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1 引言 高頻開(kāi)關(guān)通信電源系統是一種智能型無(wú)人值守式組合電源系統，采用國際上先進(jìn)的整流器變換技術(shù)，可廣泛應用于各種交換設備，微波通信，移動(dòng)機站和光纖傳輸等通信領(lǐng)域中，也可用在電力通信等領(lǐng)域。 現將高頻開(kāi)關(guān)通信電源系統的主要組成部分一交流配電單元，整流器單元，直流配電單元，監控單元，蓄電池組單元以及在日常維護，故障處理時(shí)所注意的事項逐一介紹。 2 交流配電單元 交流配電單元完成市電的接入和切換，給整流器提供交流電源，為監控單元提供交流電壓和電流的采樣輸出，同時(shí)具有交流備用輸出和防雷功能。交流配電單元的工作原理圖如圖l所示。 3 整流器單元 高頻開(kāi)關(guān)整流器由兩級電路組成：前級為PFC功率因數校正，后級為DC—DC功率變換。輸入電路包括輸入EMI、緩啟動(dòng)、浪涌雷擊防護整流和輸入浪涌電流限制電路，使開(kāi)關(guān)整流器具有較小的開(kāi)機浪涌電流和較好的電磁兼容性。整流后直接進(jìn)入前級功率因數校正電路，功率因數效正主電路為BOOST電路，控制采用平均電流控制方式，輸入端的功率因數接近1，諧波電流小于10％，滿(mǎn)足相應的國際標準。主二極管零電流關(guān)斷，主開(kāi)關(guān)管零電壓開(kāi)通，功率器件工作應力較小。提高了系統的可靠性，同時(shí)使系統具有良好的電磁兼容性。功率因數校正電路的另一個(gè)功能是對輸入電壓進(jìn)行預調整，輸出一個(gè)穩定的410V直流電壓。這樣有利于后級DC—DC優(yōu)化設計，使系統具有良好的源效應。 后級DC—DC功率變換電路采用雙管正激加無(wú)損吸收電路。電路簡(jiǎn)單可靠。開(kāi)關(guān)管無(wú)直通之危險。無(wú)損吸收減小了開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)的電壓應力，輸出端具有較小的電磁干擾。 高頻開(kāi)關(guān)整流器采用電流型控制芯片，具有快速的響應，對使用不當或負載故障造成的輸出短路提供快速的保護。熱插拔技術(shù)的采用可使整流器在不用關(guān)斷電源的情況下就可以即插即用，大大縮短開(kāi)關(guān)整流器的平均維修間隔時(shí)間(MTTR)，提高了系統的可維修性和可靠性。內部具有交流輸入過(guò)、欠壓檢測和保護、輸出過(guò)壓、限流、過(guò)流保護、風(fēng)扇堵轉關(guān)機保護，機內散熱器過(guò)熱保護以及輔助電源故障報警等。 高頻開(kāi)關(guān)整流器通過(guò)硬件把開(kāi)關(guān)整流器狀態(tài)和報警信息上報給監控，監控可通過(guò)接口調整開(kāi)關(guān)整流器的輸出電壓，完成對開(kāi)關(guān)整流器的開(kāi)關(guān)機控制，實(shí)現“三遙”功能。輔助電源為開(kāi)關(guān)整流器內部控制電路供電。 高頻開(kāi)關(guān)整流器以N+1方式在線(xiàn)運行，在檢修維護時(shí)可將故障模塊更換。 4 直流配電單元 整流器輸出采用并聯(lián)方式，經(jīng)匯流銅排進(jìn)入直流配電單元。 直流配電單元可以提供1路或2路蓄電池接入(可擴展到3路蓄電池)和多路直流負載輸出(直流輸出路數及容量可根據實(shí)際用戶(hù)的需求增加或減少)。蓄電池輸出回路配置大電流的熔絲，以防外部短路造成蓄電池損壞。 每組直流輸出采用一個(gè)直流接觸器控制。整個(gè)系統具有二次下電功能，其中系統正面的負載分路為系統的二次下電負載組，系統背面的負載分路為系統的一次下電負載組。系統在蓄電池放電過(guò)程中按用戶(hù)的設置電壓分兩次將負載斷掉，以保證主要負載能夠長(cháng)時(shí)間地工作；同時(shí)根據用戶(hù)的設定，在電池放電達到極限時(shí)，切斷所有負載以保護蓄電池。負載和蓄電池輸出端均接有熔絲或空氣開(kāi)關(guān)保護。直流配電單元工作原理圖如圖2所示： 5 監控單元 監控單元負責對系統的交流配電、直流配電、整流器組以及蓄電池組等進(jìn)行綜合管理。監控單元實(shí)時(shí)的采集系統的運行數據，監測系統的工作狀態(tài)，當系統故障時(shí)進(jìn)行聲、光等方式的報警并提供必要的保護措施。 監控單元面板上的液晶屏和LED指示燈可以顯示系統的輸出電流、輸出電壓、電池電流及各種報警信息，同時(shí)也可以通過(guò)面板上的鍵盤(pán)設置必要的參數，完成必要的控制。系統的運行數據、工作狀態(tài)等除了在本地可以得到體現以外，也可以通過(guò)一定的傳輸方式向上級監控單元進(jìn)行匯報。 當系統發(fā)生故障時(shí)，發(fā)出聲光報警信號，并且在液晶屏幕上有報警信息指示。電源系統脫離監控單元仍能工作，但將失去三遙功能，同時(shí)也將失去電池管理功能。此時(shí)系統對蓄電池處于浮充狀態(tài)。需要密切注意蓄電池的放電情況。 監控單元的功能如下： 5．1 人機交互界面 人機交互界面由液晶顯示屏和按鍵構成。前臺采用中文／英文兩種操作界面，兩種操作界面可以通過(guò)前臺進(jìn)行切換。用戶(hù)可使用人機交互界面設定系統運行的全部參數，顯示系統各個(gè)部分的運行數據。 5．2 通訊功能 監控單元提供RS232通訊接口，可通過(guò)Modem或其它方式實(shí)現集中監控，監控單元向后臺PC機上報現場(chǎng)數據和狀態(tài)，接收來(lái)自后臺PC機的控制指令并加以執行。 (1)本地監控：RS232接口與本地PC機相連。 (2)遠端監控：標準的RS232接口，通過(guò)Modem與集中監控后臺相連。 (3)與整流器的通信采用模擬方式完成。 (4)與其它監控系統通信：提供RS232接口。 5．3 數據采集及處理功能 采集及處理的信號如下： 1)交流配電單元 在交流配電單元采集及處理的信號包括：交流電壓U相、V相、W相；交流U相電流；交流接觸器的工作狀態(tài)；交流輸入空氣開(kāi)關(guān)狀態(tài)；交流防雷器工作狀態(tài)。 2)直流配電單元 在直流配電單元采集及處理的信號包括：直流輸出電壓；三路蓄電池電壓；三路電池電流；一路總負載電流；負載輸出熔絲或空氣開(kāi)關(guān)狀態(tài)；蓄電池熔絲狀態(tài)；控制兩路直流接觸器。 3)整流器部分 整流器采集及處理信號包括：整流器告警信息；整流器開(kāi)關(guān)控制；整流器均浮充狀態(tài)控制。 5．4 報警管理和保護功能 根據用戶(hù)的設定值處理實(shí)時(shí)數據。當有不正常的情況發(fā)生時(shí)，主動(dòng)向后臺PC機報警，并對當前的故障情況予以記錄保存。用戶(hù)可以直接在監控單元上查詢(xún)最近一段時(shí)間發(fā)生的告警。監控單元還能夠在告警發(fā)生時(shí)，自動(dòng)尋呼維護人員的BP機。 5．5 蓄電池管理功能 蓄電池的管理分為兩部分： 1)蓄電池充電管理功能 監控單元按照周期性均充和停電后再來(lái)電均充兩種方式對蓄電池的充電過(guò)程進(jìn)行管理。 2)蓄電池保護功能 當市電斷電時(shí)，負載由蓄電池供電，當蓄電池電壓下降到一定程度時(shí)(可由用戶(hù)自行設定)發(fā)出報警；當蓄電池進(jìn)一步放電，蓄電池電壓低于用戶(hù)設定的一次下電電壓值時(shí)，可按用戶(hù)設定先切斷一組次要負載；蓄電池再進(jìn)一步放電達到最終的保護電壓(二次下電電壓)時(shí)，再切斷另一組負載，保護蓄電池不致過(guò)放損壞。 5．6 控制功能 可根據前臺用戶(hù)的操作或后臺PC機的控制指令，控制整流器的開(kāi)／關(guān)、均充／浮充工作狀態(tài)，以及按照用戶(hù)的要求控制整流器輸出電壓。 6 蓄電池組單元 蓄電池組是高頻開(kāi)關(guān)通信電源系統的重要組成部分，所占的投資比例很大，加強對蓄電池的管理，改善其使用狀況，從而有效地延長(cháng)蓄電池的使用壽命，具有重要的意義。目前，通信電源配套的蓄電池大多是先進(jìn)的閥控式密封鉛酸蓄電池，閥控式密封鉛酸蓄電池主要有貧液式和膠液式兩類(lèi)。由于閥控式鉛酸蓄電池全密封、無(wú)須加水維護，故常冠以“免維護”的稱(chēng)號�！懊饩S護”這一詞給使用者帶來(lái)了認識上的誤區，導致使用者放松了對閥控式密封鉛酸蓄電池的日常維護和管理。因此，正確使用和維護閥控式密封鉛酸蓄電池具有十分重要的意義。根據各個(gè)基站的通信設備需求，其蓄電池每節單體電壓一般有2V、6V和12V三種，一般在樞紐大站，常采用壽命長(cháng)、可靠性高的2V電池，在小型基站，根據安裝要求，可采用其他兩種電池，使用時(shí)將多節單體串連，組成48V的蓄電池組。在對電源系統可靠性要求較高的場(chǎng)合，一般采用兩組蓄電池并聯(lián)運行、浮充供電的方式。 對蓄電池組的日常維護要定期清潔并檢測端電壓、溫度；連接處有無(wú)松動(dòng)腐蝕現象，檢測連接條壓降；外觀(guān)是否完好，有無(wú)鼓肚變形和滲漏現象；極柱、安全閥周?chē)欠裼兴犰F逸出；當發(fā)現電壓反極性、壓降大、壓差大和酸霧泄漏的電池時(shí)，應及時(shí)處理，對不能恢復的蓄電池要及時(shí)更換；不能把不同容量、不同性能、不同廠(chǎng)家的電池聯(lián)在一起，否則可能會(huì )對整組蓄電池帶來(lái)不利影響。對壽命已到的電池組要及時(shí)更換，以免影響到電源系統和設備主機。 7 日常維護 首先基站內的電源設備日常維護要嚴格按照電信部門(mén)制定的《通信電源維護規程》執行。機房?jì)鹊沫h(huán)境安全管理和設備管理要嚴格按照電信總局制定的《通信機房環(huán)境安全管理通則》執行。正常使用情況下，主要注意以下幾點(diǎn)： 1)系統應保持環(huán)境通風(fēng)良好，定期清潔通風(fēng)口。 2)系統各模塊內均設有過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱保護設備，出現報警情況時(shí)，請仔細檢查用電設備端有無(wú)短路、接錯、模塊掉電，或操作是否正常，逐個(gè)排除各類(lèi)故障。 3)無(wú)人值守的基站應具有遙測、遙控、遙信等遠端管理功能，具有空調監測、防火、防水、防盜能力，用戶(hù)要對基站定期巡檢，特別是電池需要定期檢查并及時(shí)更換落后電池。 4)在氣候條件非常潮濕的地區應定期檢查系統的保護接地是否正常。 5)蓄電池組通過(guò)熔斷器連接在電源系統輸出端，系統工作時(shí)，更換蓄電池時(shí)要先拔下熔斷器的熔絲再更換電池，要注意電池的極性嚴禁接反。 8 常見(jiàn)故障的處理 當高頻開(kāi)關(guān)通信電源系統出現故障時(shí)，應先查明原因，分清是負載還是電源系統?是主機還是電池組?雖說(shuō)高頻開(kāi)關(guān)通信電源系統主機有故障自檢功能，但它對面而不對點(diǎn)，更換配件很方便，但要維修故障點(diǎn)，仍須做大量的分析、檢測工作。如果自檢部分發(fā)生故障，顯示的故障內容也可能有誤。高頻開(kāi)關(guān)通信電源系統采用模塊化設計，局部的或單元的故障一般不會(huì )擴散。電源系統故障分為一般性故障和緊急故障。一般性故障指不會(huì )影響通信安全的故障，包括交流防雷器雷擊損壞、系統內部通信中斷、單個(gè)模塊無(wú)輸出、監控單元損壞等。緊急故障指影響通信安全的故障，包括交流輸入與控制損壞而導致的交流停電，直流采樣和控制電路損壞而導致的直流負載掉電等。 8．1 交流配電單元故障處理 1)停電 交流停電是電源系統運行中最常見(jiàn)的情況，在停電時(shí)間不長(cháng)時(shí)，直流供電由電池負擔，如果停電原因不明或時(shí)間過(guò)長(cháng)，就需要啟動(dòng)油機發(fā)電。油機啟動(dòng)后最好經(jīng)過(guò)2分鐘以上的延時(shí)后，再切換給電源系統供電，以減小油機在啟動(dòng)過(guò)程中可能對電源設備造成的影響。 2)C級防雷器損壞 防雷器由四個(gè)片狀防雷單元組成，其中三個(gè)防雷單元具有狀態(tài)顯示功能，可以顯示防雷單元是否處于完好狀態(tài)。防雷單元窗口顏色為綠色時(shí)，表示防雷單元處于完好狀態(tài)。某個(gè)防雷單元窗口顏色為紅色時(shí)，則表示該防雷單元已損壞，應盡快更換防雷單元或通知維護人員進(jìn)行維修。 3)交流輸入缺相 交流輸入缺相時(shí)，如果暫時(shí)不能解決交流電問(wèn)題，而又要求系統工作，可采取應急辦法：先切斷交流電，將缺相的那相線(xiàn)取下，用絕緣膠布包裹好，再用一短線(xiàn)將正常的相線(xiàn)接入去掉的相線(xiàn)，送上交流電。 4)交流輸入過(guò)／欠壓 如果交流正常，而出現交流過(guò)壓／欠壓告警，一般是監控系統交流采樣電路、交流變送器或監控單元發(fā)生故障。 5)交流接觸器壞 當交流輸入電壓在正常的輸入范圍而接觸器不吸合。用萬(wàn)用表進(jìn)行檢查。若檢查交流接觸器線(xiàn)圈有正常工作電壓，而不吸合，則說(shuō)明交流接觸器壞，應予以更換。 8．2 整流器故障處理 整流器的常見(jiàn)故障包括：無(wú)輸出，過(guò)熱故障，不均流及均流不良，無(wú)顯示，風(fēng)扇損壞，過(guò)流保護等。 1)模塊無(wú)輸出 整流器不工作，面板指示燈均不亮。首先檢查交流電是否輸入，其次檢查模塊輸入熔絲是否熔斷。另一種情況是模塊可能發(fā)生故障，此時(shí)需要更換故障模塊。 2)過(guò)熱 整流器內部主散熱器上溫度超過(guò)85℃時(shí)，模塊停止輸出。此時(shí)監控單元有報警信息顯示。模塊過(guò)熱可能是因為風(fēng)扇受阻或嚴重老化、整流器內部電路工作不良引起，對前一種原因應更換風(fēng)扇，后一種原因需對該電源模塊進(jìn)行維修。 3)不均流及均流不良 系統在使用中如出現不均流現象，應檢查模塊與監控之間的監控線(xiàn)是否接好，監控線(xiàn)本身是否有斷線(xiàn)。若有均流，但均流效果不好，可調節相應均流效果差的模塊輸出電壓(調節整流器面板上的電位器)，使之在浮充或均充狀態(tài)下的輸出電流之差在規定范圍內，重新達到均流。 4)風(fēng)扇故障 風(fēng)扇故障是風(fēng)扇在該轉時(shí)不轉。檢查風(fēng)扇是否被堵塞，如果是，清除堵塞物；否則，則是本身?yè)p壞或連接控制部分發(fā)生故障，需拆下進(jìn)行維修。 5)過(guò)流保護 整流器具有過(guò)流保護功能。若輸出短路，則模塊回縮保護，輸出電壓低于20V時(shí)整流器關(guān)機，此時(shí)面板上的限流指示燈亮。故障排除后，模塊自動(dòng)恢復正常工作。 8．3 直流配電單元故障處理 1)直流分路故障 若熔斷器或斷路器直流輸入端有電壓，輸出端無(wú)電壓輸出，則說(shuō)明熔斷器或斷路器沒(méi)有接入或已經(jīng)損壞。若熔斷器或斷路器正常，則可能是直流支路檢測線(xiàn)斷開(kāi)。 2)電池管理故障 如果監控單元不能對電池進(jìn)行正常的報警和保護，即電池電壓低于報警和保護值，而沒(méi)有報警和保護信號輸出，使得蓄電池無(wú)法正確脫開(kāi)。電池管理故障原因有：相應監控采樣線(xiàn)斷開(kāi)，監控單元的相關(guān)部分損壞，執行機構(直流斷路器)損壞或執行機構的電纜線(xiàn)斷開(kāi)等原因。 3)直流接觸器故障 如果接觸器兩端有正常的工作電壓，而接觸器不斷開(kāi)，則接觸器損壞，需更換。 8．4 監控單元常見(jiàn)故障處理 監控單元具備一定的自診斷功能。監控單元發(fā)生故障時(shí)可按以下幾種原因分析： 1)監控單元不工作 首先檢查電源燈是否亮，若不亮，檢查監控箱的電源輸入是否正常，監控單元的熔絲是否正常，電源開(kāi)關(guān)是否打開(kāi)。 2)屏幕顯示混亂 按復位鍵使監控單元復位 3)通訊不上 檢查通訊電纜是否完好連接到監控單元上，若仍通訊不上，請復位監控。如果是Modem通訊，需檢查Modem的電纜和電源線(xiàn)是否連接好。 4)電池溫度檢測不正常 檢查監控單元上的檢測電池溫度的傳感器插座是否接好(絕不能把電池溫度傳感器接到Modem的供電插座上) 9 結束語(yǔ) 本文較系統的闡述了高頻開(kāi)關(guān)通信電源系統的各組成部分，結合高頻開(kāi)關(guān)通信電源系統的設計、生產(chǎn)實(shí)踐、售后服務(wù)與運行維護經(jīng)驗，為廣大用戶(hù)在使用高頻開(kāi)關(guān)通信電源系統時(shí)所遇到的一些問(wèn)題提供了有力的技術(shù)支持。 |
