通信运营商汇聚机房电源及配套建设分析及建议

2019-11-27周丹

通信电源技术 2019年11期

关键词：油机机房容量

周丹

（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏南京 210019）

1 汇聚机房现状分析

1.1 供电容量不足

目前，部分汇聚机房存在供电侧容量不足的情况，影响机房的业务发展。例如，现有市电及油机容量不足；低压配电柜老化，且其性能不满足机房保护要求，容量和配电端口不足。

1.2 机房内供电系统结构混乱

机房交流配电结构混乱，表现为设备用电与空调用电未分离。机房内直流配电结构混乱，存在同一套电源混接不同类型设备的情况。此外，供电含油机生产用电和办公用电没有分离；油机房安全管理问题严重。

1.3 机房内开关电源供电能力不足

现有机房开关电源负荷较高，不能满足新增负荷需求；尤其是蓄电池后备时间较短，在停电时部分站点无法保证4 h后备时间。

1.4 机房内承重、层高等基础条件差

由于前期机房规划面积较小，机房内设备较多，可使用面积小，使得机房整体凌乱、拥挤。同时，机房承重、层高等基础建筑条件差。

2 汇聚机房建设改造思路

2.1 梳理汇聚机房内各类负荷需求

数据网新增设备需求为各汇聚机房新增或者扩容接入网关设备及交换机等。传输网新增设备需求为目前的骨干层、汇聚层以及延伸层新增传输设备等。对于5G新增设备需求，考虑到移动即将部署5G网络，相关汇聚机房应提前建设配套能力。关于网络部整改优化需求，经过梳理，现有汇聚机房中还存在较多站点供电能力不满足维护需求，需进行优化改造。结合各类设备需求，建议细化明确不同业务不同站点供电保障时间。

2.2 机房规划设计方案

2.2.1 新建机房

规划好机房整体定位，考虑各类业务相关的需求，进行分区分模块建设。

2.2.2 现有机房改造

（1）机房剩余空间较大。如果剩余空间较大，对新增设备进行合理规划；建议采用分散供电原则保障。

（2）机房剩余空间较小（可改造）。梳理现有设备装机情况，对现有设备、现有电源进行评估，建议可结合机房实际运行情况对机房进行合理腾退，释放装机能力。

（3）机房剩余空间极小（无法改造）。不易改造的老旧机房在业务规划时，避免进行扩容建设。

2.3 交流供电侧解决方案

2.3.1 交流供电总容量测算

建议协同多业务部门共同确认后期发展能力，提前预留好供电容量。交流用电类型和设备负荷如表1所示，其中市电合计容量为22～38 kW。

表1 交流用电类型和设备负荷

2.3.2 梳理交流供电系统结构

首先，交流设备用电、空调用电及其他用电隔离。其次，建设汇聚机房智能电表，有效统计汇聚机房的用电情况。最后，汇聚机房内的各类设备耗电量应从站内交流配电箱（屏）内采集。若站内现有交流用电设备没有统一从交流配电箱（屏）内取电，应进行改造，使所有设备交流用电必须从交流配电箱（屏）内取电。若机房内有多个交流配电箱（屏），应分开计量，各类耗电量对应相加。

图1为（汇聚机房）智能能耗采集点设置示意图。

图1 汇聚机房智能能耗采集点设置示意图

2.3.3 油机供电思路

油机问题是汇聚机房较为突出、情况较为复杂的问题，解决思路如下。

（1）为降本增效，目前运营商均不对汇聚机房配置固定油机，并且汇聚机房土建安装条件较差。建议采用固定油机，车载式、移动油机，或者快速直流充电的方案等差异化方案；各汇聚机房站点均应配置油机接口箱。

（2）新建汇聚机房位于地下室、一层商铺，且离公路或停车场50 m以内时，油机接口箱可安装在汇聚机房内；新建汇聚机房不在地下室或一层商铺时，油机接口箱可安装在室外，离公路或停车场较近的地方。考虑到安全因素和维护便利，油机接口箱建议离地2 000 mm。

（3）对于重要自有县机房配置固定油机；对于租用汇聚机房可灵活采用车载式、移动油机；对于发电困难地区可采用快速直流充电的方案。

2.4 通信电源解决方案

2.4.1 机房内供电系统结构优化

做好分类型分级供电结构模型。建议对于用电类型较多，面积较大，重要级别较高的自有汇聚机房采用多套电源分散供电方案；对于机房较小、设备类型少的机房仍沿用集中供电方案。

2.4.2 通信电源配置

汇聚机房的供电类型主要为直流-48 V，根据专业划分的机房等级、机房面积的不同，电源的配置应有所区别。机房开关电源要综合考虑设备对电源端子及容量的需求。

重要汇聚机房应根据业务网络需要配置电源系统，针对核心网、数据承载网、内容源网络部署需求，可相应部署高压直流与市电直供；针对传送网、无线网等网络需求配置分立式开关电源，开关电源系统容量建议不低于为-48 V/2 000 A，直流屏按中远期容量配置，整流模块采用N+1冗余方式配置，其中N为主用整流模块数量，配置1块备用整流模块。

普通汇聚机房及业务汇聚机房可选用组合式开关电源，电源系统容量建议不低于-48 V/600 A，选择满配系统。具备二次下电功能，延长传送网设备后备时长。

其他安装条件较差的汇聚机房还可采用一体化开关电源200～600 A、柜内嵌入式电源50～200 A。建议对于一体化开关电源以及柜内嵌入式电源可配置自管理模块，可即时对供电进行自我管理。

通过项目建设、精确化管理等措施提高供电能力，建议对重要汇聚机房建立配套能力更精确的监控管理模块，提升现有电源供电效能。

2.4.3 蓄电池配置

根据运营商集团配置新要求，新建普通汇聚机房、业务汇聚机房全部采用磷酸铁锂电池作为后备电池；新建重要汇聚机房宜采用磷酸铁锂电池作为后备电池。

后期建议根据不同业务细化蓄电池保障时间；通过在开关电源设置不同负荷控制或者采用多套小型开关电源为不同业务供电。

2.5 机房空调解决方案

空调系统按照“满足环境指标、重点解决散热、推广节能技术、保证运行稳定”的原则配置。围绕通信主设备及电源设备工作环境指标，主要解决散热需求，个别季节性高湿地区兼顾除湿。因地制宜采用节能新技术，合理选型、科学设计，确保机房运行稳定。

综合考虑所在区域、设备类型、设备功耗等多种因素，因地制宜采取不同解决方案。对于新建重要汇聚机房，位于有冷冻水中央空调的自建机房楼时，应采用冷冻水型机房专用空调或新型空调末端。独立建设时，面积较大的机房采用风冷型机房专用空调，面积较小的机房可采用小型风冷型精密空调。对于新建普通汇聚机房，位于有冷冻水中央空调的自建机房楼时，应采用冷冻水型机房专用空调或新型空调末端；独立建设时，采用基站空调或小型风冷型精密空调。对于新建业务汇聚机房，一般采用基站空调或小型风冷型精密空调。当存量汇聚机房空调系统更新改造时，在条件允许情况下，参照新建汇聚机房要求建设空调系统；如果安装等条件受限，可因地制宜采用小型风冷型精密空调等。

空调系统一般采用N+1配置方式。机房内应做好气流组织，合理布局，尽可能做到冷热分区。对于机房内主设备可能存在局部热点的情况，在层高允许情况下，可采用地板下送风、风管上送风、列间空调、热管背板及顶置空调等精确制冷方式。空调冷凝水宜采用有组织排放，并做好保温措施。空调室外机宜摆放在通风良好、建筑物北侧或避免太阳直射区域，须安装牢固可靠、方便维修且设防盗措施。如果设置在居民区，需充分考虑噪音影响，采取加装隔音板、室外机远离居民休息区等消音隔噪措施。

可根据室外气候条件，因地制宜开展自然冷源技术应用，推动汇聚机房节能降耗。空调必须具备断电恢复自启动功能，并可靠接入动环监控系统。