節(jié)能型VTS雷達(dá)站的電源子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與設(shè)備選型方法

一，背景

雷達(dá)站電源子系統(tǒng)是VTS系統(tǒng)的重要組成子系統(tǒng)。該系統(tǒng)負(fù)載通常由動(dòng)力負(fù)載和開關(guān)電源負(fù)載組成混合負(fù)載。其中，動(dòng)力負(fù)載為雷達(dá)天線馬達(dá)，開關(guān)電源負(fù)載為：雷達(dá)、微波、甚高頻收發(fā)機(jī)、以及雷達(dá)信號(hào)處理器、AIS（船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)）等開關(guān)電源設(shè)備。

為了保障雷達(dá)站設(shè)備可用率負(fù)荷要求（≤5年使用年限的VTS系統(tǒng)設(shè)備，一級(jí)可用率要求≥99.9%[1]），雷達(dá)站通常由UPS（不間斷電源）、柴油發(fā)電機(jī)及市電聯(lián)合組成多路電源保障系統(tǒng)。

由于VTS雷達(dá)雷達(dá)站常建在沿海/水的相對(duì)地理高位，市電供應(yīng)往往穩(wěn)定性較差，因而UPS和發(fā)電機(jī)便成為VTS雷達(dá)站電源子系統(tǒng)的關(guān)鍵組成設(shè)備。長(zhǎng)期以來，雷達(dá)站電源子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和設(shè)備選型，都不同程度地存在著側(cè)重系統(tǒng)可靠性，而忽略節(jié)能性的現(xiàn)象。比如，總穩(wěn)態(tài)功耗為2kVA的混合負(fù)載，往往被配置了10kVA甚至20kVA的UPS，為之匹配的發(fā)電組的常備功率被配置成20kVA甚至30kVA或以上！這些雷達(dá)站不僅投資成本高，而且長(zhǎng)期運(yùn)行能耗、成本也非?？捎^。

隨著“建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型國(guó)家”的理念深入人心，怎樣建設(shè)節(jié)能型VTS雷達(dá)站已經(jīng)成為VTS建設(shè)、維護(hù)人員理應(yīng)科學(xué)思考的命題。本文通過對(duì)雷達(dá)站負(fù)載的分析，研究、測(cè)試節(jié)能型UPS、發(fā)電機(jī)特性，總結(jié)得出的滿足雷達(dá)站混合負(fù)載特點(diǎn)的節(jié)能型電源子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)備選型方法。該方法最后還通過了測(cè)試驗(yàn)證，證明可行，并已在珠海VTS項(xiàng)目中得到采用。

二，經(jīng)典高耗能電源子系統(tǒng)案例分析

我們以如下典型案例，說明現(xiàn)有雷達(dá)站電源子系統(tǒng)普遍存在的，在能源利用率方面的問題和不足。

案例1

圖1為某雷達(dá)站電源子系統(tǒng)拓?fù)?。該雷達(dá)站配置如下：

UPS型號(hào)：法國(guó)梅蘭日蘭 銀河3000，三進(jìn)三出10kVA UPS，輸出功率因素0.8

發(fā)電機(jī)型號(hào)：英國(guó)Wilson，常備功率（12小時(shí)可連續(xù)運(yùn)行的功率）14kVA(11.2KW) 三相發(fā)電機(jī)

負(fù)載類型：某品牌1P三相雷達(dá)馬達(dá)及雷達(dá)收發(fā)機(jī)等單相開關(guān)電源設(shè)備

圖1： 某雷達(dá)站電源子系統(tǒng)拓?fù)?/p>

該站負(fù)荷及節(jié)能性測(cè)試結(jié)果如表1、表2所示。

表1：該站實(shí)測(cè)UPS負(fù)載的穩(wěn)態(tài)功耗

表2：該站實(shí)測(cè)UPS負(fù)載率與效率