其场地设备在冗余能力范围内，不应因设备故障而导致网络系统运行中断。

有线广播电视网前端供电安全一般按用户数分级，地市级前端覆盖用户规模10万-100万户之间为二级保障要求，10万用户以下定为三级保障要求。每级对供电系统的安全性有不同要求，具体参考《广播电视安全播出管理规定》中的要求。

本文所述改造案例为前端覆盖用户规模20万户网络机房，按电子信息国家B级机房建设，广电二级保障前端机房的技术等级要求进行设計、施工、质量控制、验收等。

达成目标：一是提升前端机房电源安全保障性，实现全双回路供电;二是电源容量扩容，以便为新上OTT等新业务平台保障电力供应。

改造原则：为近期新业务平台线提供充足电力供应，远期达到满足5-10年内能为新增平台提供电力供应所需容量。初期尽量将现有设备利用上，基础设施、电力缆线、电源配电屏一次性按远期容量改造到位。其他设施待实际负荷接近设备容量时再予以逐步升级。

有线前端机房供电系统扩容及双回路供电改造流程实例：

一、工程勘验、资料整理、数据收集

准备原机房建筑计划施工图纸、竣工图纸。整理机房电源分布图、缆线走向图等。收集机房现设备用电情况、UPS参数等。机房现有一台120KvA高频模块式UPS及一台50KVAI频机。总负荷100KW=数字电视系统设备30KW+IP数据系统20KW+空调30KW+干网机房8KW+照明及其他负荷10KW。发电房配200KW及100KW发电机各一台。

二、供电扩容容量及总体方案确定

（一）总电源容量确定

因在原有机房场地上扩容，增加容量上限受机房空间新增机柜数量限制，一个机柜负载3-5KW。本例需增加OTT平台40KW功耗，智慧广电业务平台预留35Kw容量，空调25KW。新增100KW供电容量，新加15个机柜，总容量扩大到200KW。

（二）设备容量计算及选型

1.UPS容量KVA=负载功率KW÷功率因数÷0.7;功率因素取0.8。负载功率为UPS所带设备功率。如上为125KW，计算出UPS需220KVA。新增加一台最大功率为300KvA高频模块式UPS作为主用UPS，可配六个模块，50KW一个模块，配五模块，预留一模块位置。UPS功率为250KVA。

初期负荷未超过100KW，为合理利用设备，原120KvA及50KVAUPS合并作为备路UPS使用。

2.发电机容量，新增一台300KW电启动发电机。原200Kw暂作为备路发电机使用。

3.蓄电池配备电池安时数（AH）=UPS标称功率（VA）×功率因素×延时时长（小时数）÷逆变器启动电压（电池组电压）÷逆变器效率;功率因数一般取0.8;延时时长需大于30min。逆变器效率一般取0.9;逆变器启动电压（电池组电压）根据不同型号uPs而不同（查UPS参数可得）。本例中逆变器启动电压480V，电池安时数为500AH，由80块12V250AH电池分成2组为UPS提供直流输入电源。电池逆变供电延时时长约为80min。

（三）新建电源室

因原机房在15楼，新增设备承重超过建筑承载标准。需在机房所在低层大楼改建一电源室，用于安放UPS及电池，发电机等。

（四）全双回路供电方案规划

1.外部双路电源确认

网络机房位于本地广电大楼机房，机房外电从大楼配电间取出。大楼采用高压单母线分段供电模式，外电符合广电总局二级保障要求，双路高压电源输入，其中一路为专线。大楼电源总供电容量满足机房新增负荷扩容所需。

2.机房供电模式

机房供电采用1+1低压供电模式。

3.设备或主备冗余系统双路电源供电

所有配有双电源的设备电源分别接入主备电源，部分老款设备只有单个电源供电模块时，可接入主、备系统，分别由双路电源供主备设备。实现系统级的冗余供电。内部分配接线图系统框图如下：

（五）增设动力环境监控系统

动环监控系统可对双路三相电源、UPS电压、电流、功率、功率因素实时监控。对动力运行保障条件如温、湿度，空调运行状态不间断监测，通过监管平台实时显示动力环境各项运行数据，超过设定的各项参数控制阀值时，可及时通过微信、短信、邮件或手机APP软件及时报警。减轻人为监控的工作强度，提高运维监控的工作质量。

三、设计图纸、核定设备清单、制订工艺要求，制定施工质量控制检验流程

（一）配电系统线路图

设计改造前后配电系统图，线路布线施工图。勘测所有电源布线长度。计算各缆线承载电流大小，确定各缆线规格、直径及长度。

（二）低压电源控制柜

设计主备UPS与市电互投控制柜、UPS主路电源控制柜、新增备路UPS电源分配柜。原电源控制柜扩容改造设计。具体流程，制订设计说明及技术要求，设计一次回路、二次回路方案图，确定一、二次回路元器件规格要求、数量，母排规格、开关柜箱体规格等。

（三）电源室改建方案及布局图规划

根据UPS电源、蓄电池及发电机规格确定电源室布局及规格’电源室按B级机房标准和一级防火标准建设，符合《电子信息系统机房施工及验收规范》（GB50462-2008）主要技术要求;UPS电源室的耐火等级应符合《计算站场地安全要求》（GB9361-88）和《建筑设计防火规范》（GBZl6-87）的规定。UPS电源室的装饰材料应选用非燃烧材料或难燃烧材料。UPS电源室室内装饰采用气密性好、不起尘、易清洁并在温、湿度变化作用下变形小的材料，具体的技术要求应符合《电子信息系统机房施工及验收规范》（GB50462-2008）的规定。

发电机房设计、建设时应确保长期运行时的通风换气、散热及消防等安全要求。

（四）设备、配件及材料清单

确定所有设备、器材、缆线规格、数量、技术规范要求清单，作为项目招标依据。

（五）实施流程

制定总体方案执行流程，项目方案确定并经审批批复实施后，按项目招标一确定实施厂家一新建电源室定址、装修一电源控制柜定制一设施、备件到位一电源柜、UPS安装同步执行一机房内双电源铺设-新增主路UPS电源主线路布设一停电改造（包括原供电控制柜扩容改造、主备路电源跨接开关接线改造），要求在凌晨实施并按时完成，不影响白天的正常播出。

（六）工程质量控制及验收规范

按《有线电视网络工程施工及验收规范》GY5073-2005中的要求，制订设备、器材检验规范;制订各分项施工及工艺检查、验收流程。

四、项目集成施工单位及设备器材招标

制订项目招标文件，提供项目需求、技术规范、各子项目具体要求、工程服务要求、施工组织要求、工程及设备清单等。前端机房电源改造设计施工单位的选取需具有相关资质，如电子与智能化工程专业承包贰级、建筑智能化系统设计专项乙级、计算机信息系统集成及服务叁级等。

确定UPS电源及蓄电池供应商、电源控制柜定制厂家，电源布设改造施工厂家，新建电源室装修改建公司、动环系统厂家等。

五、工程施工及工艺控制

在总体施工方案框架下，按项目完工时间要求确定各分项施工进度及方案。所有工程实施时需严保前端安全播出不受影响，重要操作按安全播出要求报批，停电改造方案制订时遵循时间最短、影响最小的原则，施工操作细化到每一步骤、每一时间节点，订立改造失败的应急回退预案，确保改造施工后及时复播。严格按制订的施工质量控制规范检查各施工工序，实施过程控制及整体验收。施工过程中，注意查验电源线管线中间不能有接头，动力线与信号线分开，接线盒、开关、联接点固定螺丝，隐蔽处工程随工检查等。施工完成后进行各系统测试初检验收，电线、电缆复核，相线、零线、地线确认，配电柜、开关绝缘测试，合格后通电空载切换测试，查验各供电系统运行参数，各分项目自检操作，检验系统是否正常运行，合格后再带载运行测试。

六、双电源设备接入主备UPS回路改造

双路电源设备分别接入主、备uPS电源回路。单电源设备可分别接入主备冗余两套系统中，两套系统再分路接入主备UPS回路中。均衡分配三相负荷，三相之间负荷差控制在5%以内。

七、系统调试、检测

施工过程中各项目初检合格后，进入系统联调、检测阶段。调试、检测过程中发现不合格时需及时返工整改。

（一）各项目验收，按各子系统、工程技术规范及验收标准，逐项操作检测，核对相关运行参数，出具分项检测报告。

（二）电源系统检测。测量各接地電阻值、各供电系统、防雷系统等。

（三）电源系统切换测试。双路电源分别单路供电，测量相关参数;停电UPS供电检测;发电机供电检测;动环系统监测、报警联调等。

（四）电源系统试运行及可靠性测试。系统联调完成后，动环系统实时监测电源各项运行参数，每12小时分析一次，全系统无故障连续运行一周以上检验合格。

八、项目总体验收

验收项目：整理全部图纸、资料;进场设备、器材检验合格资料;现场施工监理、分项工程质量检测记录;系统（子系统）检测运行报告;系统可靠性检测记录等。全部项目验收完成后，出具竣工验收报告，各项目合同归档。

九、电源系统安全稳定运行保障措施

制订前端机房电源管理制度、电源系统定期巡检维护制度，机房UPS电源维护切换操作手册，制订机房电源系统故障处置应急预案，动环系统实时监测电源系统运行状态。加强维护人员及值机人员的培训，落实日常巡检制度，保障电源系统稳定运行。