骨干节点电源运行安全评估模型

1、骨干节点电源运行安全评估1 骨干节点电源运行安全评估概况1.1. 背景及必要性中国电信有很多重要枢纽局站，其供电系统结构非常复杂，在维护人员日益减少的情况下，为提高供电的保障度，维护管理部门需要对其供电安全性进行全面准确评估，但现有的安全检查与评估方法基本上是基于静态的、定性的评价，主要对现有的设备能力进行评价，实用性不强，随着维护人员的减少，非常迫切的需要研究并建立针对重要局站的供电系统可靠性、可用性的评估体系，除了含有供电设备静态评价外，还包含了对供电系统动态评价、人员应急操作能力评价及备件维修条件评价等，以此作为电信局站供电安全性指标的重要参考，及时发现系统的隐患并加以解决，从而减少供电

2、中断的事故发生，提高供电管理水平。对供电安全评估是维护人员多年来一直在做的工作，但是由于电源维护人员在日常工作中容易受到具体工作的束缚，一方面比较关注电源设备本身运行的安全性，但不太重视研究如何加强受电设备的供电保护，对供电路由上的安全性也缺乏关注，造成故障易发的隐患点。另一方面，电源维护人员提及网络上的掉电隐患可以随口说出一长串，但缺乏系统性和完整性，无法将问题有效传递出去。图1是目前局站常见的系统结构图，一个供电系统是否可靠关系到每一个环节，我们来看常有的一些故障，如表1。图1 电源系统供电方式示意图表1 常规故障对应系统故障类型应对方式如何避免造成大的事故影响程度高压市电（含油机）单路停

3、电倒换操作熟练、及时倒换轻微双路短时间停电油机发电操作熟练、油机正常一般双路长时间停电油机发电操作熟练、油机正常重要变压器故障倒换/油机发电巡检温升异常系统设计有备份一般低压配电补偿柜电容故障切除巡检及时，告警准确轻微/一般开关故障更换/倒换备件齐全，操作熟练一般自动控制故障手动操作熟练一般UPS系统电容引发短路厂家维修按要求维保更换重要，供电中断蓄电池故障更换电池按年限更换以及按期测试容量重要，供电中断配电整定过流熟悉设置，定期巡检重要，供电中断直流系统模块故障更换模块告警及时，备件齐轻微蓄电池故障更换电池按年限更换以及按期测试容量重要，供电中断配电过流巡检温升异常重要，供电中断空调系统中央

4、空调水系统故障巡检、按时保养更换机房空调是否有备份重要，服务器当机表1中列举的故障案例，基本是一些较常见的案例，一些是系统设计的问题，一些是常规的设备故障，每一种故障都可以通过提前评估或者制定应急预案来避免造成重大的供电中断事故，因此本着这种思路，我们将评估分为以下几个内容：u 局站基础设施及运行情况u 重要设备维护情况u 人员配置及业务能力情况u 应急预案及演练情况1.1.1. 评估的原则从以上的故障分析，对于一个系统的可靠度评估，并不只是对系统结构的评价，而是要着眼于整个系统的全面的评估，因此，骨干节点电源运行安全评估模型的基于以下原则：抓大放小：关注影响大的，将造成大面积业务中断或者消防

5、事故的，避免“眉毛胡子”一把抓，关注太多而导致忽略了一些将影响大的因素。动静结合：既关注系统结构设计的静态评估，也关注系统运行状态、应急预案演练的动态情况。2 骨干节点电源运行安全评估内容2.1. 局站基础设施及运行情况本部分主要按两个方面来进行评估，一是针对局站的基础设计进行评估，对比机楼的重要性来确定基本设计是否满足可靠供电的需求；二是检查对比设备的运行情况，比如负载率，故障率，发热程度等，从其工作的状态来评估可靠度。2.1.1. 高压系统2.1.1.1. 市电输入路数u 单路u 双路，分供、不能互为备份u 双路，分供且能互为备份u 双路，一路供一路备、且互为备份说明：集团级、省级业务平台

6、和支撑系统所在的局站必须具备外市电双路供电能力，且每路供电的容量应能满足全局带载的需求；两路市电应分别从2个变电站且走不同杆路。2.1.1.2. 变压器1）重要系统的变压器是否有备份重要UPS系统变压器是否有备份重要直流系统变压器是否有备份重要机房空调系统变压器是否有备份说明：重要电源及空调系统的变压器应有备份，在出故障时可以通过联络开关将负载倒换至其他变压器上。2）变压器运行情况u 重要系统的变压器负载量，是否负载率 >90%u 变压器工作温度，是否超过100度2.1.2. 低压系统2.1.2.1. 配电柜及电缆1）输送电回路母排或电缆是否存在严重发热现象； 2.1.2.2. 低压补偿

7、柜1）是否有配置电抗器，配置的电抗器功率是否小于电容功率的10%。说明：电抗器的功率和电容功率占比要求小于10%以内，如果电抗器功率太大，对电容的工作电压升压明显，易造成电容工作时发热严重、寿命缩短甚至烧毁的故障。2）电容运行情况u 温度需小于40度说明：电容的工作温度一般小于40度，如果其温度较高，其工作寿命将大大降低。u 工作电流是否正常说明：电容正常的工作电流可以通过其标识的功率计算得出：，由于电容的功率标识不一定是按380V来标识的，有些是400V，有些是450V，因此，实际功率会比标识的小，因此测量的电流会略低于计算值。2.1.2.3. 柴油发电机组1）油机容量u 是否能满足局站应保

8、障电源系统容量需求说明：对于无人值守、油机自投的局站，发电机组应能满足全局性负载一次性投入的要求。u 发电机组是否有备份2）油机房u 进排风设计是否合理，进风量是否足够u 排烟管、排烟通道附近应无易燃易爆物u 冬季温度低于5地区有油水加热装置或机房取暖设备。3）运行情况u 使用时间是否已超10年；超过10年后的深度维护保养措施及正常维护频次；u 油机表征状况是否良好：有无漏油现象；u 停电带载情况：A）最近一年停过电，油机带载良好；B）最近一年没停过电； C）最近很多年没停过电；D）油机带载能力不好，启动困难或需限制负载；2.1.3. -48V直流系统1）重要设备是否采用双路由供电，如传输设备

9、。说明：直流系统双路供电应从一套系统的总输出母排分出两个熔丝的模式，不能从两套系统各取一路，两路由中间不能有连接点。2）蓄电池后备设计时间A）60分钟B）120分钟C）大于120分钟3）运行情况u 系统负载率，是否超过70%；u 熔丝通流量是否存在超过70%的地方；u 熔丝、分流器是否存温度过高，表面温度超过50度；u 蓄电池组使用时间是否超过使用年限，电池外观是否存在漏液、爬酸、变形等现象； u 对于A/B类机房的超年限使用的蓄电池是否立即淘汰或迁移到C/D类机房使用？ 2.1.4. UPS系统1）双系统双供电回路设计集团级、省级业务平台和支撑系统系统和主机设备必须采用双UPS系统A、B双回

10、路供电方式供电；重要的UPS系统不能采用N+1并机的模式输出AB两路，否则视为存在较大风险。2）蓄电池后备设计时间A）30分钟B）60分钟C）大于60分钟3）单系统运行的（n+1）并联冗余UPS系统主机输入与系统旁路共用一个输入开关；说明：此种设计增大中断供电的概率，比如在系统出故障造成输入开关跳闸转旁路，但由于输入和旁路共用一个开关，造成旁路也没有电。3）运行情况u 主机是否超过使用年限8年；u 双系统的单机UPS最大负荷不应超过额定负载的40。u N+1并机系统的最大负荷不应超过系统容量75%u 蓄电池组使用时间是否超过使用年限，电池外观是否存在漏液、爬酸、变形等现象； u 对于A/B类机

11、房的超年限使用的蓄电池是否立即淘汰或迁移到C/D类机房使用？ 2.1.5. 监控系统1）业务平台、支撑系统及其电源系统和机房环境要做到7×24小时监控；2）任何故障情况能否在规定的时间内及时发现；3）对于重要局站的重要电源系统，特别重要的监控参量，如蓄电池组总电压除了智能口采集上传外，是否有专门独立的采集点和独立的上传通道？2.1.6. 空调系统1）中央水系统是否有备份；2）重要机房供冷是否有备份；3）同一个重要机房内的多台空调，从总低压屏引电时，有无实现分组分回路配电；4）重要机房空调系统冷量预留是否满足市/油、市/市供电倒换时间；2.2. 重要设备维护情况2.2.1. 高低压系统

12、1）是否有定时巡视； 经验表明，定期的巡视可以发现很多故障初期苗头，及时处理可以将故障影响较低。2）巡视内容：告警、电压/电流、温度；3）上下级开关整定值情况是否掌握、整定是否合理；说明：有整定的开关需在面板清楚标识4）低压补偿柜的电容、电抗器、熔丝是否定期检查：热成像仪测温度、电流钳测电流。2.2.2. 柴油发电机组1）是否定期试机，带载还是空载；带满载还是带少载；2）油机是否按时进行保养；超过10年油机有无做深度维护保养；3）油机是否停电自动启动并带载？对于油机设为自动启动的无人值守的重要局站，居住点离局站最近的专业维护人员到现场有多少距离？晚上赶过来需要多少时间？2.2.3. UPS系统

13、1）是否有定时巡视；2）UPS是否定期维保；3）是否存在大容量电容5年未更换的系统；近几年UPS故障表明，传统UPS内部的大容量滤波电容超过5年后，出现漏液、干枯、发热的可能性非常高，而一旦出现故障，影响面非常大，不仅造成本机停机，还有可能造成整个系统的当机。4）蓄电池是否有容量测试或核对性放电，容量是否低于原额定容量的80%。电池是供电保障的最后防线，电池的状况是否良好直接导致系统是否能可靠的供电。2.2.4. 直流系统1）是否有定时巡视；2）蓄电池是否有容量测试或核对性放电，容量是否低于原额定容量的80%。电池是供电保障的最后防线，电池的状况是否良好直接导致系统是否能可靠的供电。2.3.

14、人员配置及业务能力情况2.3.1. 人员配置1）是否有专业维护人员24小时值班。特别要考虑：1）油机房、高低压机房、监控台三者之间的物理位置和行走通道、相距距离是否合理？不合理会造成停电时应急反应时间加长，必须增加维护值守人数；2）晚上或灾害性天气有几个专业维护值班人员？有无针对特大灾害性天气的值班人员配置计划表？2）应急时专业维护人员能否在规定的时间达到现场。电源专业应急（骨干）处理团队人员（至少一人）晚上能否在30分钟内到达现场2.3.2. 业务能力1）是否具备专业资格：高压证、电工证等2）是否熟悉系统结构，熟练各种应急倒换：目前重要机楼供电系统均比较复杂，自动化程度高，在正常情况下均通过

15、自动倒换来实现主备系统的倒换。由于高低压系统故障率较低，平时维护人员基本不用操作，因此，在紧急时维护值班人员对系统手动倒换的熟悉程度及操作能力对故障的处理速度非常重要，主要有几个方面：A）手动两路高压倒换 B）手动对低压主备系统倒换一般低压系统各系统间设计有备份，在一套系统出现问题后，可以通过联络开关进行手动倒换。C）油机应急发电由于两路市电供电保障度高，很多局站的油机基本多年都未进行实际的带载发电，维护人员是否通过定期演练实操熟悉手动发电进行全局带载。D）中央空调倒换3）备品备件放置位置及调拨熟悉程度2.4. 应急预案及演练情况2.4.1. 应急备品备件1）高低压系统重要节点开关是否有备件；

16、2）紧急时应急接驳电缆；3）应急直流电源；3）移动油机：移动油机是否能及时调度，是否具备接入装置；2.4.2. 应急预案1）是否按照一楼一案要求制定应急预案2）每套系统的操作是否有清晰的指引2.4.3. 演练情况1）演练的真实程度模拟自动控制系统故障，手动对系统的进行倒换模拟真实停电，启动油机全局带载模拟重要节点开关故障，如市电、油机倒换屏故障：更换开关或者短接开关模拟应急性卸载：在油机不能全局带载的情况下，如何进行卸载2）演练的真实时间记录模拟的真实故障，各种倒换是否满足直流系统、UPS系统后备时间以及重要机房空调温升时间的要求在各种演练中，应按真实的值班人数来进行演练，在没有准备的情况下，

17、应考虑监控发现时间，加上值班地点到倒换地点的路程时间，以及操作各种倒换的时间总和是否满足要求。3 评估模型通信电源供电的路由节点很多，评估涉及到的各项指标量纲不一，对于一些定性指标并不能直接量化表示，因此，在尽量简化评估内容的基础上，抓住主要的，要害的一些关键性指标进行评分，对一些重点的影响因素采用一次性扣分的方法建立评估模型。3.1. 评估模型的建立3.1.1. 供电系统可靠度分析对于电源系统供电可靠性，我们将关注四部分内容，如图中的模型所示：系统设计（基础结构）、系统设备维护情况、人员配置及业务能力情况以及应急方案及演练情况。系统结构配电直流配电高压UPS油机空调系统设备维护情况人员配置及

18、业务能力情况应急方案及演练情况系统设计：整个供电系统的设计是供电可靠性的基础，直接导致系统在运行中出现供电中断概率的大小，比如系统是否充分考虑冗余设计，决定了在某节点发生故障的时候系统能否通过倒换避免出现负载的中断，又比如蓄电池后备时间的设计，决定了处理故障时限的要求。系统设备维护情况：定期对设备进行按要求的维护是保证设备正常工作非常重要的影响因素，一个系统设计得再高可靠性，如果缺乏维护保养，出现故障的概率将比正常维护的高很多。人员配置及业务能力情况：重要局站专门值守维护人员配置数量及值守人员对本局高低压和油机发电操作熟悉程度：1）有足够数量的专业值守维护人员来维护动力设备，可以确保动力设备工

19、况良好；2）通过本局站值守维护人员对局站油机带全局性正常负载或最大负载的演练操作，提高值守维护人员对本局站油机发电的操作熟练程度；3）通过值守维护人员对本局站高低压配电开关倒换带全局性正常负载的应急演练，可提高值守维护人员对本局站高低压配电开关倒换操作熟练程度；4）通过实操演练，培训和提高值守维护人员的应急操作能力和心理素质。应急预案及演练情况：提前做好应对各种突发情况的应急预案，可以在故障发生时按照既定的程序有序的进行处理，提高效率缩短时间，对降低故障影响面有非常重要的作用。对应预案的实际演练，可以让应急处理人员熟悉预案的内容，检验预案是否合理，对实际故障应急处理有重要的意义。针对重要枢纽局

20、站的油机应急发电和低压开关倒换的应急预案及实操演练，特别要考核：1）重要枢纽局站油机带全局性正常负载的安全演练；2）重要局站油机带全局性最大负载的应急演练；3）重要局站高低压配电开关倒换带全局性正常负载的应急演练；4）通过油机发电及高低压配电倒换的演练，测试记录本局站值守维护人员实际操作时间，并与电源空调后备时间比较，确认其满足程度，检验预案的合理性和可行性。3.1.2. 评估指标量化评估指标量化分为两个层面：第一层面：将整个供电系统按设计的要求进行对比，评估系统的基础建设是否达到可靠供电的要求，将系统各部分结构按故障的概率及故障影响程度以及系统的维护情况指标量化，不符合要求的采取扣分的方式，计算出系统的可靠度评估初始得分。第二层面：将人员配置及业务能力情况、应急预案及演练情况内容细分后进行量化评分，每符合一项即相应的进行加分。3.1.3. 评估内容的分值分布将评估内容细化分值，分布如表2所示表2 评估内容