現(xiàn)網(wǎng)開關(guān)電源優(yōu)化整合實踐及效益

劉 婧，郭云崢，馬騰霄，陳獻(xiàn)聰

（1.中國移動通信集團(tuán)設(shè)計院有限公司，北京 100080；2.中國移動通信集團(tuán)設(shè)計院有限公司廣東分公司，廣東 廣州 510000）

0 引 言

隨著信息通信行業(yè)的不斷發(fā)展，通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大，運營商在經(jīng)營過程中對網(wǎng)絡(luò)維護(hù)投入的成本也逐漸增加。在不斷完善網(wǎng)絡(luò)維護(hù)措施的過程中，還應(yīng)充分挖掘運營過程中實施網(wǎng)絡(luò)持續(xù)降本增效措施的價值，科學(xué)控制網(wǎng)絡(luò)運營成本，努力提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，推進(jìn)信息通信行業(yè)的發(fā)展。

和同區(qū)域的友商相比，廣東省深圳市某運營商擁有的核心機(jī)樓局址數(shù)、機(jī)樓可用裝機(jī)面積等資源都相對偏少。在移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的早期，尤其是2G網(wǎng)絡(luò)和3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)階段，為核心網(wǎng)設(shè)備配套建設(shè)的分立式開關(guān)電源系統(tǒng)單套容量和蓄電池組容量普遍偏小。隨著無線網(wǎng)絡(luò)和核心網(wǎng)絡(luò)的不斷演進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已發(fā)生巨大變化，通信主設(shè)備單機(jī)架功率也不斷提高。雖然在網(wǎng)的2G網(wǎng)絡(luò)和3G網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)設(shè)備已不再有后續(xù)的擴(kuò)容需求，但是為其供電的分立式開關(guān)電源系統(tǒng)的負(fù)載水平普遍較低，此類開關(guān)電源系統(tǒng)占用了各核心機(jī)樓電力電池室較多的裝機(jī)位置[1]。各核心機(jī)樓內(nèi)有大量的通信設(shè)備新建或擴(kuò)容等裝機(jī)用電需求，但上述電源系統(tǒng)的剩余容量和電池容量均不能滿足新增通信設(shè)備的供備電需要。與此同時，各核心機(jī)樓的市電容量和備用發(fā)電機(jī)組容量均接近預(yù)警紅線或已用盡，如何在市電條件、空間等都受限的條件下滿足核心機(jī)樓通信主設(shè)備的供備電需求是亟待解決的難題[2]。

目前，該運營商擁有11棟核心機(jī)樓，總建筑面積45 330 m2，總機(jī)架數(shù)為7 208架。綜合考慮備用發(fā)電機(jī)組與空調(diào)制冷余量，11棟機(jī)樓整體裝機(jī)率已達(dá)到87%，近一半機(jī)樓的裝機(jī)率已達(dá)到95%以上，個別機(jī)樓的保障負(fù)荷容量已超出備用發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量。根據(jù)統(tǒng)計，該運營商部署在各核心機(jī)樓的分立式開關(guān)電源共436套，平均負(fù)載率約為47%。其中，137套系統(tǒng)負(fù)載電流不高于600 A，288套系統(tǒng)負(fù)載電流不高于300 A，僅有74套電源系統(tǒng)負(fù)載電流超過500 A。在電源系統(tǒng)配置容量小、負(fù)載率低、占地面積大的情況下，如果能通過對現(xiàn)網(wǎng)電源系統(tǒng)優(yōu)化整合空出電力電池室的部分裝機(jī)空間并釋放市電容量，就可以為未來2～3年的通信工程建設(shè)提前做好機(jī)房資源儲備，繼續(xù)發(fā)揮核心機(jī)房的應(yīng)有價值[3]。

1 優(yōu)化整合方案

對于現(xiàn)有核心機(jī)房的優(yōu)化整合，應(yīng)當(dāng)先考慮充分挖掘現(xiàn)有開關(guān)電源系統(tǒng)的潛力，以提高單套電源負(fù)載率。對于現(xiàn)有開關(guān)電源系統(tǒng)間無法優(yōu)化整合的，則有必要通過新建電源實現(xiàn)對現(xiàn)網(wǎng)開關(guān)電源的優(yōu)化整合[4-6]。通過上述方式，實現(xiàn)對存量開關(guān)電源系統(tǒng)的充分整治，最終實現(xiàn)以單套大容量電源系統(tǒng)的整流機(jī)架替代多套小容量電源系統(tǒng)的整流機(jī)架、以單組大容量電池替代多組小容量電池，實現(xiàn)在網(wǎng)電源系統(tǒng)整流效率的整體提升，降低在網(wǎng)電源系統(tǒng)配套蓄電池組充電功率對市電容量的占用，同時釋放出電力電池室內(nèi)寶貴的裝機(jī)位置，為后續(xù)的項目建設(shè)儲備資源。

按照上述原則，根據(jù)所需條件的不同，現(xiàn)網(wǎng)開關(guān)電源優(yōu)化整合有兩種方案。方案一是充分挖潛現(xiàn)有開關(guān)電源系統(tǒng)的潛力，考慮利用其他項目已完成電池?fù)Q新的現(xiàn)網(wǎng)大容量電源系統(tǒng)或者經(jīng)必要擴(kuò)容改造可以提升電源系統(tǒng)和電池容量的現(xiàn)網(wǎng)電源系統(tǒng)作為主系統(tǒng)，再將其他輕負(fù)載的開關(guān)電源通信負(fù)荷割接至該開關(guān)電源。方案二是根據(jù)優(yōu)化整合需要新建單套分立式開關(guān)電源系統(tǒng)后，再將現(xiàn)網(wǎng)開關(guān)電源通信負(fù)載割接至新建開關(guān)電源。

2 方案實施

本文將按方案一對該運營商在深圳市某核心機(jī)樓實際實踐的主要過程進(jìn)行介紹。改造前，該局址核心機(jī)樓某電力電池室內(nèi)共有HLR18局電源、SS43局電源、GM30局電源、GM29局電源以及CE19局電源這5套分立式電源系統(tǒng)，其中HLR18局電源系統(tǒng)含1套整流機(jī)架、1套直流配電屏（高阻）以及2組500 Ah鉛酸蓄電池組。HLR18局電源雖然在網(wǎng)，但原已接入的通信負(fù)載均已退網(wǎng)，配置的鉛酸蓄電池組也已到達(dá)設(shè)備更新周期，因此考慮對HLR18局電源系統(tǒng)進(jìn)行包括擴(kuò)容整流模塊和更換電池組的必要改造，將其作為整治后的主系統(tǒng)。

拆除HLR18局電源的直流配電屏（高阻）和蓄電池組，利舊其他項目拆除的同廠家電源系統(tǒng)的直流配電屏（低阻），并新增2組1 500 Ah鉛酸蓄電池組與原HLR18局電源系統(tǒng)的整流機(jī)架組成新的HLR18電源系統(tǒng)，用于同電力電池室內(nèi)其他4套分立式開關(guān)電源設(shè)備的優(yōu)化整合。改造完成后，HLR18局電源系統(tǒng)的配置為1套整流機(jī)架（滿配10臺100 A整流模塊）、1套直流配電屏（低阻）以及2組1 500 Ah蓄電池組。HLR18局電源系統(tǒng)的改造充分利舊了現(xiàn)有設(shè)備資源，保證改造所需開關(guān)電源設(shè)備為同廠家、同時期，避免了兼容性問題。

以與GM30局電源優(yōu)化整合為例，具體步驟如下。一是按設(shè)計電纜規(guī)格，提前準(zhǔn)備好連接HLR18局電源直流配電屏與GM30局電源系統(tǒng)直流配電屏的兩組連接電纜L1和L2，并做好接線端子的絕緣，綁扎在走線架上；二是將電纜L1和L2靠近HLR18局電源側(cè)的一端接入直流配電屏的對應(yīng)熔斷器和正極銅排接線孔位；三是斷開GM30局電源在低壓配電柜對應(yīng)的市電開關(guān)，并安排專人值守，檢查電源系統(tǒng)的運行狀況，此時后端的通信設(shè)備由GM30局電源蓄電池組供電，查驗GM30局電池的備電狀態(tài)；四是恢復(fù)GM30局電源的市電輸入，拆除GM30局電源第一組電池對應(yīng)的電池熔絲電池接入電纜，做好電纜絕緣；五是斷開GM30局電源在低壓配電柜對應(yīng)的市電開關(guān)，并安排專人值守，此時GM30局后端的通信負(fù)載由第二組電池供電；六是測量GM30局電源直流配電屏正、負(fù)極銅排的電壓，將HLR18局電源的輸出電壓調(diào)整至比GM30局電源蓄電池組的電壓略低0.5 V；七是將電纜L1靠近GM30局電源側(cè)的一端接入直流配電屏的正極銅排和負(fù)極電池熔絲，此時GM30局電源后端的通信設(shè)備由HLR18局電源和GM30局電源的蓄電池組共同供電，檢查GM30局電源后端通信設(shè)備的工作狀況，確認(rèn)可以正常工作；八是將HLR18局電源的輸出電壓調(diào)整至浮充電壓；九是將GM30局電源直流配電屏接第二組電池的電纜拆除，做好絕緣，將L2接入GM30局電源直流配電屏正極銅排和負(fù)極電池熔絲；十是對GM30局電源進(jìn)行必要設(shè)置，消除告警，并保持GM30局電源對應(yīng)市電輸入開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)（張貼標(biāo)簽寫明禁止合閘）。以上步驟均執(zhí)行后，最終完成整治，清理施工現(xiàn)場。

對于需要進(jìn)行優(yōu)化整合的現(xiàn)網(wǎng)電源系統(tǒng)，實踐中均依據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)核算了直流電壓降，核算全程壓降最大值為2.83 V，滿足規(guī)范要求。

3 成果及效益

現(xiàn)網(wǎng)開關(guān)電源優(yōu)化整合是結(jié)合該運營商深圳地區(qū)核心機(jī)樓的實際情況開展，相關(guān)方案首先在兩處核心機(jī)樓的電力電池室進(jìn)行第一階段驗證，即開展了15套分立式開關(guān)電源系統(tǒng)的優(yōu)化整合，實現(xiàn)在不降低通信設(shè)備供電安全性和不減少備電時長的前提下，有效提升了現(xiàn)網(wǎng)15套電源系統(tǒng)的整流效率，開關(guān)電源自身損耗功率合計降低了11.31 kW。與此同時，兩處核心機(jī)樓合計釋放出125.1 kW的市電容量和后備發(fā)電機(jī)組容量，可用于當(dāng)期通信主設(shè)備裝機(jī)。第二階段優(yōu)化整合在6處核心機(jī)樓開展，通過改造、拆除、合并等方式實現(xiàn)6處核心機(jī)樓現(xiàn)網(wǎng)81套分立式開關(guān)電源系統(tǒng)的整治，合計釋放出約605 kW的市電容量和后備發(fā)電機(jī)組容量，同時在各核心機(jī)樓部分電力電池室都空出了可觀的電源設(shè)備可裝機(jī)位置。

早期入網(wǎng)的2G和3G網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)主設(shè)備逐漸退網(wǎng)或被替換后，已不存在后續(xù)再擴(kuò)容的需求，通過對為其供備電的低負(fù)載、低配置、低效率的開關(guān)電源系統(tǒng)進(jìn)行必要的整治，既能提升電源系統(tǒng)運行效率、降低損耗，又能空出電力電池室內(nèi)寶貴的裝機(jī)空間，為未來項目建設(shè)預(yù)留資源。除此之外，電源設(shè)備數(shù)量的減少也明顯節(jié)約了大量人力資源，并減少了運維工作量。

4 結(jié) 論

綜上所述，通過全面梳理現(xiàn)網(wǎng)電源系統(tǒng)配置和負(fù)載率現(xiàn)狀，在充分挖掘現(xiàn)網(wǎng)電源系統(tǒng)可用資源的前提下結(jié)合新建電源優(yōu)化整合來滿足未來2～3年通信主設(shè)備的裝機(jī)需求，統(tǒng)籌兼顧了現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備、當(dāng)期需求以及未來需求，應(yīng)用前景廣闊。