設(shè)備環(huán)境考試開關(guān)電源的使用與維護

3.3 開關(guān)電源的使用與維護

3.3.1 開關(guān)電源系統(tǒng)簡述

目前通信用高頻開關(guān)型整流器一般做成模塊的形式，由交流配電單元、直流配電單元、整流模塊單元和監(jiān)控模塊單元組成開關(guān)電源系統(tǒng)。圖3-21所示為一個開關(guān)電源系統(tǒng)示窓閣，它包括若干整流校塊、交流配電單元、直流配電單元和監(jiān)控模塊。

1.交流配電單元

交流配電單元將三相五線制市電接入，經(jīng)過切換送入系統(tǒng)，交流電經(jīng)分配單元分配后，分別可供開關(guān)整流器設(shè)備和其他交流用電設(shè)備使用。系統(tǒng)可以由兩路市電（或一路市電一路油機）供電，兩路市電主備工作方式，平時由市電丨供電，當市電1發(fā)生故障時，切換到市電2（或者油機），在切換過程中，通信設(shè)備的供電由蓄電池來供給。兩路市電輸入切換要求有機械或者電器互鎖，防止兩路交流輸入短接。兩者的切換在小系統(tǒng)中一般用電氣自動切換，大系統(tǒng)中一般用手動切換。

開關(guān)電源系統(tǒng)的防雷電路在交流配電單元中。在交流配電單元中，交流防雷關(guān)系到整個電源系統(tǒng)的安全。交流配電單元內(nèi)應(yīng)有監(jiān)控的取樣、檢測、顯示、告聱及通信的功能。另外，在交流斷電的情況下，交流配電單元提供一路直流應(yīng)急照明輸出。

歸納起來，交流配電單元（屏）通常由以下幾個部分組成。

（1）交流接入電路。交流接入一般通過空氣開關(guān)或刀閘開關(guān)，交流接入開關(guān)的容量即為交流配電單元的容量。

（2）整流器交流輸入開關(guān)。交流配電單元分別為系統(tǒng)的每一個整流器提供一路交流輸入，開關(guān)容量根據(jù)整流器容量確定。

（3）交流輔助輸出開關(guān)。電源系統(tǒng)的交流配電除了給整流器提供交流電外，還配置了多種容量的交流輸出接口，供機房內(nèi)其他交流用電設(shè)備使用。

（4）交流自動切換機構(gòu)。有機械電子雙重互鎖的接觸器組成。

（5）交流采樣電路。由變壓器和整流器件組成的電路板，將交流電壓、電流和頻率等轉(zhuǎn)換成監(jiān)控電路可以處理的電信號。

（6）交流切換控制電路。完成兩路交流自動切換、過欠壓保護、告警等功能。

（7）交流監(jiān)控電路。集散式監(jiān)控中專門處理交流配電各種信息的微處理器電路，可以完成信號檢測、處理、告窖、顯示以及與監(jiān)控模塊通信等功能。

（8）防雷與浪涌抑制電路。

2.直流配電單元

直流配電單元完成直流的分配和備用電池組的接入。開關(guān)整流模塊的輸出經(jīng)匯流母排接入直流配電單元，配電單元為負載分配不同容量的輸出，可滿足不同的需要：后備電池組的輸入與開關(guān)整流模塊輸出匯流母排并聯(lián)，以保證開關(guān)整流器無輸出時，后備電池組能向負載供電。

一個開關(guān)電源系統(tǒng)根據(jù)情況配有一組或兩組蓄電池。除了串有相應(yīng)的保護熔絲以外，直流配電單元對蓄電池組還具有低壓脫離（LowVoltageDisconnected,LVD）的保護裝置。當整流模塊停機，由蓄電池組單獨對外界負載放電時，隨著放電時間的延長，電池的輸出電壓會越來越低，當電池電壓達到一個事先設(shè)定的保護電壓值時，為了保護電池組不至于過放電而損壞，低壓脫離裝置動作，從而斷開了電池組與系統(tǒng)的連線，此時系統(tǒng)供電將會中斷。這種情況將造成重大的通信事故，所以應(yīng)加強系統(tǒng)的日常維護工作，避免蓄電池組長時間放電。

直流配電單元的技術(shù)關(guān)鍵在于保證屏內(nèi)壓降的較小值，測量數(shù)據(jù)的準確顯示和監(jiān)控的可靠實現(xiàn)。內(nèi)部的布局能根據(jù)用戶的需求不同靈活改變，方便工程開局，上下出線均可。

3.整流模塊單元

整流模塊單元部分的功能是將由交流配電單元提供的交流電變換成48V或者24V直流電輸出到直流配電單元。整流模塊單元部分包括整流模塊和模塊機架部分。

高頻開關(guān)型整流模塊或整流器采用MOSFET和IGBT等新一代開關(guān)器件，工作頻率大多高于20kHz,體積和重量大幅度下降，消除了噪聲；在采用功率因數(shù)校正技術(shù)后，提高了功率因數(shù)，使之接近1。由于電力電子技術(shù)的長足發(fā)展，不斷有新技術(shù)應(yīng)用在高頻開關(guān)整流器上。

整流模塊機架一方面給整流模塊一個安裝結(jié)構(gòu)上的支撐：另一方面，整流模塊機架有匯流母排，將各個整流模塊的直流輸出匯接至直流配電單元。

由十一個開關(guān)電源系統(tǒng)具有多個整流模塊，所以多個整流模塊工作時有一個相互協(xié)調(diào)的問題，包括多個整流模塊工作時合理分配負載電流，即均流功能。其中某個整流模塊出現(xiàn)輸出高壓時，該模塊能正常退出而不影響其他模塊的工作，即選擇性過電壓停機功能等。當系統(tǒng)的整流器模塊不是滿配置時，應(yīng)將單相供電的整流器模塊盡量平均分配在輸入二相上，使每相上掛接整流器的個數(shù)基本相同，從而基本上保證三相輸入的平衡。

4.監(jiān)控模塊單元

監(jiān)控模塊單元是整個開關(guān)電源系統(tǒng)的“總指揮”,它監(jiān)控各個模塊的工作情況，協(xié)調(diào)各模塊正常工作。監(jiān)控單元主要實現(xiàn)對開關(guān)電源系統(tǒng)的信息査詢、參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)控制、告警處理、電池管理和后臺通信等功能。

監(jiān)控模塊單元內(nèi)部與各模塊之間通信一般采用RS485接U方式，RS485支持點對多點通信，因此，一般需要給各被監(jiān)控模塊設(shè)置通信“地址監(jiān)控單元對外，可提供RS232/RS422/RS485多種通信接口，可通過MODEM或其他方式實現(xiàn)集中監(jiān)控，監(jiān)控單元向后臺PC機上報現(xiàn)場數(shù)據(jù)和狀態(tài)，同時也接受來自后臺PC機的控制指令并加以執(zhí)行。

從監(jiān)控對象的角度，監(jiān)控模塊分為交流配電單元監(jiān)控單元、整流模塊監(jiān)控單元、蓄電池組監(jiān)控單元、直流配電單元監(jiān)控單元等功能單元。

（1）交流配電單元監(jiān)控單元

監(jiān)測三相交流輸入電壓值是否過高或過低、有無缺相、有無停電以及頻率值、電流值等情況。另外，還可以監(jiān)控交流接觸器的工作狀態(tài)、主交流輸入空開狀態(tài)和交流防雷器工作狀態(tài)等。

（2）整流模塊監(jiān)控單元

監(jiān)測整流模塊的輸出直流電壓、各模塊電流及總輸出電流，各模塊開關(guān)機控制、整流器穩(wěn)壓限流控制、整流器的均浮充狀態(tài)控制和整流器散熱風(fēng)扇控制等。

整流模塊一般有兩種設(shè)定的電壓：浮充電壓和均充電壓。日常以輸出浮充電壓為主，在浮充了一段時間或因蓄電池組放出一定電量后，則需要自動轉(zhuǎn)入輸出更高電壓的均充電壓，當然浮充與均充狀態(tài)的切換也可以手動進行。

另外，整流模塊一般工作在穩(wěn)壓狀態(tài)，當負載電流太大時，整流模塊將自動進入”限流狀態(tài)“,直到負載電流減小到正常范圍以內(nèi)后重新進入正常的穩(wěn)壓狀態(tài)。整流模塊限流值可事先在允許限流范圍內(nèi)設(shè)定具體的值。

（3）蓄電池組監(jiān)控單元

監(jiān)測蓄電池組總電壓、充電電流或放電電流，記錄放電時間以及放電容量、電池溫度，蓄電池組均充周期的控制、均充時間的控制和蓄電池溫度補償?shù)目刂频?。根?jù)事先設(shè)定的脫離保護電壓和恢復(fù)電壓控制蓄電池組LVD脫離保護和復(fù)位恢復(fù)。

監(jiān)控單元按照周期性均充和停電后來電均充兩種方式對蓄電池充電的過程進行管理。周期性均充方式是指系統(tǒng)根據(jù)用戶的設(shè)定周期和均充的時間自動對蓄電池均充充電，停電后來電均充方式是指停電后電池放電，放電達到一定程度（由用戶設(shè)定>又來電，自動對蓄電池組進行充電管理控制。

蓄電池溫度補償是指蓄電池充電的最佳電壓會隨著溫度的變化而改變，監(jiān)控單元能根據(jù)溫度的變化控制整流模塊動態(tài)地調(diào)整輸出電壓以滿足電池最佳充電電壓的要求。

有些高頻開關(guān)電源系統(tǒng)還具有”二次下電“功能。當市電斷電時，負載由蓄電池供電，當電池電壓下降到一定程度時（可由用戶自行設(shè)定）發(fā)出報警：當蓄電池進一步放電，電池電壓過低于用戶設(shè)定值時，可按用戶設(shè)定先切斷一組次要負載，電池進一步放電達到最終的保護電壓時，再切斷另一組負載，保護蓄電池不致過放損壞。這樣可以一方面可在停電后維持主要負載有較長的備用時間，另~方面可以保護蓄電池不至于過放損壞。

　　（4）直流配電單元監(jiān)控單元

直流配電單元監(jiān)控單元監(jiān)測系統(tǒng)總輸出電壓、總輸出電流、各負載分路電流以及各負載分路熔絲和開關(guān)情況。

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