一、引言
　　
　　UPS供电系统是保证网络正常运行的关键基础设施，被誉为网络设备供电系统的“心脏”。近年来，由于供电中断造成的网络设备事故时有发生，对核心网络信息化设备的安全运行构成了严重威胁。为彻底消除安全隐患，切实提升应急供电保障能力，确保信息化机房供电系统的安全、稳定和可靠运行，呼市烟草公司组织实施了不间断电源供电系统专项整治的安心行动。
　　
　　二、供电系统保障简介
　　
　　1、安心行动专项整治工作目标
　　
　　机房供电应满足“两路市电一路油机”或“一路市电两路油机”要求。两路市电应分别从2个变电站或1个变电站2段母线引接，高压电缆输入全程双路由。新设备入网和在网设备改造时，市电/柴油放电机组供电自动倒换和动力环境集中监控系统必须同步建设同步投入运行。变压器和低压配系统1+1或N+1配置（N≤5），1+1系统应分别从2段高压母线引接，并设置低压母联装置。具备移动油机接入装置，移动油机容量满足要求。?电源系统满足端到端全程“双独立电源、双隔离路由”供电要求。
　　
　　2、目前供电存在的主要问题
　　
　　烟草公司没有主/备变压器热备份；没有第二路市电；高低压配电系统缺少动环监控系统；不具备市电/油机自动倒换供电功能，交流供电系统不满足端到端全程“双独立电源、双隔离路由”供电，油机不能自动启动供电等情况。
　　
　　三、安心行动系统改造方案
　　
　　烟草数据机房是收集、处理、存储、卷烟数据的重要部门，而供电系统的稳定运行又是保证烟草数据系统可靠工作的重要环节，所以数据机房服务器设备要求供电为不间断供电。
　　
　　目前，机房采用UPS供电模式，停电后有柴油发电机组供电，且属于是无人值守机房，若晚上六点以后市电停电，UPS后备电池组只能坚持6小时左右的供电，UPS后备电池组供电结束后会使信息系统供电中断，造成数据系统设备停机，出现数据丢失，系统主机来电后，需要重新启动等诸多问题。
　　
　　另外，市电和柴油发电系统直接给机房供电，电网中存在的各种干扰（电磁脉冲、雷电入侵等）也会窜入供电系统，给数据机房供电系统造成致命的损害。
　　
　　针对上述供电系统中存在的诸多隐患，呼市烟草公司设计了一整供电系统技术改造方案，采用智能化机房供电保护装置，从根本上消除市电停电后可能出现的隐患，改造方案框图如下：

　　
　　该系统由智能柴油发电机和UPS控制装置；整流稳压系统；发电机输出的交流电与交流市电自动转换装置；铁锂电池组和BMS系统控制装置；市电杂波和防雷电波入侵隔离装置；无线网络数据监控设备等组成。
　　
　　上述改造方案具体实施的工作原理：
　　
　　1、智能柴油发电与UPS控制器，它由市电监测、发电电压、电流、频率检测、发动机水温、油温、排气管温度、发动机油量、启动电池电压、自启动执行装置、自动倒换装置、系统控制装置等组成。其工作原理是：当市电检测系统检测到三相交流市电停电后，开始进入启动计时状态，UPS的后备锂离子电池管理系统通过CAN向控制装置发送电量信息，通过程序判断电池组仅能维持两小时以内供电时，控制装置发出启动柴油发电机组的指令，吸合启动继电器，启动马达运转启动发电机组，发电机运行后关闭启动马达，发动机启动成功后，控制装置通过对油机发电机组的输出电压、频率检测正常后，发出吸合供电交流接触器指令，发电机供电交流接触器吸合，由发电机给机房供电。
　　
　　2、当市电恢复供电，并且检测到市电稳定供电时间大于十分钟后，系统控制装置发出断开发电系统供电、闭合市电接触器指令，在接通市电正常工作1分钟后，系统控制装置发出停止发电指令，关闭柴油放电机组。
　　
　　3、由市电和发电系统提供的交流电，再经过一台40KW、变比为1:1的三相隔离变压器给数据机房供电，在变压器的初次级加装防雷保护装置，彻底阻断了电网干扰和雷电侵入，进一步保证数据机房的供电安全稳定运行。
　　
　　4、动环监控系统采用GPRS无线网络数据传输，将系统各部分的数据，通过互联网传送到维护人员监控设备上，并且有电脑保存数据。同时系统也将数据整理分析，并对异常现象提前报警，通知维护人员及时采取相应措施使系统恢复正常状态，保障自动供电系统长久处于安全稳定工作状态。
　　
　　四、可靠性可用性指标分析
　　
　　根据可靠性工程原理，可靠性是衡量系统和设备的一项重要的综合性质量指标。电源系统可靠性是衡量供电系统和组成系统各设备的一项综合性质量指标。
　　
　　1、可靠性参数用于定量地描述产品的可靠性水平和故障强度,可靠性参数体系完整地表达了产品的可靠性特征。可靠性工程中使用的可靠性参数较多，参数的使用随着工程对象或者配置类型的不同而变化，在同一种装备配置中还可能随着产品层次的不同而有所不同。系统级的可靠性参数一般以可靠度为主；设备级的可靠性参数一般以两次故障之间系统能正常工作的时间的平均值为平均无故障时间MTBF。可靠度就是在规定的时间内和规定的条件下系统完成规定功能的成功概率。一般记为R。它是时间的函数，故也记为R（t），称为可靠性函数。在评估复杂供电系统的可靠性时，普遍采用指数分布。指数分布的可靠度函数表达式为：
　　
　　式中，λ——失效率。
　　
　　λ=（2）
　　
　　伴随可靠度的还有可用度，可用度的概念是－A(t)，在规定时间t内的任意随机时刻,产品处于可用状态的概率。
　　
　　电源系统的可用度是指电源系统正常供电时间（MTTF）与故障时间（MTTR）和正常供电时间之和(MTBF)的比。
　　
　　（3）不可用度受到较多的人为和环境影响，如：设备运行环境、设备配置和维修方案、人员技能素质、抢修距离等，而安心行动的工作目标是“通过整改确保不间断电源系统安全稳定运行”即提高系统的可靠性，在对系统的可靠性方面进行分析评估时，采用“可靠度R（t）”和”MTBF”参数进行论证。
　　
　　2、目前供电系统配置情况如下:MTBF的要求（如表1所示）。其中市电为二类市电，高、低压配电设备年平均动作次数大于12次。
　　

　　柴油机发电机组平均失效间隔时间（MTBF）应≥800小时。在常温5℃～35℃下，启动失败率应不大于1％。
　　
　　3、根据二类市电情况，设备通过上述计算公式和表1计算各个独立设备的可靠度R
　　
　　二类市电正常时间概率=（30×24－3.5×6）／(30×24)=97.08%
　　
　　油机每年的运行时间为：t=12×3.5×6=252小时
　　
　　其他设备统一取t=1年（8760小时）。
　　
　　五、改造后不间断电源系统可靠度评估
　　
　　1、通信电源系统是一个并联系统和串联系统组合成的混合系统。
　　
　　串联系统的可靠性R=R1R2…RN;(R1,R2,RN是各个子系统的可靠性。)
　　
　　并联系统的可靠性分两种情况，一种是冗余均分并联系统，可靠度为R=1-（1-R1）（1-R2）…(1-RN)；另一种是后备式并联系统，R=R1+（1-R1）xR2；油机和蓄电池即为后备式并联系统。将系统简化为串、并联混合系统，分段计算系统的可靠度，最后算出系统的可靠度。
　　
　　2、根据计算结果，我们可以看出改造前后不间断电源供电系统的可靠性。
　　
　　改造前的电源系统简化为如下框图进行计算结果如图所示：
　　
　　改造后的电源系统可靠度，简化框图及计算结果如下：
　　
　　改造后可以看出市电/油机自动启机供电和ups更换锂电池组，系统的可靠性得到了大幅度的提高。使呼市烟草公司的不间断电源供电系统的可靠性有了质的飞跃。

　　
　　编辑：Harris