賀建強(qiáng)

摘要：隨著公安指揮系統(tǒng)不斷更新?lián)Q代，公安指揮系統(tǒng)的運(yùn)行保障工作是系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，UPS電源系統(tǒng)作為保障系統(tǒng)可靠運(yùn)行的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其系統(tǒng)選型、供配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、應(yīng)急處理、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控及預(yù)警等方面的能力都是考察UPS供電系統(tǒng)的“健壯性能”。本文以公安指揮系統(tǒng)建設(shè)中以UPS供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，探討了當(dāng)前公安指揮系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施中設(shè)備供電系統(tǒng)的應(yīng)用研究和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

關(guān)鍵詞：雙電源供電；雙回路供電；電源系統(tǒng)

0引言

隨著公安指揮系統(tǒng)不斷更新?lián)Q代，天津市公安局已經(jīng)完成第三代指揮系統(tǒng)的建設(shè)，系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展為多個(gè)系統(tǒng)同時(shí)并發(fā)運(yùn)行的一個(gè)綜合平臺(tái)，成為公安系統(tǒng)接處警的重要業(yè)務(wù)基礎(chǔ)。隨著新形勢(shì)下，公安業(yè)務(wù)對(duì)指揮系統(tǒng)綜合平臺(tái)的綜合性、系統(tǒng)可靠性、系統(tǒng)反應(yīng)速度等方面提出了新的要求。為此，公安指揮系統(tǒng)的運(yùn)行保障工作是系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，UPS電源系統(tǒng)作為保障系統(tǒng)可靠運(yùn)行的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其系統(tǒng)選型、供配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、應(yīng)急處理、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控及預(yù)警等方面的能力都是考察UPS供電系統(tǒng)的“健壯性能”。

公安指揮系統(tǒng)作為涉及公共安全的重要綜合平臺(tái)，根據(jù)GB50174-2008《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，110系統(tǒng)的機(jī)房應(yīng)為A級(jí)機(jī)房。A級(jí)電子信息系統(tǒng)機(jī)房?jī)?nèi)的場(chǎng)地設(shè)施應(yīng)按容錯(cuò)系統(tǒng)配置，在電子信息系統(tǒng)運(yùn)行期間，場(chǎng)地設(shè)施不應(yīng)因操作失誤、設(shè)備故障、外電源中斷、維護(hù)和檢修而導(dǎo)致電子信息系統(tǒng)運(yùn)行中斷。不間斷電源（UPS）系統(tǒng)是機(jī)房?jī)?nèi)的重要設(shè)施，因此UPS系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)為容錯(cuò)系統(tǒng)配置。圍繞容錯(cuò)系統(tǒng)配置，應(yīng)分為三部分容錯(cuò)設(shè)計(jì)，一是UPS系統(tǒng)本身的容錯(cuò)設(shè)計(jì)，二是供配電系統(tǒng)的容錯(cuò)設(shè)計(jì)，三是信息系統(tǒng)設(shè)備本身接入供電系統(tǒng)的容錯(cuò)設(shè)計(jì)。

在本文中，作者通過(guò)對(duì)幾代公安指揮系統(tǒng)建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，提出了新一代公安指揮系統(tǒng)UPS供配電系統(tǒng)架構(gòu)的建設(shè)方案研究。

1對(duì)UPS電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

不問(wèn)斷電源（UPS）系統(tǒng)采用模塊式UPS系統(tǒng)。要求所選擇的模塊式UPS系統(tǒng)應(yīng)具備分散并行結(jié)構(gòu)，即每個(gè)UPS電源模塊包含了整個(gè)系統(tǒng)操作所需的所有硬件和軟件，各個(gè)模塊之間沒有共用的組件。每個(gè)UPS模塊都具備了獨(dú)立的靜態(tài)旁路開關(guān)、整流器、逆變器、邏輯控制、控制面板、電池充電器以及電池。只有具備這種通過(guò)在每個(gè)獨(dú)立單元重復(fù)和分散所有關(guān)鍵部件，才可以消除潛在的單點(diǎn)故障。這是模塊式UPS選擇的關(guān)鍵，以上任何一個(gè)關(guān)鍵部件不是獨(dú)立的情況下，都會(huì)引起整個(gè)UPS系統(tǒng)的癱瘓，也就失去了模塊式UPS選擇的初衷。

同時(shí)，每個(gè)UPS系統(tǒng)框架所支持的容量應(yīng)大于系統(tǒng)所需的總用電量，并保留冗余模塊和足夠的擴(kuò)充余量。

通過(guò)對(duì)模塊式UPS和冗余模塊的選擇，每個(gè)UPS系統(tǒng)具備N+x（x=1，2）冗余運(yùn)行模式。

此外，UPS系統(tǒng)還應(yīng)具備在線模塊安全移除和添加的功能。任何模塊的添加和移除都對(duì)關(guān)鍵負(fù)載沒有任何影響，且無(wú)需斷電或轉(zhuǎn)移至未經(jīng)保護(hù)的電源，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)損壞模塊的拆除、替換，以及在線擴(kuò)容。

采用具備以上功能的模塊式UPS系統(tǒng)，其UPS系統(tǒng)本身應(yīng)能夠保證系統(tǒng)平均修復(fù)時(shí)間（MTTR.MeanTime TOFailure）趨近于“零”，保證系統(tǒng)可用性能夠達(dá)到99.9999%。

以一臺(tái)滿載容量為500 KVA的UPS系統(tǒng)為例，每個(gè)UPS模塊的容量為50 KVA，當(dāng)前用電需求為400 KVA，即需要8個(gè)50 KVA的模塊，此外，應(yīng)額外配置1個(gè)50 KVA的冗余模塊作為熱備份模塊。當(dāng)8個(gè)50 KVA模塊中的一個(gè)模塊發(fā)生故障，系統(tǒng)能夠自動(dòng)（或手動(dòng)）對(duì)其進(jìn)行隔離，冗余的50 KVA模塊自動(dòng)加入負(fù)載供電。用戶可及時(shí)要求維護(hù)廠商及時(shí)對(duì)故障模塊進(jìn)行修復(fù)或更換，保證系統(tǒng)最大限度的具備熱備份模式，保證UPS系統(tǒng)的可靠性。

2UPS供配電系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

不間斷電源（UPS）系統(tǒng)在供配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上采取雙電源輸入、雙回路輸出的模式。

雙電源輸入在本文中是指為UPS系統(tǒng)提供的電源為兩個(gè)供電電源（饋電源）。市電輸入是來(lái)自于不同高壓變電站或同一變電站中來(lái)自不同變壓器的兩路供電。這應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臈l件進(jìn)行靈活配置，并采用備用柴油發(fā)電機(jī)作為后備保障。

雙回路輸出是指一般地為保證設(shè)備供電系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，都會(huì)配置兩套UPS系統(tǒng)，每套UPS系統(tǒng)各自輸出一路獨(dú)立的供電回路到機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備。

通過(guò)雙電源輸入、雙回路輸出供配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠保證機(jī)房?jī)?nèi)的設(shè)備隨時(shí)都在兩套供電電源同時(shí)供電，當(dāng)其中一套供電電源發(fā)生故障后，另一套供電電源能夠承擔(dān)足夠的負(fù)載，保證系統(tǒng)不間斷供電。

這種供電模式能夠?yàn)楣┡潆娤到y(tǒng)的斷電檢修、UPS系統(tǒng)更換或斷電運(yùn)維、電路升級(jí)改造等必須斷電的情況下，仍能夠保證有一路供電系統(tǒng)為設(shè)備不間斷地供電。

3信息系統(tǒng)設(shè)備供電接入設(shè)計(jì)

自兩路UPS電源分別引出的供電回路應(yīng)全部引至機(jī)柜附近，經(jīng)供電分配單元（PDU）引入機(jī)柜內(nèi)，對(duì)于配置冗余電源模塊的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備可按照供電負(fù)載均衡的原則分別從不同的PDU接入電源。負(fù)載均衡的原則是指將一臺(tái)服務(wù)器上配置電源模塊的一半容量由同一路電源PDU供電，另一半容量的電源模塊由另一路電源PDU供電。當(dāng)電源配置冗余模塊時(shí)，冗余的模塊可接入任意來(lái)源的PDU。

有些通訊設(shè)備，如光端機(jī)或協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊等無(wú)法配置冗余電源模塊（即但電源設(shè)備）時(shí)，可采取在機(jī)柜內(nèi)配置一臺(tái)靜態(tài)切換裝置（STS），這臺(tái)STS具備兩路電源輸入和多路電源輸出。兩路電源輸入可分別取自不同PDU，STS的電源輸出為單電源負(fù)載供電。

通過(guò)此種末端電源設(shè)備供電模式，能夠保證每一臺(tái)設(shè)備同時(shí)能夠被提供兩路供電。

4設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控及預(yù)警

供配電系統(tǒng)應(yīng)配置一套動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)供電設(shè)施的每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行在線監(jiān)控。這套動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備報(bào)警功能，當(dāng)某一環(huán)節(jié)的狀態(tài)或參數(shù)超出預(yù)警參數(shù)時(shí)，應(yīng)能夠通過(guò)聲光、短信等形式及時(shí)通知運(yùn)維人員，以便于運(yùn)維人員及時(shí)進(jìn)行故障判斷和處置。

動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象包括各個(gè)供電回路開關(guān)的閉合狀態(tài)，每個(gè)回路的各項(xiàng)電性能參數(shù)，UPS系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，UPS蓄電池的性能指標(biāo)，防雷器是否被激活的狀態(tài)等等。

運(yùn)維人員可根據(jù)在線采集瞬間數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，對(duì)每個(gè)回路的負(fù)載設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行分析，以保證對(duì)用電峰值的檢測(cè)和分析，保證當(dāng)一路供電系統(tǒng)斷電后，另外一路系統(tǒng)具備承接另外一路負(fù)載的能力。另外，對(duì)新添加的單電源設(shè)備用電情況進(jìn)行監(jiān)控和分析，避免過(guò)多的單電源設(shè)備加載到一路供電回路上，應(yīng)維持雙回路負(fù)載均衡。

通過(guò)對(duì)一些參數(shù)的設(shè)置，能夠及時(shí)發(fā)送預(yù)警信息給運(yùn)維人員。

5應(yīng)急處置及系統(tǒng)恢復(fù)

一套再完善的系統(tǒng)都存在發(fā)生故障的可能，制定一套完善的應(yīng)急處置方案和系統(tǒng)恢復(fù)應(yīng)急演練是保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行堅(jiān)強(qiáng)保障。

應(yīng)急處置方案應(yīng)針對(duì)發(fā)生故障的來(lái)源以及系統(tǒng)的部件或環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，并制定對(duì)應(yīng)的處理措施。

故障來(lái)源是指系統(tǒng)內(nèi)部的外部影響和內(nèi)部影響。外部影響包括供電電源斷電、電壓不穩(wěn)定、雷擊故障、外部敵對(duì)攻擊等。內(nèi)部影響包括設(shè)備故障、人員誤操作及內(nèi)部人員破壞等。定期的應(yīng)急演練能夠使運(yùn)維人員熟悉應(yīng)急狀態(tài)下各自的職責(zé)和業(yè)務(wù)熟練程度，考評(píng)外部支持的可靠性和效能，考評(píng)應(yīng)急預(yù)案的嚴(yán)謹(jǐn)程度等等，以達(dá)到不斷持續(xù)改進(jìn)的目的。

7結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)110指揮系統(tǒng)中UPS供電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)和建設(shè)中經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行歸納總結(jié)，為新建系統(tǒng)時(shí)供配電設(shè)計(jì)提供豐富的參考，同時(shí)也為今后系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)中，對(duì)系統(tǒng)的保障能力進(jìn)行了闡述，為110指揮系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供有力保障。endprint