地市级广电网络前端机房供电安全及扩容改造探索

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。

十、结语

安全播出是广电各项工作考核的基石，稳定的电源保障是一切安播工作开展的前提。只有把握全流程各个环节，掌控、完善所有细节点，以及全双路冗余备份供电系统的容错率才能有效的提升安全播出保障能力。