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2017年电源年会征文--多发电机应急供电保障研究初探
2017-02-03 | 阅:  转:  |  分享 
  
综合业务点多发电机应急发电保障初探桑永礼安徽省阜阳市南京路999号13505584916中国移动通信集团安徽有限公司阜阳分公司摘要:随着
移动商务、即时通信逐渐普及,通信业务呈数据化、宽带化、综合化、集中化、智能化发展,为适应、支撑用户新业务发展变化的需求,通信企业也
随之加快了网络结构布局、构建,结构、内涵等诸多方面都出现了“大跃进”式的“快跑”,小微局点也开始由传统的承担单纯传输业务的传输汇聚
点站点开启了向综合性业务站点全新“进化”模式。综合业务站点,承担传输、数据、集客、家客、无线BBU汇聚等诸多综合运营业务,安全、可
靠、优质运行是至关重要的,一旦出现闪失,就会导致大面积、大用户量的通信业务退服与投诉,通信企业的运营收入、网络质量、客户感知、企业
信誉受到的影响都会是“致命”的,以致对通信企业的长远市场、客户竞争优势格局,形成很难逆转的潜在威胁。有超过90%的综合业务点的通信
设备负荷,超过了现有移动发电机的应急发电保障能力。一旦市电停电,就会面临应急发电不能满足通信网络设备供电与蓄电池组充电的囧境。本文
目的就是探索在既不增加发电机购买费用,也不要加建发电机机房,更不要增加维护人员,安全、可靠、经济解决综合业务点应急发电不能满足通信
网络设备供电与蓄电池组的问题。一、项目背景你发现了吗,“网上购物、微信圈子、兴趣论坛、精品影视、动漫、大数据分析……”等等等等,在
我们生活、工作中,地位日益显著,成为我们沟通、交流不可或缺的途径了呢?同时,我们家里的宽带带宽,十几年前的2M、4M就能“包打天下
”,到前几年8M、10M、20M基本上可以“随心所欲”,到了现在,随着电商、微信的强势崛起,就是50M、100M,也不一定能找到那
种“所向披靡”的感觉了呢?新业务的发展,是要以通信网络发展作为支撑的,我们平常所说的“网络为骨,业务为肉,骨肉相连”,一点都没有过
分的意思。随着移动商务、即时通信逐渐普及,通信业务呈数据化、宽带化、综合化、集中化、智能化发展,这就对通信网络的时延、带宽等关键性
指标提出了更高的要求,更高的网速、更短的时延、更低的误码,是我们通信技术发展的必然趋势。为适应、支撑用户新业务发展变化的需求,通信
企业也随之加快了网络结构布局、构建,结构、内涵等诸多方面都出现了“大跃进”式的“快跑”,小微局点也开始由传统的承担单纯传输业务的传
输汇聚点站点开启了向综合性业务站点全新“进化”模式,传输设备也由最早时期的PDH、SDH演变为现在的GPON、OLT、PTN,传输
带宽也由2M、155M、622M、2.5G、10G发展到现在100GPTN,以最大限度适应业务市场发展的支撑保障需要。综合业务站
点,承担传输、数据、集客、家客、无线BBU汇聚等诸多综合运营业务,安全、可靠、优质运行是至关重要的,一旦出现闪失,就会导致大面积、
大用户量的通信业务退服与投诉,通信企业的运营收入、网络质量、客户感知、企业信誉受到的影响都会是“致命”的,以致对通信企业的长远市场
、客户竞争优势格局,形成很难逆转的潜在威胁。既然综合业务点在我们通信企业的生存和发展中的地位这么重要,我们如何来保证综合业务点中的
通信网络系统设备的运行安全我们再看一下综合业务站点完全运行构成关键要素主要有哪些,经过综合业务点故障进行统计可以发现,能对综合业务
站点正常运行构成威胁的因素,主要包括传输、供电、环境、设备等。进一步细分,供电中断、供电质量、环境高温、传输线路中断、设备板件故障
等,其中威胁最大的,就是动力环境保障。原因主要有以下两个:第一、根据不完全统计,综合业务点设备故障,有80%以上,是由动力环境的原
因直接或间接造成的;第二、传输线路、板件故障都是有业务环网保护及硬件主备保护的,而动环一般很少具备保护、备份功能。比如,蓄电池、变
压器、开关电源等供配电设备的故障、损坏,或者容量不足的话,在市电停电时,就会导致综合业务点传输、无线、数据设备掉电退服,极易导致整
个综合业务点的“当机停摆”。随着综合业务点承担业务种类的增加,相关业务设备也日益增多,传输、数据、集客、家客、无线BBU汇聚,以致
将来5G网络设备,综合业务点中的设备增多,必然其功耗、散热都有了大幅度增加,由原来汇聚点的几百瓦、上千瓦,发展到现在的几千瓦,十几
千瓦,再加上对应的机房空调耗电,未来的综合业务点的整体保障负荷,相对于不久前,已经出现了“改天换地”的变化,这就对动环保障容量、质
量等方面,都提出了更高的要求。图一综合业务点设备功耗与业务带宽关系二、存在问题传输、数据、集客、家客、无线BBU汇聚。。。。,这
么多的东东,都放在综合业务点,一旦出现闪失,那可是真够要“老命”的。平时市电供电,容量问题倒不是很大,但市电停电了呢?我们都知道,
市电停不停电,是我们很难控制的,是什么时候都有可能发生的。要是在白天、晴天、移动发电机配置充足、交通便利、畅通,移动发电机能在很短
时间内赶到综合业务点及时发电,也没有多大问题。。。;但是谁能保证,停电不是发生在深夜,不是在风雪天气,不是大面积停电、移动发电机配
置不够,发电人员前往发电现场发电不会遇到交通受阻,不会出现发电机运行故障呢?因此,要保证通信市电停电后综合业务点通信设备不间断供电
,后备蓄电池组配置大一点,比如说后备时间七、八个小时,算不上“狮子大张嘴”吧。现在,综合业务点通信网络设备的直流功耗,大一点的就
有将近100A,按照8小时后备时长配置,至少也应该配置2组1000AH的蓄电池组;而2组1000AH的蓄电池组,市电停电后放电,在
移动发电机供电,恢复交流供电后,充电电流按照标准设置,也有200A左右;这样下来,综合业务点通信网络直流负荷,加上蓄电池组充电电流
,就有300A了;就算缩减成本,保障配置大幅度缩水,那两组500AH的蓄电池就到“冰线”了吧,就算是2组500AH的蓄电池组,市电
停电后放电,在移动发电机供电,恢复交流供电后,充电电流按照标准设置,也有100A左右。那我们现在配置的移动发电机能带载保障多少呢?
我们现有的移动发电机,主要是三相10千瓦,还有少部分是三相15千瓦的;现有综合业务点配置的开关电源,一般都是单相交流供电,直流额定
输出50A的整流模块。一个50A的整流模块,额定负载输出,消耗的交流负荷就有3千瓦左右。10千瓦的移动发电机,单相带载3个多千瓦,
最多只能带载三个50A的整流模块,也就是说,10千瓦的移动发电机,单相带载3个多千瓦,最多只能带载150A的直流负荷。这样看来,指
望三相10千瓦的移动发电机是不行了。那三相15千瓦的移动发电机呢?虽然看着移动发电机容量是大了50%,但实际上,移动发电机对三相带
载负荷均衡及带载容量比的要求很高,三相带载负荷失衡超过15%就会出现运行安全问题,保护停机。现有综合业务点配置的开关电源,一般都是
单相交流供电,直流额定输出50A的整流模块。一个50A的整流模块,额定负载输出,消耗的交流负荷就有3千瓦左右。15千瓦的移动发电机
,单相带载5个千瓦,每相带一个,没有问题;那每相带2个呢,也就是6个千瓦,就会出现相负荷超载,相负荷率为120%,同时三相负荷严重
失衡,就会保护停机;所以说,15千瓦的移动发电机,最多只能带载三个50A的整流模块,最多只能带载150A的直流负荷。那超过50A直
流负荷的综合业务点,到底有多少呢?其他地方、其他通信运营商,我们不是太清楚,就我们阜阳,一个典型的地市公司,一共有110个综合业务
点,超过50A直流负荷的综合业务点就有超过100个,占比约90.9%。也就是说,有超过90%的综合业务点的通信设备负荷,超过了现有
移动发电机的应急发电保障能力。一旦市电停电,就会面临应急发电不能满足通信网络设备供电与蓄电池组充电的囧境。按照惯常的思路,既然15
千瓦的移动发电机不行,那我们就买30千瓦的呗?这样的想法也很有道理,那可不可行呢,下面我们来具体分析一下?我们全省现在有2000个
左右的汇聚点,就算不考虑区、县等维护区划的因素,也不考虑综合业务点布点分散的现状,那总得考虑到综合业务点网络节点的重要性吧,每10
个综合业务点配置1台发电机,不算过分吧,那就得有200台,每台购置价格约为5万元,也就是有1000万投资进去了。那有人可能就会说,
移动公司,1000万,小凯斯,我们不缺,买了!千辛万苦,移动发电机买回来了,大家一看东西,当时就傻眼了吧?好嘛,这大家伙,两米多长
,将近1吨重,指望我们现有的代维车辆,根本就拉不了,靠人力更是抬不动。。。。。。,彻底晕了吧。又有人说了,买车,买大车,一个发电
机一个,准能解决问题!好嘛,一问,200辆车,又要一千好几百万!这笔巨款,代维单位肯定不愿意出,办这个事,怎么办呢?那还是我们出吧
,好无奈。。。。。。。又要一大堆流程、审批需要去攻关协调啦!一打听,嗯,车是说买就买的吗,买车,上牌,找驾驶员,安全事故风险管控,
不是单纯钱的事,首先省公司法律安保部这一关,你就过不去。。。。。。,看来是此路不通啊。买车看来是不行了,穷则思变,那就看看,我们
把变成固定放置的发电机,放在综合业务点,不就解决了嘛。。。。。。看我聪明不,哈哈哈。把各个综合业务点的情况拿过来瞅瞅,脑袋立马“当
机歇菜”,变成“逗逼”了。综合业务点,没有地方放固定油机,没有地方放油箱,总不能直接把发电机塞到综合业务点机房里面吧,真要直接塞到
机房里面,发电冒烟,油料挥发,那通信设备受得了吗,更别说可能会引发火灾事故了,这种想法,那是绝对绝的弱智啊,看来综合业务点的发电机
房是非常有必要的,这就意味着绝大多数的综合业务机房都需要加建发电机机房。加建发电机机房是那么容易的事吗?绝对不是,先不说现有综合业
务点场地有没有地方建发电机机房,再不说将近2000个油机机房需要投资多少钱,也不说油机自启、切换改造需要多少钱,更不说每个站点储油
多少钱,更不想2000个油机机房需要增加多少维护人员去巡视维护,最重要的是,政府同意你建吗,你有这么多大发电机去放吗?你会说,政府
不同意建,我们可以去申请审批,大不了多花点钱,多用一些时间嘛,没有这么多大发电机,那就再去买发电机呗。。。。。。。。,细细一算,那
可是2000个综合业务点啊,减掉已经买的,那就有1800台吧,追加投资可是要将近一个亿呢,加上建发电机机房的各种审批费用,少说也
有将近2个亿吧。呵呵,我看你真的是脑袋充水了,你要真敢把这个方案汇报上去,那我就真的对你们大家崇拜如“滔滔江水”了。。。。。。。,
你们大家也真是太侮辱领导大人的智商了,两个亿,你以为钞票是大风刮来的啊,全省一年利润才多少,汇报上去后,立马“卷铺盖卷走人”,就是
你最理想、光明、伟大的下场了。。。。。。,我真替你感到悲哀。“这不行,那也不行,那我们就只能看着综合业务点当机歇菜吗?那我们就真的
山穷水尽,走投无路了吗?!”有。。。。。。。,我可以很负责的告诉你,既不增加发电机购买费用,也不要加建那就是发电机机房,更不要增加
维护人员,这种方案已经被我们找到啦,这可是我们研究人员费劲九牛二虎之力,熬白了几千跟头发才想出来的呢。我猜,这个消息,应该能让你们
大家“竖起耳朵,睁大眼睛”,来认真听一下了吧?那究竟是什么方法呢,我们根本的解决思路,就是移动发电机容量拼合,把两台或两台以上的发
电机拼合,当成更大容量的移动发电机来用。聪明的你立即就会想到,“是放电机并机发电吗,这种方案本来不是就存在吗?我们可是知道,并机发
电,那是需要并机发电同步的,而且也不是很保险,一旦有所闪失,发电机燃烧、爆炸,机毁人伤,好恐怖的。。。。。。”那我的回答就是,绝对
不是并机发电,非常安全。紧接着你又问了,这么高大上的方案,会非常复杂,投资会非常非常的高,会不会有地域、气候的限值呢吧?我的答案是
,不,非常简单,也花不了几个钱,大家都能用,非常适宜于大规模推广应用。。。。。。三、具体解决方案“别卖关子了,你就赶快说呗。。。。
。”呵呵,各位别急啊,现在就跟大家说,先看下面这个图,我对着图,一步一步的跟大家详细说明,好吗?首先,现在的开关电源整流模块一段式
母排交流供电的,要实现两台或多台发电机供电,就必须把它分开,才能实现两台或多台发电机供电而不并机。这不,我们先把现在的开关电源整流
模块一段式母排供电,改造为两段式母排供电或多段式母排供电,把整流模块分成两组或多组,每个整流模块组都可以由一台移动发电机独立进行交
流电供给,两台移动发电机就可以实现分别通过各自专属的接入开关独立向自己的一个整流模块组供电,就在目标图的右边那部分,看清楚了吗,看
明白了吗?真的清楚了吗,看明白了吗。。。。。。你看,这样的话,两台移动发电机就可以实现各自独立向一个整流模块组供电,是不是就能巧妙
破解,一段式交流供电无法回避的多发电机供电并机问题,实现两台发电机同时供电了吗?你又该问了,那两个发电机同时供电的问题可以算是被你
们解决了,那市电交流供电同时给两个整流模块组供电你们是怎么解决的呢?噢,这个问题确实是很难解决的,当时我们碰到问题的时候,确实觉得
很难解。有很长时间,都难以突破,可急坏了。直到某一天无意中到高低压机房去,看到两套低压之间的联络柜,才豁然想到了解决办法,真简单啊
,就是在市电进入主开关后再增加一个联络开关了,联络开关的主要作用是市电也能给一个整流模块组供电的同时,给另一个不同的开关电源整流模
块进行交流供电;就是下面这个样子啦,市电供电通过市电进入主开关后先直接给整流模块组“0”供电,同时通过联络开关给整流模块组“1”供
电。那这个问题也解决了。图二实现方案实物示意图紧接着又一个问题来了,“你那个接线图,电缆绕来绕去的,好复杂。。。。。,会
不会市电与发电机供电存在短路的可能呢,万一市电与发电机供电存在短路那可是要短路,要发生起火爆炸的,你搞清楚没,确定没有问题吧?!”
哼哼,别怕,各位不要紧张,也不要担心,我下边就专们说这个事。。。。。。我们先把市电主开关与联络开关合在一起,形成一个开关组,再把两
台发电机组的接入开关合在一起,也作为一个开关组,两个开关组之间通过机械装置互锁;机械装置互锁的作用吗,就是保证一个开关组的闭合,必
然建立在另一个开关组断开的基础之上,两个开关组绝对不会同时闭合,这样的话,市电供给的交流电与发电机供给的交流电就永远、绝对不可能会
碰头了吧,也不存在市电与发电机供电存在短路的可能,更不可能发生相间短路、起火爆炸这样低级弱智的乌龙事件的。下面,我再对具体的供电原
理,再跟大家汇报一下,先讲一下市电供电时的供电原理:在市电供电模式下,交流供电进入,主开关、联络开关组闭合,发电接入开关组是处于断
开的状态的,“0”整流模块组由交流主开关直接供电、并进行过压、过流保护;“1”整流模块组由与市电主开关输出复接串联的联络开关进行
供电,并进行过压、过流保护。图三市电供电示意图图四发电供电示意图再说一下多个移动发电机如何供电:发电机在市电停电时,多
个移动发电机组分别接入对应的发电机接入开关并进行供电,此刻市电进入开关及联络开关组自动断开,同时发电接入开关组自动闭合,移动发电机
组分别通过对应的发电机接入开关向各自的整流模块组供电,实现多移动发电机组同时供电保障。看看,整个方案简单不?你又会提问了,方
案简单,那究竟要好多钱呢?我说你真的多虑了,是不是不了解行情啊?也就多增加了两个开关,还有一个互锁开关,能需要多少钱?材料器件,5
00,顶了天了,当然,改造人工费你得看着给,至于最少是给多少,就要看你的讨价还价的本事了。。。。,是吧?咱们移动东西必须经过安全验
证,才能进网的。按照咱们移动管理的老规矩,你又该问了,“光听你说的好,我们也听明白了,看清楚了,现在的问题是这东西有实际东西吗,你
试过了吗,大家对这个东西认可吗?”我的回答就是,这些问题,都不是问题,你们大家大可放一万个心,下面我跟大家汇报一下:首先这个方案设
计已经获得国家知识产权局专利授权,那些专家可不是好糊弄的,没有绝对的可行性、安全性,他们可不会审批通过的嗷。。。。。。,“你说有专
利就有专利啊,让我们瞧瞧证据嘛。。。。。。”看看,你们大家又不开始怀疑我忽悠你们了别急,别急,我说有证据就肯定会有,下面就是我们获
得国家知识产权局专利授权证书照片,请诸位上眼。。。。。。,呵呵图五国家专利授权照片其次,我们这个产品已经在多个站点实验运行,那用
的可是“杠杠”的,可没有一个在安全、运行方面出问题的,不相信,下面就是我们现场实验照片和数据,大家一起来掌掌眼,把把关。。。。。。
。图六现场实验测试数据图七现场改造实验照片等一下,还有,我们这个项目被我们省公司网络部会审通过,发文在全省推广呢,并且根
据改造、测试、使用情况我们制定的一套完整实施、操作技术规范呢,大家可以再看看,图八省公司技术方案推广发文图九实施、操作技
术规范没有忽悠大家吧。。。。。。这些,你们大家现在都看过了,应该没有什么疑问,没有什么担忧了吧?四、项目创新点与经济效益对比下面我们来回顾一下,总结一下,看看我们这个解决方案有哪些亮点呢,(一)安全性能高,无事故风险1、采用机械互锁,实现市电与发电机安全隔离;2、两台发电机分别对两段开关电源整流模块母排供电,不存在并机同步问题;方案简单成熟,保障能力强只需要将开关电源模块组供电母排分段,增加段间联络开关及简易互锁装置,即可实现多台发电机同时供电,解决综合业务点移动应急发电机容量不足的问题,并且非常有利于快速推广;(三)改造成本低,适宜大规模推广我们再来看看,采用我们这个多发电机应急保障与增配大容量发电机组有哪些经济、安全方面的优势呢?不用我自己来说,下面有个对比图表,大家一看就心里有数啦。。。。。图十方案对比图看看,看看,我们这个设计方案设备改造成本非常低廉,单站点改造材料成本不超过1000元,适合大规模推广;既不需增加大容量发电机组购置费用,也不会挤占机房空间,更不会增加维护人员工作量;方案简单可靠,适合快速部署推广,安全、可靠、经济、适用,这么多的好处,你们大家还不动心吗?心动不如行动,赶快推广吧!
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