高頻逆變電源的保護(hù)與驅(qū)動(dòng)電路的研究

1、高頻逆變通信電源系統(tǒng)的組成

高頻逆變通信電源系統(tǒng)一般包括雙回路10 kV高壓系統(tǒng)、10 kV/380 V的低壓變配電系統(tǒng)、油機(jī)供電系統(tǒng)、高頻開關(guān)電源系統(tǒng)(直流整流及配電系統(tǒng))、UPS系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)、集中監(jiān)控系統(tǒng)等。而在基站供電系統(tǒng)中，一般不包括10 kV高壓系統(tǒng)，通常直接引入當(dāng)?shù)氐?20/380 V電源，其他的基本相同。

2、提高高頻逆變通信電源安全可靠性的主要措施

根據(jù)通信電源系統(tǒng)的組成可知，盡管通信系統(tǒng)的安全可靠性已經(jīng)非常高，但要保證通信設(shè)備長(zhǎng)期不間斷供電并不容易，需要我們腳踏實(shí)地，切實(shí)做好各項(xiàng)安全保障工作。下面就如何提高各主要設(shè)備的安全可靠性，從而提高整個(gè)移動(dòng)通信電源系統(tǒng)安全可靠性的具體措施加以說明。

2.1 高低壓系統(tǒng)

(1)建立真正意義的10 kV雙回路供電系統(tǒng)。要建立真正意義的雙回路供電系統(tǒng)，不能從同一個(gè)變壓器上引入雙回路10 kV供電，而應(yīng)分別從不同的變電所引入10 kV高壓供電，這樣才能提供更可靠的電源。當(dāng)其中一條10 kV線路停止工作時(shí)，另一條10 kV線路仍能及時(shí)供電。

(2)在關(guān)鍵設(shè)備的供電瓶頸采取備份的措施。變壓器、供電開關(guān)、熔絲、電纜實(shí)現(xiàn)互為備用。例如，給整流器、UPS供電的斷路器應(yīng)有兩個(gè)，能夠獨(dú)立供電，當(dāng)主供開關(guān)損壞時(shí)，能夠很快利用備用開關(guān)供電。

(3)實(shí)現(xiàn)三線分離，下走線改為上走線。在布放電纜時(shí)，應(yīng)實(shí)現(xiàn)交流電源線、直流電源線、信號(hào)數(shù)據(jù)線三線分離，不得交叉。因?yàn)椴煌碾娎|對(duì)耐壓等級(jí)不同，絕緣和屏蔽程度也不同，實(shí)現(xiàn)分離后可有效地防止火災(zāi)的發(fā)生和防止電磁干擾。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)下走線的電纜布放方式存在很多安全隱患，應(yīng)盡量改為上走線。

2.2 整流設(shè)備

在通信電源領(lǐng)域，高頻開關(guān)電源逐步代替了線性整流和相控整流設(shè)備。高頻開關(guān)整流器與相控整流器相比，具有體積小、噪聲低、效率高、功率因數(shù)高、動(dòng)態(tài)性能好、可靠性高、對(duì)電網(wǎng)污染小等優(yōu)點(diǎn)。通信直流電源一般采取正極接地的方式，電壓通常為-48V。

(1)整流器的正極要可靠地接地，而且直流接地點(diǎn)要與防雷接地網(wǎng)相距5 m以上，避免雷電的干擾。

(2)要防止整流器的監(jiān)控單元控制整流模塊退出服務(wù)的現(xiàn)象發(fā)生。如果發(fā)生整流器退出服務(wù)的情況，則不能整流輸出，只能靠蓄電池維持。一旦出現(xiàn)整流器退服現(xiàn)象，其后果是蓄電池很快就會(huì)放空，造成通信網(wǎng)絡(luò)癱瘓。其原因主要是控制單元出現(xiàn)了問題。往往由于高壓關(guān)機(jī)、雷電干擾、軟件/硬件故障等原因引起控制單元保護(hù)性關(guān)閉整流器輸出，只能靠有限的蓄電池維持0.5～2 h，蓄電池電量放空后，如果整流器還不能正常輸出，通信網(wǎng)絡(luò)一般就癱瘓了。應(yīng)急措施是快速到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，切斷控制單元的控制線或電源線，重新逐個(gè)啟動(dòng)整流模塊;然后快速搶修監(jiān)控單元，以免整流模塊輸出不正常，引起通信設(shè)備或蓄電池的毀壞。

(3)每一套高頻開關(guān)電源系統(tǒng)都應(yīng)配備一定數(shù)量的開關(guān)電源模塊，防止高壓或強(qiáng)電磁侵入，燒毀在用的模塊。

(4)直流電纜的顏色要統(tǒng)一。通常直流正極一般用紅色的RVVZ型電纜，負(fù)極一般用藍(lán)色的RVVZ型電纜，保護(hù)地線用國(guó)際通用的黃綠雙色電纜。這些看似簡(jiǎn)單的問題，有的機(jī)房卻不統(tǒng)一，這樣在設(shè)備加電或下電時(shí)，容易造成較大的事故。

(5)能用直流供電的設(shè)備盡量不用交流供電。直流電源的安全可靠性比交流電源好得多;另外，隨著3G和NGN的發(fā)展，設(shè)備的精細(xì)化程度越來(lái)越高，對(duì)電磁干擾的要求也越來(lái)越高。因此，在設(shè)備采購(gòu)或設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量采用直流供電的設(shè)備。

(6)采用新的供電方式，變集中放置、集中供電為集中放置、分散供電，即將基礎(chǔ)傳輸、交換機(jī)、高層網(wǎng)或較為重要的網(wǎng)與一般業(yè)務(wù)網(wǎng)分開供電。分開后，供電系統(tǒng)相對(duì)縮小，易于保證質(zhì)量，提高安全可靠性，減少維護(hù)工作量，防止全局性癱瘓。

2.3 蓄電池

(1)蓄電池宜以閥控式密封鉛酸蓄電池為主。它的主要優(yōu)點(diǎn)是：使用中幾乎無(wú)酸溢出，對(duì)環(huán)境和設(shè)備幾乎無(wú)污染和腐蝕，可以不單設(shè)蓄電池室，維護(hù)工作量少，可逐層放置，占地面積少。它的主要缺點(diǎn)是：電池電壓均勻性、一致性較差;使用壽命對(duì)環(huán)境溫度、浮充電壓有嚴(yán)格的要求;有些廠商的電池在技術(shù)上還不完善，存在落后電池、滲漏液、極板快速腐蝕、鼓肚等問題;大容量、長(zhǎng)壽命使用還需實(shí)踐證明。

(2)蓄電池是應(yīng)急通信電源的生命線，也是導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓的重要因素，應(yīng)當(dāng)引起特別重視。

(3)要及時(shí)發(fā)現(xiàn)落后電池，往往因?yàn)橐粌芍粏误w電池的電壓下降而引起整個(gè)系統(tǒng)電壓迅速下降，從而導(dǎo)致通信中斷。

(4)注意浮動(dòng)充電參數(shù)：一般電池的充電電壓為2.23 V/單格(25℃)(53.52 V/24PCS);最大充電電流≤0.25C10;溫度補(bǔ)償系數(shù)為-4 m V/℃·單格(以2 5℃為基點(diǎn))。

(5)注意均衡充電參數(shù)：充電電壓為2.35 V/單格(25℃)(56.4 V/24PCS);最大充電電流≤0.25 C10;溫度補(bǔ)償系數(shù)為-4 mV/℃·單格(以25℃為基點(diǎn))。

(6)遇到下列情況之一可考慮采用均衡充電：放電容量超過額定容量的20%以上;擱置不用時(shí)間超過3個(gè)月;連續(xù)浮充3～6個(gè)月或電池組內(nèi)出現(xiàn)電壓落后的電池。

(7)影響蓄電池使用壽命的主要因素有：環(huán)境溫度、放電次數(shù)(頻度)、放電深度和充電電壓(浮充電流)等。必須注意克服這些因素的影響，才能有效延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。

(8)必須按規(guī)范要求及時(shí)更換蓄電池。蓄電池的更換判據(jù)：如果蓄電池電壓在放出其額定容量80%(對(duì)照相應(yīng)放電率的容量如C10等參數(shù))之前已低于1.8 V/單格，則應(yīng)考慮加以更換。

(9)為防止洪澇災(zāi)害，有些地區(qū)的電源室不宜放在一層或地下室。這就要求閥控式密封鉛酸蓄電池安裝時(shí)必須考慮樓板的承重，進(jìn)行承重處理。

2.4 UPS設(shè)備

(1)對(duì)采用UPS供電的負(fù)荷要定期分析，凡是可以選用直流供電的設(shè)備，建議不宜采用交流供電的設(shè)備。

(2)UPS系統(tǒng)故障多發(fā)生在倒換瞬間，主要是由于存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，所以要切實(shí)保障倒換的可靠性，必要時(shí)應(yīng)有應(yīng)急措施。

(3)要警惕UPS的蓄電池組高壓危險(xiǎn)，電壓會(huì)高達(dá)400 V以上。

(4)要及時(shí)發(fā)現(xiàn)落后的單體電池。

2.5 發(fā)電機(jī)

(1)要防止啟動(dòng)電瓶失效。平時(shí)應(yīng)定期檢查維護(hù)啟動(dòng)電瓶，必要時(shí)備用應(yīng)急啟動(dòng)電池和充電器。

(2)要備用應(yīng)急柴油，以防止油荒和意外災(zāi)害。

(3)要備用應(yīng)急活動(dòng)油機(jī)接口，避免發(fā)電機(jī)發(fā)電失敗或切換失敗。

(4)油機(jī)室內(nèi)應(yīng)光線充足、空氣流通，注意清潔、不存放雜物。根據(jù)環(huán)保要求，還應(yīng)采取必要的降低噪音的措施。

(5)油機(jī)室內(nèi)溫度應(yīng)不低于5℃。若冬季室溫過低(0 ℃以下)，油機(jī)的水箱內(nèi)應(yīng)添加防凍劑，如未加防凍劑，在油機(jī)停用時(shí)，應(yīng)放出冷卻水;同時(shí)，更換成-10號(hào)柴油。

(6)機(jī)組及其附近放置的工具、零件及其他物品，開機(jī)前應(yīng)進(jìn)行清理，以免機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生意外危險(xiǎn)。

(7)環(huán)境溫度低于5℃時(shí)應(yīng)給機(jī)組加熱。

(8)電壓、頻率(轉(zhuǎn)速)達(dá)到規(guī)定要求并穩(wěn)定運(yùn)行后方可供電。

(9)當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)油壓低、水溫高、轉(zhuǎn)速高、電壓異常等故障時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)或手動(dòng)停機(jī)。

(10)當(dāng)出現(xiàn)轉(zhuǎn)速過高(飛車)或其他有可能發(fā)生人身事故或設(shè)備危險(xiǎn)情況時(shí)，應(yīng)立即切斷油路和進(jìn)氣路，緊急停機(jī)。

2.6 防雷接地

雷電過電壓會(huì)產(chǎn)生直擊雷、感應(yīng)雷、線路來(lái)波和地電位反擊，會(huì)造成電磁污染、電磁干擾、設(shè)備損壞和系統(tǒng)崩潰等嚴(yán)重后果，所以必須做好各項(xiàng)防雷接地措施。

(1)一個(gè)交流供電系統(tǒng)中應(yīng)考慮多級(jí)避雷措施。

(2)基站內(nèi)應(yīng)在交流引入側(cè)安裝浪涌抑制器和防雷開關(guān)。

(3)直流供電系統(tǒng)的整流器、控制器應(yīng)安裝避雷器;集中監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備本身也應(yīng)采用防雷裝置。

(4)定期測(cè)量接地電阻值(非濕地)，并做好記錄。

(5)地線系統(tǒng)使用20年以上的局站，即使接地電阻值滿足要求，也應(yīng)增設(shè)新的接地裝置，新增的接地裝置電阻值應(yīng)滿足要求，并與原有的接地系統(tǒng)相連接。www.dqjsw.com.cn電氣自動(dòng)化技術(shù)網(wǎng)

(6)對(duì)遭受雷擊的局站應(yīng)迅速查明原因，并采取相應(yīng)措施解決。

(7)保護(hù)地線應(yīng)選用黃綠雙色相間的塑料絕緣銅芯導(dǎo)線。

(8)保護(hù)地線上嚴(yán)禁接頭，嚴(yán)禁加裝熔斷器或開關(guān)。

(9)接地端子必須經(jīng)過防腐、防銹處理，其連接應(yīng)牢固可靠。

(10)通信設(shè)備到用戶接地排的距離不應(yīng)超過30 m，且越短越好。當(dāng)超過30 m時(shí)，應(yīng)要求用戶重新就近設(shè)置接地排。

2.7 集中監(jiān)控

(1)集中監(jiān)控是觀察眾多局站的“眼睛”，應(yīng)具備快速修復(fù)的能力，系統(tǒng)軟件應(yīng)具有較強(qiáng)的抗誤操作性能。

(2)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)有自診斷功能，隨時(shí)了解系統(tǒng)內(nèi)各部分的運(yùn)行情況，能夠?qū)收霞皶r(shí)反應(yīng)。

(3)非專線方式，通過撥號(hào)進(jìn)入監(jiān)控主機(jī)用的號(hào)碼資源不對(duì)外公開。

(4)監(jiān)控系統(tǒng)使用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)具備防病毒和網(wǎng)絡(luò)攻擊等系統(tǒng)保護(hù)。

(5)根據(jù)不同的權(quán)限，設(shè)置不同的密碼。

3、提高通信電源安全可靠性的幾種小技巧

3.1 “零電流+電吹風(fēng)”電源割接保險(xiǎn)法

在日常維護(hù)管理中，通信電源割接經(jīng)常發(fā)生。有時(shí)可能因?yàn)闃?biāo)簽或其他的錯(cuò)誤，在設(shè)備下電時(shí)停錯(cuò)了電，造成人為的停電事故。對(duì)此，可采用“零電流+電吹風(fēng)”電源割接保險(xiǎn)法來(lái)解決這個(gè)問題。

首先，測(cè)試“零電流”。將要下電的設(shè)備關(guān)閉，用鉗型電流表在配電柜的開關(guān)處測(cè)量電流是否約為“0”，如果不為“0”，則應(yīng)懷疑該開關(guān)可能不是該設(shè)備的開關(guān)。

其次，用“電吹風(fēng)測(cè)量法”。在即將下電的設(shè)備上，測(cè)試完“零電流”后，再接入電吹風(fēng)，做開/關(guān)電吹風(fēng)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，用鉗型電流表在設(shè)備側(cè)的開關(guān)處測(cè)量電流變化：電吹風(fēng)開啟時(shí)，電流增加10 A左右(以交流2200 W電吹風(fēng)為例);電吹風(fēng)關(guān)閉時(shí)，電流又回落到OA左右。然后，再按照其他割接程序進(jìn)行(注：如果割接直流設(shè)備，則備用直流電吹風(fēng))。

這種方法的保險(xiǎn)系數(shù)較大。

3.2 防漏水法

(1)“防水壩”防漏水法。此法雖然簡(jiǎn)單，但是卻比較實(shí)用和保險(xiǎn)，即在專用空調(diào)等供水比較集中的區(qū)域內(nèi)，攔截一圈約10 cm高的防水壩，并內(nèi)設(shè)多個(gè)過濾地漏。

(2)水路增加“護(hù)套”法。因?yàn)樗軆?nèi)有很高的水壓，一旦閥門、接口或管路噴水，將沖出“防水壩”，若噴向設(shè)備，就會(huì)造成事故。因此，應(yīng)在幾乎所有的水路中增加“護(hù)套”，防止漏水噴濺。在水路中纏繞護(hù)套，可使漏水流在防水壩內(nèi)，避免了事故擴(kuò)大。

3.3 線纜標(biāo)簽規(guī)范法

通信電源專業(yè)和傳輸、數(shù)據(jù)、交換等專業(yè)涉及的線纜和開關(guān)較多，如果沒有統(tǒng)一的線纜標(biāo)簽規(guī)范，則在顏色、格式、內(nèi)容等多方面容易混淆和引起停錯(cuò)電事故。為此，我們制定了線纜標(biāo)簽規(guī)范。

例如，由華瑞公司負(fù)責(zé)施工的華為公司的設(shè)備，其網(wǎng)絡(luò)邏輯名為SCP 7，設(shè)備電源引自機(jī)房第2號(hào)交流(AC)分配柜/第3排第6號(hào)開關(guān)，該設(shè)備位于機(jī)房?jī)?nèi)第A排第4列(此路電源為該設(shè)備第2路電源)。www.dqjsw.com.cn

其電纜標(biāo)簽格式如下：

華瑞-華為-SCP7

AC2/3.6-A4/2

3.4 監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)共享法

現(xiàn)在，已經(jīng)有很多局(站)安裝了集中監(jiān)控系統(tǒng)，并安排了值班人員24 h監(jiān)控。但有些地方監(jiān)控系統(tǒng)中強(qiáng)大的數(shù)據(jù)報(bào)表功能并沒有被有效利用，有的地方每天只做一些簡(jiǎn)單的通知、觀察、操作以及簡(jiǎn)單的值班記錄。

筆者認(rèn)為，應(yīng)建立監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析共享機(jī)制，多做一些設(shè)備性能分析，減少值班記錄內(nèi)容。首先，值班人員應(yīng)將當(dāng)天各主要局(站)的重要數(shù)據(jù)或截圖進(jìn)行匯總;其次，將匯總的數(shù)據(jù)在每天早上上班前發(fā)送到郵箱，供各分管班組長(zhǎng)、主任或經(jīng)理等人共同對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，共同查找或處理設(shè)備隱患，并能對(duì)各班組的維護(hù)程度進(jìn)行監(jiān)督。

4、小結(jié)

高頻逆變電源專業(yè)分管設(shè)備眾多，責(zé)任重大，越來(lái)越受到領(lǐng)導(dǎo)和業(yè)界的重視。因此，進(jìn)一步提高通信電源的安全可靠性，提高預(yù)警、預(yù)檢、預(yù)修的能力，降低故障率，是今后工作的重點(diǎn)和努力的方向。