骨干節(jié)點電源運行安全評估模型

1、骨干節(jié)點電源運行安全評估1 骨干節(jié)點電源運行安全評估概況1.1. 背景及必要性中國電信有很多重要樞紐局站，其供電系統(tǒng)結構非常復雜，在維護人員日益減少的情況下，為提高供電的保障度，維護管理部門需要對其供電安全性進行全面準確評估，但現(xiàn)有的安全檢查與評估方法基本上是基于靜態(tài)的、定性的評價，主要對現(xiàn)有的設備能力進行評價，實用性不強，隨著維護人員的減少，非常迫切的需要研究并建立針對重要局站的供電系統(tǒng)可靠性、可用性的評估體系，除了含有供電設備靜態(tài)評價外，還包含了對供電系統(tǒng)動態(tài)評價、人員應急操作能力評價及備件維修條件評價等，以此作為電信局站供電安全性指標的重要參考，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的隱患并加以解決，從而減少供電

2、中斷的事故發(fā)生，提高供電管理水平。對供電安全評估是維護人員多年來一直在做的工作，但是由于電源維護人員在日常工作中容易受到具體工作的束縛，一方面比較關注電源設備本身運行的安全性，但不太重視研究如何加強受電設備的供電保護，對供電路由上的安全性也缺乏關注，造成故障易發(fā)的隱患點。另一方面，電源維護人員提及網絡上的掉電隱患可以隨口說出一長串，但缺乏系統(tǒng)性和完整性，無法將問題有效傳遞出去。圖1是目前局站常見的系統(tǒng)結構圖，一個供電系統(tǒng)是否可靠關系到每一個環(huán)節(jié)，我們來看常有的一些故障，如表1。圖1 電源系統(tǒng)供電方式示意圖表1 常規(guī)故障對應系統(tǒng)故障類型應對方式如何避免造成大的事故影響程度高壓市電（含油機）單路停

3、電倒換操作熟練、及時倒換輕微雙路短時間停電油機發(fā)電操作熟練、油機正常一般雙路長時間停電油機發(fā)電操作熟練、油機正常重要變壓器故障倒換/油機發(fā)電巡檢溫升異常系統(tǒng)設計有備份一般低壓配電補償柜電容故障切除巡檢及時，告警準確輕微/一般開關故障更換/倒換備件齊全，操作熟練一般自動控制故障手動操作熟練一般UPS系統(tǒng)電容引發(fā)短路廠家維修按要求維保更換重要，供電中斷蓄電池故障更換電池按年限更換以及按期測試容量重要，供電中斷配電整定過流熟悉設置，定期巡檢重要，供電中斷直流系統(tǒng)模塊故障更換模塊告警及時，備件齊輕微蓄電池故障更換電池按年限更換以及按期測試容量重要，供電中斷配電過流巡檢溫升異常重要，供電中斷空調系統(tǒng)中央

4、空調水系統(tǒng)故障巡檢、按時保養(yǎng)更換機房空調是否有備份重要，服務器當機表1中列舉的故障案例，基本是一些較常見的案例，一些是系統(tǒng)設計的問題，一些是常規(guī)的設備故障，每一種故障都可以通過提前評估或者制定應急預案來避免造成重大的供電中斷事故，因此本著這種思路，我們將評估分為以下幾個內容：u 局站基礎設施及運行情況u 重要設備維護情況u 人員配置及業(yè)務能力情況u 應急預案及演練情況1.1.1. 評估的原則從以上的故障分析，對于一個系統(tǒng)的可靠度評估，并不只是對系統(tǒng)結構的評價，而是要著眼于整個系統(tǒng)的全面的評估，因此，骨干節(jié)點電源運行安全評估模型的基于以下原則：抓大放?。宏P注影響大的，將造成大面積業(yè)務中斷或者消防

5、事故的，避免“眉毛胡子”一把抓，關注太多而導致忽略了一些將影響大的因素。動靜結合：既關注系統(tǒng)結構設計的靜態(tài)評估，也關注系統(tǒng)運行狀態(tài)、應急預案演練的動態(tài)情況。2 骨干節(jié)點電源運行安全評估內容2.1. 局站基礎設施及運行情況本部分主要按兩個方面來進行評估，一是針對局站的基礎設計進行評估，對比機樓的重要性來確定基本設計是否滿足可靠供電的需求；二是檢查對比設備的運行情況，比如負載率，故障率，發(fā)熱程度等，從其工作的狀態(tài)來評估可靠度。2.1.1. 高壓系統(tǒng)2.1.1.1. 市電輸入路數(shù)u 單路u 雙路，分供、不能互為備份u 雙路，分供且能互為備份u 雙路，一路供一路備、且互為備份說明：集團級、省級業(yè)務平臺

6、和支撐系統(tǒng)所在的局站必須具備外市電雙路供電能力，且每路供電的容量應能滿足全局帶載的需求；兩路市電應分別從2個變電站且走不同桿路。2.1.1.2. 變壓器1）重要系統(tǒng)的變壓器是否有備份重要UPS系統(tǒng)變壓器是否有備份重要直流系統(tǒng)變壓器是否有備份重要機房空調系統(tǒng)變壓器是否有備份說明：重要電源及空調系統(tǒng)的變壓器應有備份，在出故障時可以通過聯(lián)絡開關將負載倒換至其他變壓器上。2）變壓器運行情況u 重要系統(tǒng)的變壓器負載量，是否負載率 >90%u 變壓器工作溫度，是否超過100度2.1.2. 低壓系統(tǒng)2.1.2.1. 配電柜及電纜1）輸送電回路母排或電纜是否存在嚴重發(fā)熱現(xiàn)象； 2.1.2.2. 低壓補償

7、柜1）是否有配置電抗器，配置的電抗器功率是否小于電容功率的10%。說明：電抗器的功率和電容功率占比要求小于10%以內，如果電抗器功率太大，對電容的工作電壓升壓明顯，易造成電容工作時發(fā)熱嚴重、壽命縮短甚至燒毀的故障。2）電容運行情況u 溫度需小于40度說明：電容的工作溫度一般小于40度，如果其溫度較高，其工作壽命將大大降低。u 工作電流是否正常說明：電容正常的工作電流可以通過其標識的功率計算得出：，由于電容的功率標識不一定是按380V來標識的，有些是400V，有些是450V，因此，實際功率會比標識的小，因此測量的電流會略低于計算值。2.1.2.3. 柴油發(fā)電機組1）油機容量u 是否能滿足局站應保

8、障電源系統(tǒng)容量需求說明：對于無人值守、油機自投的局站，發(fā)電機組應能滿足全局性負載一次性投入的要求。u 發(fā)電機組是否有備份2）油機房u 進排風設計是否合理，進風量是否足夠u 排煙管、排煙通道附近應無易燃易爆物u 冬季溫度低于5地區(qū)有油水加熱裝置或機房取暖設備。3）運行情況u 使用時間是否已超10年；超過10年后的深度維護保養(yǎng)措施及正常維護頻次；u 油機表征狀況是否良好：有無漏油現(xiàn)象；u 停電帶載情況：A）最近一年停過電，油機帶載良好；B）最近一年沒停過電； C）最近很多年沒停過電；D）油機帶載能力不好，啟動困難或需限制負載；2.1.3. -48V直流系統(tǒng)1）重要設備是否采用雙路由供電，如傳輸設備

9、。說明：直流系統(tǒng)雙路供電應從一套系統(tǒng)的總輸出母排分出兩個熔絲的模式，不能從兩套系統(tǒng)各取一路，兩路由中間不能有連接點。2）蓄電池后備設計時間A）60分鐘B）120分鐘C）大于120分鐘3）運行情況u 系統(tǒng)負載率，是否超過70%；u 熔絲通流量是否存在超過70%的地方；u 熔絲、分流器是否存溫度過高，表面溫度超過50度；u 蓄電池組使用時間是否超過使用年限，電池外觀是否存在漏液、爬酸、變形等現(xiàn)象； u 對于A/B類機房的超年限使用的蓄電池是否立即淘汰或遷移到C/D類機房使用？ 2.1.4. UPS系統(tǒng)1）雙系統(tǒng)雙供電回路設計集團級、省級業(yè)務平臺和支撐系統(tǒng)系統(tǒng)和主機設備必須采用雙UPS系統(tǒng)A、B雙回

10、路供電方式供電；重要的UPS系統(tǒng)不能采用N+1并機的模式輸出AB兩路，否則視為存在較大風險。2）蓄電池后備設計時間A）30分鐘B）60分鐘C）大于60分鐘3）單系統(tǒng)運行的（n+1）并聯(lián)冗余UPS系統(tǒng)主機輸入與系統(tǒng)旁路共用一個輸入開關；說明：此種設計增大中斷供電的概率，比如在系統(tǒng)出故障造成輸入開關跳閘轉旁路，但由于輸入和旁路共用一個開關，造成旁路也沒有電。3）運行情況u 主機是否超過使用年限8年；u 雙系統(tǒng)的單機UPS最大負荷不應超過額定負載的40。u N+1并機系統(tǒng)的最大負荷不應超過系統(tǒng)容量75%u 蓄電池組使用時間是否超過使用年限，電池外觀是否存在漏液、爬酸、變形等現(xiàn)象； u 對于A/B類機

11、房的超年限使用的蓄電池是否立即淘汰或遷移到C/D類機房使用？ 2.1.5. 監(jiān)控系統(tǒng)1）業(yè)務平臺、支撐系統(tǒng)及其電源系統(tǒng)和機房環(huán)境要做到7×24小時監(jiān)控；2）任何故障情況能否在規(guī)定的時間內及時發(fā)現(xiàn)；3）對于重要局站的重要電源系統(tǒng)，特別重要的監(jiān)控參量，如蓄電池組總電壓除了智能口采集上傳外，是否有專門獨立的采集點和獨立的上傳通道？2.1.6. 空調系統(tǒng)1）中央水系統(tǒng)是否有備份；2）重要機房供冷是否有備份；3）同一個重要機房內的多臺空調，從總低壓屏引電時，有無實現(xiàn)分組分回路配電；4）重要機房空調系統(tǒng)冷量預留是否滿足市/油、市/市供電倒換時間；2.2. 重要設備維護情況2.2.1. 高低壓系統(tǒng)

12、1）是否有定時巡視； 經驗表明，定期的巡視可以發(fā)現(xiàn)很多故障初期苗頭，及時處理可以將故障影響較低。2）巡視內容：告警、電壓/電流、溫度；3）上下級開關整定值情況是否掌握、整定是否合理；說明：有整定的開關需在面板清楚標識4）低壓補償柜的電容、電抗器、熔絲是否定期檢查：熱成像儀測溫度、電流鉗測電流。2.2.2. 柴油發(fā)電機組1）是否定期試機，帶載還是空載；帶滿載還是帶少載；2）油機是否按時進行保養(yǎng)；超過10年油機有無做深度維護保養(yǎng)；3）油機是否停電自動啟動并帶載？對于油機設為自動啟動的無人值守的重要局站，居住點離局站最近的專業(yè)維護人員到現(xiàn)場有多少距離？晚上趕過來需要多少時間？2.2.3. UPS系統(tǒng)

13、1）是否有定時巡視；2）UPS是否定期維保；3）是否存在大容量電容5年未更換的系統(tǒng)；近幾年UPS故障表明，傳統(tǒng)UPS內部的大容量濾波電容超過5年后，出現(xiàn)漏液、干枯、發(fā)熱的可能性非常高，而一旦出現(xiàn)故障，影響面非常大，不僅造成本機停機，還有可能造成整個系統(tǒng)的當機。4）蓄電池是否有容量測試或核對性放電，容量是否低于原額定容量的80%。電池是供電保障的最后防線，電池的狀況是否良好直接導致系統(tǒng)是否能可靠的供電。2.2.4. 直流系統(tǒng)1）是否有定時巡視；2）蓄電池是否有容量測試或核對性放電，容量是否低于原額定容量的80%。電池是供電保障的最后防線，電池的狀況是否良好直接導致系統(tǒng)是否能可靠的供電。2.3.

14、人員配置及業(yè)務能力情況2.3.1. 人員配置1）是否有專業(yè)維護人員24小時值班。特別要考慮：1）油機房、高低壓機房、監(jiān)控臺三者之間的物理位置和行走通道、相距距離是否合理？不合理會造成停電時應急反應時間加長，必須增加維護值守人數(shù)；2）晚上或災害性天氣有幾個專業(yè)維護值班人員？有無針對特大災害性天氣的值班人員配置計劃表？2）應急時專業(yè)維護人員能否在規(guī)定的時間達到現(xiàn)場。電源專業(yè)應急（骨干）處理團隊人員（至少一人）晚上能否在30分鐘內到達現(xiàn)場2.3.2. 業(yè)務能力1）是否具備專業(yè)資格：高壓證、電工證等2）是否熟悉系統(tǒng)結構，熟練各種應急倒換：目前重要機樓供電系統(tǒng)均比較復雜，自動化程度高，在正常情況下均通過

15、自動倒換來實現(xiàn)主備系統(tǒng)的倒換。由于高低壓系統(tǒng)故障率較低，平時維護人員基本不用操作，因此，在緊急時維護值班人員對系統(tǒng)手動倒換的熟悉程度及操作能力對故障的處理速度非常重要，主要有幾個方面：A）手動兩路高壓倒換 B）手動對低壓主備系統(tǒng)倒換一般低壓系統(tǒng)各系統(tǒng)間設計有備份，在一套系統(tǒng)出現(xiàn)問題后，可以通過聯(lián)絡開關進行手動倒換。C）油機應急發(fā)電由于兩路市電供電保障度高，很多局站的油機基本多年都未進行實際的帶載發(fā)電，維護人員是否通過定期演練實操熟悉手動發(fā)電進行全局帶載。D）中央空調倒換3）備品備件放置位置及調撥熟悉程度2.4. 應急預案及演練情況2.4.1. 應急備品備件1）高低壓系統(tǒng)重要節(jié)點開關是否有備件；

16、2）緊急時應急接駁電纜；3）應急直流電源；3）移動油機：移動油機是否能及時調度，是否具備接入裝置；2.4.2. 應急預案1）是否按照一樓一案要求制定應急預案2）每套系統(tǒng)的操作是否有清晰的指引2.4.3. 演練情況1）演練的真實程度模擬自動控制系統(tǒng)故障，手動對系統(tǒng)的進行倒換模擬真實停電，啟動油機全局帶載模擬重要節(jié)點開關故障，如市電、油機倒換屏故障：更換開關或者短接開關模擬應急性卸載：在油機不能全局帶載的情況下，如何進行卸載2）演練的真實時間記錄模擬的真實故障，各種倒換是否滿足直流系統(tǒng)、UPS系統(tǒng)后備時間以及重要機房空調溫升時間的要求在各種演練中，應按真實的值班人數(shù)來進行演練，在沒有準備的情況下，

17、應考慮監(jiān)控發(fā)現(xiàn)時間，加上值班地點到倒換地點的路程時間，以及操作各種倒換的時間總和是否滿足要求。3 評估模型通信電源供電的路由節(jié)點很多，評估涉及到的各項指標量綱不一，對于一些定性指標并不能直接量化表示，因此，在盡量簡化評估內容的基礎上，抓住主要的，要害的一些關鍵性指標進行評分，對一些重點的影響因素采用一次性扣分的方法建立評估模型。3.1. 評估模型的建立3.1.1. 供電系統(tǒng)可靠度分析對于電源系統(tǒng)供電可靠性，我們將關注四部分內容，如圖中的模型所示：系統(tǒng)設計（基礎結構）、系統(tǒng)設備維護情況、人員配置及業(yè)務能力情況以及應急方案及演練情況。系統(tǒng)結構配電直流配電高壓UPS油機空調系統(tǒng)設備維護情況人員配置及

18、業(yè)務能力情況應急方案及演練情況系統(tǒng)設計：整個供電系統(tǒng)的設計是供電可靠性的基礎，直接導致系統(tǒng)在運行中出現(xiàn)供電中斷概率的大小，比如系統(tǒng)是否充分考慮冗余設計，決定了在某節(jié)點發(fā)生故障的時候系統(tǒng)能否通過倒換避免出現(xiàn)負載的中斷，又比如蓄電池后備時間的設計，決定了處理故障時限的要求。系統(tǒng)設備維護情況：定期對設備進行按要求的維護是保證設備正常工作非常重要的影響因素，一個系統(tǒng)設計得再高可靠性，如果缺乏維護保養(yǎng)，出現(xiàn)故障的概率將比正常維護的高很多。人員配置及業(yè)務能力情況：重要局站專門值守維護人員配置數(shù)量及值守人員對本局高低壓和油機發(fā)電操作熟悉程度：1）有足夠數(shù)量的專業(yè)值守維護人員來維護動力設備，可以確保動力設備工

19、況良好；2）通過本局站值守維護人員對局站油機帶全局性正常負載或最大負載的演練操作，提高值守維護人員對本局站油機發(fā)電的操作熟練程度；3）通過值守維護人員對本局站高低壓配電開關倒換帶全局性正常負載的應急演練，可提高值守維護人員對本局站高低壓配電開關倒換操作熟練程度；4）通過實操演練，培訓和提高值守維護人員的應急操作能力和心理素質。應急預案及演練情況：提前做好應對各種突發(fā)情況的應急預案，可以在故障發(fā)生時按照既定的程序有序的進行處理，提高效率縮短時間，對降低故障影響面有非常重要的作用。對應預案的實際演練，可以讓應急處理人員熟悉預案的內容，檢驗預案是否合理，對實際故障應急處理有重要的意義。針對重要樞紐局

20、站的油機應急發(fā)電和低壓開關倒換的應急預案及實操演練，特別要考核：1）重要樞紐局站油機帶全局性正常負載的安全演練；2）重要局站油機帶全局性最大負載的應急演練；3）重要局站高低壓配電開關倒換帶全局性正常負載的應急演練；4）通過油機發(fā)電及高低壓配電倒換的演練，測試記錄本局站值守維護人員實際操作時間，并與電源空調后備時間比較，確認其滿足程度，檢驗預案的合理性和可行性。3.1.2. 評估指標量化評估指標量化分為兩個層面：第一層面：將整個供電系統(tǒng)按設計的要求進行對比，評估系統(tǒng)的基礎建設是否達到可靠供電的要求，將系統(tǒng)各部分結構按故障的概率及故障影響程度以及系統(tǒng)的維護情況指標量化，不符合要求的采取扣分的方式，計算出系統(tǒng)的可靠度評估初始得分。第二層面：將人員配置及業(yè)務能力情況、應急預案及演練情況內容細分后進行量化評分，每符合一項即相應的進行加分。3.1.3. 評估內容的分值分布將評估內容細化分值，分布如表2所示表2 評估內容