地市級廣電網絡前端機房供電安全及擴容改造探索

葉慶明

摘要：地市級廣電網絡原機房供電容量小、單路供電可靠性低，隨著有線電視系統的全面升級，對設備供電安全提出了更高的要求，原有的電源容量、可靠性已不能滿足新系統的用電要求，亟待電源進行全雙回路供電系統擴容升級改造。

關鍵詞：廣電網絡;供電安全;擴容改造

近年來，由于機房電源問題造成的廣電網絡安全播出事故頻發，究其原因，地市級廣電網絡總前端機房建設時間較早，機房規劃時多按模擬電視系統設備用電負荷設計，電源容量小、基本在80-100KVA以下，一般為單路供電，配置單路UPS電源，可靠性低，單路電源供電，若某一節點故障，極易引起多設備斷電，造成停播事故。隨著有線電視向全數字化播出及三網融合、智慧廣電業務的轉變，對設備供電安全提出了更高的要求，同時原有的電源容量已不能滿足新系統的用電負荷要求，亟待電源系統擴容升級改造。

廣電網絡機房屬于市電交流供電系統，實施全雙路供電系統改造是提高前端供電安全的有效措施。外部電源引自兩路獨立外電，低壓側供電設雙回路，且接入兩個以上引至不同變壓器的獨立低壓回路。雙路電源均配置獨立UPS電源及自備電源發電設備，UPS電池組后備時間應滿足實際負荷工作30分鐘以上，自備電源發電機應在電源中斷20分鐘內啟用保障播出負荷、機房空調等相關負荷持續供電。機房設備均應配備雙電源供電模塊，主備播出設備、雙電源播出設備應分別接入不同的供電回路。雙路電源間應設跨接開關，作為維修或應急之用。設備選型上采用自動化程度較高的柴油發電機組，具有自動倒換功能的低壓配電系統，采用免維式閥控式密封蓄電池，性能穩定的高頻開關電源。

廣電網絡前端機房電源雙回路擴容改造方案設計、施工時應遵循的國家標準有：《電子信息系統機房設計規范（GB50174-2008）》《供配電系統設計規范（GB50052）》《有線電視網絡工程施工及驗收規范（GY5073-2005）》。地市級廣電網絡前端機房一般參照國家B級機房建設標準。B級為冗余型，在系統需要運行期間，其場地設備在冗余能力范圍內，不應因設備故障而導致網絡系統運行中斷。

有線廣播電視網前端供電安全一般按用戶數分級，地市級前端覆蓋用戶規模10萬-100萬戶之間為二級保障要求，10萬用戶以下定為三級保障要求。每級對供電系統的安全性有不同要求，具體參考《廣播電視安全播出管理規定》中的要求。

本文所述改造案例為前端覆蓋用戶規模20萬戶網絡機房，按電子信息國家B級機房建設，廣電二級保障前端機房的技術等級要求進行設計、施工、質量控制、驗收等。

達成目標：一是提升前端機房電源安全保障性，實現全雙回路供電;二是電源容量擴容，以便為新上OTT等新業務平臺保障電力供應。

改造原則：為近期新業務平臺線提供充足電力供應，遠期達到滿足5-10年內能為新增平臺提供電力供應所需容量。初期盡量將現有設備利用上，基礎設施、電力纜線、電源配電屏一次性按遠期容量改造到位。其他設施待實際負荷接近設備容量時再予以逐步升級。

有線前端機房供電系統擴容及雙回路供電改造流程實例：

一、工程勘驗、資料整理、數據收集

準備原機房建筑計劃施工圖紙、竣工圖紙。整理機房電源分布圖、纜線走向圖等。收集機房現設備用電情況、UPS參數等。機房現有一臺120KvA高頻模塊式UPS及一臺50KVAI頻機。總負荷100KW=數字電視系統設備30KW+IP數據系統20KW+空調30KW+干網機房8KW+照明及其他負荷10KW。發電房配200KW及100KW發電機各一臺。

二、供電擴容容量及總體方案確定

（一）總電源容量確定

因在原有機房場地上擴容，增加容量上限受機房空間新增機柜數量限制，一個機柜負載3-5KW。本例需增加OTT平臺40KW功耗，智慧廣電業務平臺預留35Kw容量，空調25KW。新增100KW供電容量，新加15個機柜，總容量擴大到200KW。

（二）設備容量計算及選型

1.UPS容量KVA=負載功率KW÷功率因數÷0.7;功率因素取0.8。負載功率為UPS所帶設備功率。如上為125KW，計算出UPS需220KVA。新增加一臺最大功率為300KvA高頻模塊式UPS作為主用UPS，可配六個模塊，50KW一個模塊，配五模塊，預留一模塊位置。UPS功率為250KVA。

初期負荷未超過100KW，為合理利用設備，原120KvA及50KVAUPS合并作為備路UPS使用。

2.發電機容量，新增一臺300KW電啟動發電機。原200Kw暫作為備路發電機使用。

3.蓄電池配備電池安時數（AH）=UPS標稱功率（VA）×功率因素×延時時長（小時數）÷逆變器啟動電壓（電池組電壓）÷逆變器效率;功率因數一般取0.8;延時時長需大于30min。逆變器效率一般取0.9;逆變器啟動電壓（電池組電壓）根據不同型號uPs而不同（查UPS參數可得）。本例中逆變器啟動電壓480V，電池安時數為500AH，由80塊12V250AH電池分成2組為UPS提供直流輸入電源。電池逆變供電延時時長約為80min。

（三）新建電源室

因原機房在15樓，新增設備承重超過建筑承載標準。需在機房所在低層大樓改建一電源室，用于安放UPS及電池，發電機等。

（四）全雙回路供電方案規劃

1.外部雙路電源確認

網絡機房位于本地廣電大樓機房，機房外電從大樓配電間取出。大樓采用高壓單母線分段供電模式，外電符合廣電總局二級保障要求，雙路高壓電源輸入，其中一路為專線。大樓電源總供電容量滿足機房新增負荷擴容所需。

2.機房供電模式

機房供電采用1+1低壓供電模式。

3.設備或主備冗余系統雙路電源供電

所有配有雙電源的設備電源分別接入主備電源，部分老款設備只有單個電源供電模塊時，可接入主、備系統，分別由雙路電源供主備設備。實現系統級的冗余供電。內部分配接線圖系統框圖如下：

（五）增設動力環境監控系統

動環監控系統可對雙路三相電源、UPS電壓、電流、功率、功率因素實時監控。對動力運行保障條件如溫、濕度，空調運行狀態不間斷監測，通過監管平臺實時顯示動力環境各項運行數據，超過設定的各項參數控制閥值時，可及時通過微信、短信、郵件或手機APP軟件及時報警。減輕人為監控的工作強度，提高運維監控的工作質量。

三、設計圖紙、核定設備清單、制訂工藝要求，制定施工質量控制檢驗流程

（一）配電系統線路圖

設計改造前后配電系統圖，線路布線施工圖。勘測所有電源布線長度。計算各纜線承載電流大小，確定各纜線規格、直徑及長度。

（二）低壓電源控制柜

設計主備UPS與市電互投控制柜、UPS主路電源控制柜、新增備路UPS電源分配柜。原電源控制柜擴容改造設計。具體流程，制訂設計說明及技術要求，設計一次回路、二次回路方案圖，確定一、二次回路元器件規格要求、數量，母排規格、開關柜箱體規格等。

（三）電源室改建方案及布局圖規劃

根據UPS電源、蓄電池及發電機規格確定電源室布局及規格’電源室按B級機房標準和一級防火標準建設，符合《電子信息系統機房施工及驗收規范》（GB50462-2008）主要技術要求;UPS電源室的耐火等級應符合《計算站場地安全要求》（GB9361-88）和《建筑設計防火規范》（GBZl6-87）的規定。UPS電源室的裝飾材料應選用非燃燒材料或難燃燒材料。UPS電源室室內裝飾采用氣密性好、不起塵、易清潔并在溫、濕度變化作用下變形小的材料，具體的技術要求應符合《電子信息系統機房施工及驗收規范》（GB50462-2008）的規定。

發電機房設計、建設時應確保長期運行時的通風換氣、散熱及消防等安全要求。

（四）設備、配件及材料清單

確定所有設備、器材、纜線規格、數量、技術規范要求清單，作為項目招標依據。

（五）實施流程

制定總體方案執行流程，項目方案確定并經審批批復實施后，按項目招標一確定實施廠家一新建電源室定址、裝修一電源控制柜定制一設施、備件到位一電源柜、UPS安裝同步執行一機房內雙電源鋪設-新增主路UPS電源主線路布設一停電改造（包括原供電控制柜擴容改造、主備路電源跨接開關接線改造），要求在凌晨實施并按時完成，不影響白天的正常播出。

（六）工程質量控制及驗收規范

按《有線電視網絡工程施工及驗收規范》GY5073-2005中的要求，制訂設備、器材檢驗規范;制訂各分項施工及工藝檢查、驗收流程。

四、項目集成施工單位及設備器材招標

制訂項目招標文件，提供項目需求、技術規范、各子項目具體要求、工程服務要求、施工組織要求、工程及設備清單等。前端機房電源改造設計施工單位的選取需具有相關資質，如電子與智能化工程專業承包貳級、建筑智能化系統設計專項乙級、計算機信息系統集成及服務叁級等。

確定UPS電源及蓄電池供應商、電源控制柜定制廠家，電源布設改造施工廠家，新建電源室裝修改建公司、動環系統廠家等。

五、工程施工及工藝控制

在總體施工方案框架下，按項目完工時間要求確定各分項施工進度及方案。所有工程實施時需嚴保前端安全播出不受影響，重要操作按安全播出要求報批，停電改造方案制訂時遵循時間最短、影響最小的原則，施工操作細化到每一步驟、每一時間節點，訂立改造失敗的應急回退預案，確保改造施工后及時復播。嚴格按制訂的施工質量控制規范檢查各施工工序，實施過程控制及整體驗收。施工過程中，注意查驗電源線管線中間不能有接頭，動力線與信號線分開，接線盒、開關、聯接點固定螺絲，隱蔽處工程隨工檢查等。施工完成后進行各系統測試初檢驗收，電線、電纜復核，相線、零線、地線確認，配電柜、開關絕緣測試，合格后通電空載切換測試，查驗各供電系統運行參數，各分項目自檢操作，檢驗系統是否正常運行，合格后再帶載運行測試。

六、雙電源設備接入主備UPS回路改造

雙路電源設備分別接入主、備uPS電源回路。單電源設備可分別接入主備冗余兩套系統中，兩套系統再分路接入主備UPS回路中。均衡分配三相負荷，三相之間負荷差控制在5%以內。

七、系統調試、檢測

施工過程中各項目初檢合格后，進入系統聯調、檢測階段。調試、檢測過程中發現不合格時需及時返工整改。

（一）各項目驗收，按各子系統、工程技術規范及驗收標準，逐項操作檢測，核對相關運行參數，出具分項檢測報告。

（二）電源系統檢測。測量各接地電阻值、各供電系統、防雷系統等。

（三）電源系統切換測試。雙路電源分別單路供電，測量相關參數;停電UPS供電檢測;發電機供電檢測;動環系統監測、報警聯調等。

（四）電源系統試運行及可靠性測試。系統聯調完成后，動環系統實時監測電源各項運行參數，每12小時分析一次，全系統無故障連續運行一周以上檢驗合格。

八、項目總體驗收

驗收項目：整理全部圖紙、資料;進場設備、器材檢驗合格資料;現場施工監理、分項工程質量檢測記錄;系統（子系統）檢測運行報告;系統可靠性檢測記錄等。全部項目驗收完成后，出具竣工驗收報告，各項目合同歸檔。

九、電源系統安全穩定運行保障措施

制訂前端機房電源管理制度、電源系統定期巡檢維護制度，機房UPS電源維護切換操作手冊，制訂機房電源系統故障處置應急預案，動環系統實時監測電源系統運行狀態。加強維護人員及值機人員的培訓，落實日常巡檢制度，保障電源系統穩定運行。

十、結語

安全播出是廣電各項工作考核的基石，穩定的電源保障是一切安播工作開展的前提。只有把握全流程各個環節，掌控、完善所有細節點，以及全雙路冗余備份供電系統的容錯率才能有效的提升安全播出保障能力。