江苏联通富春江机房UPS供电系统单点故障整改方案及实际割接分析
作者：马跃华，何锐
来源：《中国新通信》 2018年第18期
【摘要】 本文是以中国联通南京分公司富春江机房UPS 供电系统的实际存在问题为例，如何确保不间断供电的角度来解决供电系统的单点故障和成套设备的停电维保，从实情出发，制定改造割接方案，历时近一年调整操作，实现所有通信服务器设备的双母线供电、成套设备可以停电检修保养，使得整个系统的供电安全性得以提高。
【关键词】 UPS 单点故障 双母线改造
一、概述
实际情况：江苏联通富春江机房一楼电力室安装有三套UPS 系统，当初建设时低压配电开关不足，同时预估发展的电力需求不足，每套UPS 系统的交流输入全部接自同一台变压器的低压输出，该情况不符合中国联通运维规程《动力环境分册》第116 条“UPS 供电系统的输入回路应采用双电源输入以避免单点故障”的要求。
二、研究背景
2.1 存在问题
1、富春江局一层电力室，安装有三套UPS，每套UPS均是1+1 UPS 冗余供电系统。但是1+1 系统的交流输入为同源的一路市电，不满足双路输入要求；一旦负载增加后，将无法对高低压成套设备断电进行预防性试验及维护保养，长期不能停电维护，必然存在严重安全隐患。
2、对于机房内重要的通信设备：计费系统、银行服务器、客服系统、重要网管设备服务器，都是单系统的UPS 供电，一旦系统发生故障，没有热备份电源保障，将引起服务器终端，造成通信事故。
2.2 研究思路
为彻底解决UPS 供电系统隐患，建议对原有的1+1UPS 系统进行双母线供电改造，以提高系统供电可靠性，保证用户高可靠性的供电要求。
本期主要利用现有1# 、3# UPS 系统进行双母线改造，根据目前该局各层在用机房通信设备负载现状，现有1# 、3# UPS 系统进行双母线改造完成后，主要满足三层信息化机房及四层利安人寿、农信社机房的通信设备供电需求。
1# UPS 电源系统，以及其分布在各楼层的各级（一级输出屏及二级输出屏）UPS 输出屏在本期工程中称为第一条输出母线，命名为“母线A”；
3# UPS 电源系统，以及其分布在各楼层的各级（一级输出屏及二级输出屏）UPS 输出屏在本期工程中称为第二条输出母线，命名为“母线B”；
本工程中，对现有1# 、3# UPS 系统不再增加母线同步控制器，每套系统，即母线A 和母线B 独立运行，在配电系统的末端，由通信机架或通信设备来选择采用两路(A 或B 母线) 供电或其中任何一路供电。
三、UPS 系统现状详细统计
富春江机房共有3 套UPS 系统，其系统配置如下：
每套供电的两路低压开关输出电缆至UPS 输入屏总汇流母排上其架构一致，以第一套为例，UPS 系统供电示意图如下：
四、UPS 系统改造方案
为解决UPS 系统单点故障，提出对UPS 系统提出整改意见及整改过程存在问题困难，根据现有低压配电系统及UPS 系统配置，本期UPS 整改涉及低压配电系统、UPS 系统输入配电系统的改造，其改造需求下表。
现有低压配电系统低压开关容量增加，柜体内垂直母线、开关与垂直母线相连通水平母线及互感器不满足要求，需换，厂家落实可以更换，但需停电操作。为满足UPS 系统割接及后期发展，本期新建一套
模块化300KVA UPS 系统, 配置输入、输出配电柜2 架，UPS 主机架2 架，384 节800AH 蓄电池组，本期3 套UPS 输入配电系统共配置12 架配电屏，新建一套模块式300KVA UPS 系统。本期工程完成以上改造，先对UPS 系统实行双回路改造，后进行低压开关的更换改造，在实施过程中需要交叉逐步实施。三套系统改造后配电示意图如下，以第一套为例：
五、UPS 系统割接实施详细步骤
1）先安装三套UPS 系统输入配电屏，其安装位置需要精确调整；2）对1# 变压器的低压配电的2#400KVA UPS系统实现双回路改造，2# 变压器的低压配电柜（15AL）空余的1 个630A 为本套新装UPS 系统输入配电屏供电；3）400KVA UPS 系统UPS1 主机停机，系统负载均由UPS2 主机供电，停
机的UPS1 主机由安装400KVA UPS 系统输入配电屏供电并开机；4）400KVA UPS 系统UPS2 主机停机，系统负载均由UPS1 主机供电，UPS2 主机由安装400KVA UPS 系统输入配电屏供电并并机运行；5）断开低压配电低压开关至400KVA UPS 系统原有输入配电系统的电缆，1# 变压器的低压配电空出原来为400KVA UPS 系统供电的两个低压配电开关，空余的其中一个低压配电开关重新布放电缆为本套新装UPS 系统输入配电屏供电，此时400KVA UPS 系统双回路供电系统改造完成，1# 变压器的低压配电空出另一个630A开关作为3#500KVA UPS 系统服务；6）对2# 变压器的低压配电的3#500KVA UPS 系统实现双回路改造，1# 变压器的低压配电空出另一个630A 开关更换为1250A 后，为本套新装500KVA 其后步骤按照第3 至第5 步流程操作。操作完成后，3#500KVA UPS 系统双回路供电系统改造完成，2# 变压器的低压配电空出另一个800A 开关作为1#500KVA UPS 系统服务；7）对1# 变压器的低压配电的1#500KVA UPS 系统实现双回路改造，其后步骤按照第2 至第5 步流程操作，操作完成后，1# 变压器的低压配电空出另一个800A 开关，
8）三套UPS 系统现已完成双回路供电的改造，其后对UPS 供电的低压开关进行改造，主要更换垂直母线、开关与垂直母线相连通水平母线及互感器时，本段低压配电系统停电施工时间长。9）UPS 改造已实现双回路供电，三套UPS系统负载全部导致2# 变压器的低压配电系统上。把1# 变压器的低压配电系统负载进行改造，均导换至2# 变压器的低压配电系统。10）对1# 变压器的低压配电系统低压开关及相应母排替换。11）1# 变压器的低压配电系统改造完成后，，其后步骤按照第8 至第10 步流程操作。
六、重点关注问题和结论：
1）更换垂直母线、开关与垂直母线相连通水平母线及互感器时，需对本段低压配电系统停电施工长，由于本段低压配电系统供电设备没有双回路供电，在停电时间内，本段低压配电系统不能对其所带供电设备供电。
2） 新增原有UPS 系统输入配电屏及新建模块
300KVAUPS 系统安装位置需要解决，建议占用电力室隔壁的营业厅部分空间，需分公司与各部门协调；如果使用，营业厅内敷设水消防管道，不符合通信机房规范要求，需土建及消防专业现场调研和进行本相关改造工作。
3）UPS 系统改造过程中，UPS 主机处于单台运行状态，没有冗余。
4）三套UPS 割接完成后，三套UPS 系统均可由同一段低压母线供电。目前每段低压母线市电油机切换开关为2000A，三套UPS 满载输出功率为1400KVA, 考虑效率，三套UPS 满载输入电流约为2200A，不考虑低压母线其它负载，其已超出低压母线上市电/ 油机切换2000A 开关，在实际使用需进行负荷限制。
5）低压配电系统改造时，需将全局负荷由一台变压器保证供电，目前该局最大负载为1400KW，为单台1600KVA(功率因数按照0.9 考虑) 变压器98%，存在安全运行风险，在实际操作时，控制办公照明（200KW）运行或者空调负荷由车载600KW 油机供电。
通过周密计划，细致的割接，历时一年时间，终于完成富春江机房三套UPS 系统的不同源的双市电输入，完成UPS供电系统的双母线改造，且所有通信设备均不间断供电。
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