通信机房UPS主机原位不断电更换割接方案研究

李玉，魏 泳，郑建军

（1 中国移动通信集团设计院有限公司,北京 100080;2 中国移动通信集团广东有限公司深圳分公司，深圳 518048）

1 前言

中国移动通信网络始建于20世纪90年代，在此期间使用的UPS电源设备已经运行了10～15年，UPS电源设备在使用上出现了设备老化、性能下降、设备使用寿命到期、配件停产和维护困难等问题，给通信网络正常运行带来很大的安全隐患，如何在保证通信设备不断电的情况下，对现有的UPS电源设备进行在线更换割接已成为了通信电源工作者们思考的问题。

本文将结合实际工程经验，对UPS电源供电系统设备更换割接进行技术方面的研究，给出UPS电源设备不断电割接技术方案，为工程设计、施工的割接方案编制提供参考。

2 UPS主机割接更换工程勘察设计

在工程开展初期，建设单位需组织设计单位、施工单位和监理单位对即将要更换的UPS电源系统进行现场详细勘察，其主要工作内容如下：

（1）对现有的UPS电源系统结构、供电方式进行详细的分析；

（2）详细记录UPS电源系统所带的通信负载类型、负载容量、后备电池容量等参数；

（3）确定新UPS设备选型，新的UPS电源系统结构应用原UPS电源系统保持一致，设备尺寸大小必须小于或等于原UPS设备尺寸，系统容量应大于等于原系统容量；

（4）确定临时电源方案，对于采用原位更换方式的割接，需在旧系统旁边安装临时过渡交流电源，临时交流配电系统的容量应根据现网最大负荷配置，输出部分需配置2路与原UPS输出屏输入总开关同容量的备用开关（以下简称临时电源输出开关）。只要容量和分路能够满足割接时的需要，临时电源可以是为割接专门准备的UPS交流电源系统，也可以是同机房内正在运行的其它UPS交流电源系统；

（5）对UPS设备所在的周围空间情况进行勘察，明确设备割接期间，新旧设备、临时电源设备的安装位置，施工人员分布位置。

3 UPS主机割接更换方案制定

由于UPS主机更换割接是在通信设备正常运行的情况下进行的，所以，UPS交流供电系统更换必须采用在线割接的方式进行更换，其重点是保证UPS系统在割接过程中保持同相位、同频率地不间断为通信负载供电。

在UPS电源系统更换割接工程中，并联冗余UPS系统原位更换割接过程比较复杂，本文以典型的“1+1”并联冗余UPS系统为例作详细介绍，其它UPS系统更换割接可参照。

3.1 第一阶段：割接前准备工作

（1）检查记录本次需更换的UPS系统（以下称为旧UPS系统）输出配电柜内所接入的通信负载情况，通知各专业做好UPS更换割接前的业务备份工作，制定更换割接期间的业务保障方案；

（2）检查后备发电机组（固定机组或移动机组），确保后备发电机组状态良好，能够长时间连续供电，并能够随时投入使用（一旦主用电源故障后，后备机组应立即投入运行，如出现意外，则也必须在后备电池放电终止前输出合格的交流电源），确保燃油等消耗品储备充足；

（3）对原系统电池进行放电试验，并进行恢复充电。确保准确掌握现有电池的后备时间，如果后备时间过短或电池有损坏，应先进行维护处理或更换电池；

（4）提前准备好割接期间需要用的临时设备、电力电缆（包括新UPS系统的输入、输出、电池线、保护接地线）、施工工具等设备进入施工现场。

3.2 第二阶段：临时UPS电源安装及电缆布放

第一步：在计划好的位置上安装好1套临时UPS系统（含配套电池）及输出配电柜（如果采用同机房内正在运行的其他UPS交流系统作为临时电源，此步骤可以不做）。

第二步：检查调测新装的临时UPS系统至正常工作状态，然后断开输出柜内所有输出开关（确保开关为分离状态，并挂牌：“有人作业禁止合闸”）。

第三步：分别从临时UPS的输出配电柜内指定的输出开关上敷设2条临时电缆至旧UPS系统的输入柜和输出柜的输入开关的输入端（下文分别称为1#临时电缆和2#临时电缆），新敷设电缆要求做好两端的铜鼻子，临时UPS系统一侧的电缆应可靠连接到位（注意相序一致），旧UPS系统一侧的电缆在割接前应做好绝缘包扎处理。

3.3 第三阶段：UPS设备更换割接

第一步：通知相关通信专业应提前做好重要设备的数据备份、应急预案等准备工作。

第二步：断开楼层低压配电柜中为旧UPS系统输入柜供电的输出开关，此时旧UPS系统无市电输入，通信负载由旧UPS系统的电池放电供电，并检查旧UPS系统运行是否运行正常，通信负载是否出现异常，若出现异常，应立即恢复市电供电。

第三步：确认上一步无异常后，断开旧UPS系统的输入柜中的输入总开关，卸下输入总开关输入端的电缆（做好绝缘包扎处理），将1#临时电缆与输入总开关输入端连接好（注意相序一致）。

第四步：先合上临时UPS输出柜中对应1#临时电缆的输出开关，再合上旧UPS输入柜中的输入总开关，此时旧UPS输入柜由临时UPS供电，通信负载转为旧UPS主路供电，并检查旧UPS系统是否运行正常，通信负载是否出现异常。此时系统供电结构如图1所示。

第五步：确认通信负载供电无异常后，先将旧UPS系统的2台UPS主机切换至静态旁路带载，然后再切换至维修旁路带载，并检查旧UPS系统和通信负载运行是否正常。

第六步：先断开旧UPS系统的输出柜中对应1#UPS主机的输入开关（挂牌：有人作业禁止合闸），此时通信负载全部由旧UPS系统中的2#主机旁路供电，确认无异常后，再断开旧UPS系统中1#UPS主机输出开关（挂牌：“有人作业禁止合闸”），卸下与输出柜中的输入开关输入端相连的电缆（做好绝缘包扎处理），将2#临时电缆与输出柜中的输入开关输入端连接好（注意相序一致）。

图1 临时UPS为旧UPS供电结构图

第七步：先闭合临时UPS输出柜中对应2#临时电缆的输出开关，再闭合旧UPS系统的输出柜中对应原1#UPS主机的输入开关，此时通信负载由临时UPS主路和旧UPS系统中的2#主机旁路同时供电，并检查UPS是否运行正常，通信负载是否出现异常。此时系统供电结构如图2所示（由于旧系统2#主机的市电输入为临时UPS的主路输出，所以临时UPS主路和旧UPS系统中的2#主机旁路输出的交流电能够保证相位一致、频率一致）。

第八步：确认上一步无异常后，先断开旧UPS系统的输出柜中对应2#UPS主机的输入开关（挂牌：有人作业禁止合闸），此时通信负载全部由临时UPS主路供电，确认无异常后，再断开旧UPS系统中2#UPS主机输出开关（挂牌：有人作业禁止合闸），卸下与输入开关输入端相连的电缆（做好绝缘包扎处理），并检查临时UPS是否运行正常，通信负载是否出现异常。此时系统供电结构如图3所示。

第九步：确认上一步无异常后，关闭旧UPS系统，断开旧UPS系统输入柜中所有的输入、输出开关（挂牌：“有人作业禁止合闸”），断开与旧UPS系统的所有连接电缆（做好绝缘包扎处理），拆除旧UPS系统中的UPS主机、交流输入屏、电池开关柜以及蓄电池组。

第十步：在原位分别安装UPS主机、交流输入屏、电池开关柜以及蓄电组，并连接好所有对应的电缆，新交流输入屏输入总开关与1#临时电缆相连，由临时UPS系统供电，如果原电缆无法利旧的，应事先重新布放好新电缆，新UPS主机输出与原UPS输出柜的输入开关暂时不要连接（电缆连接头做好绝缘包扎处理）。

第十一步：调测新UPS系统，做好新UPS并机工作，检测能够输出正常的交流电，确认新UPS正常工作后，将2台主机切换为旁路空载运行，此时使2台主机输出开关处于断开状态。

图2 临时UPS与旧UPS共同供电结构图

图3 负载由临时UPS供电结构图

第十二步：确认新UPS系统的2#主机输出开关和输出柜中对应2#主机的输入开关处于断开状态后，将2#主机的输出与原输出柜中对应的输入用电缆连接好（注意相序一致），然后先闭合2#主机的输出开关，再闭合原输出柜中对应的输入开关，此时通信负载由临时UPS主路和新系统中的2#主机旁路同时供电，并检查UPS是否运行正常，通信负载是否出现异常（由于新系统2#主机的市电输入为临时UPS的主路输出，所以临时UPS主路和新系统中的2#主机旁路输出的交流电能够保证相位一致、频率一致）。

第十三步：确认上一步无异常后，先断开原输出柜中对应2#临时电缆的输入开关（挂牌：“有人作业禁止合闸”），此时负载由新UPS系统2#主机旁路供电，确认通信负载是否出现异常后，再断开临时UPS系统的输出柜中对应2#临时输出电缆的开关（挂牌：有人作业禁止合闸），卸下2#临时电缆，将1#主机的输出与输出柜中对应的输入用电缆连接好（注意相序一致）。

第十四步：先闭合1#主机的输出开关，再闭合输出柜中对应的输入开关，此时通信负载由新系统中的1#主机和2#主机旁路同时供电，并检查UPS是否运行正常，通信负载是否出现异常。

第十五步：断开1#临时电缆输入开关（挂牌：有人作业禁止合闸），卸下与新系统中输入柜中的输入总开关输入端的电缆连接（电缆连接头做好绝缘包扎处理），此时通信负载由新UPS系统电池放电供电，再将原市电输入电缆与输入总开关连接好（注意相序一致），确认无误后，先闭合楼层低压配电柜中对应的输出开关，再闭合新系统中输入柜中的输入总开关。此时系统供电结构如图4所示。

图4 新UPS供电结构图

第十六步：确认所有负载正常供电无异常后，关闭临时UPS系统，拆除临时UPS系统及临时电缆，清理场地，整个割接结束。

4 结束语

本文所叙述的UPS电源设备原位更换割接方案，已在实际工程进行了验证，由于篇幅有限，本文未对其他供电方式的UPS系统及相关电源设备（电池、输入输出屏等）割接方案进行叙述，我们在具体工程中，需根据通信负载的重要性、电源供电结构以及机房空间情况，参照本文所提出的思路，制定出切实可行的方案。

由于通信电源设备更换割接是个复杂的过程，为避免因更换时出现突发状况，而造成网络瘫痪或威胁到人身安全，具体割接流程需根据实际情况进行详细制定，经相关部门严格审核后，方可进行实施。