時間:2023-04-03 09:57:10
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[論文摘要]:通信電源是向通信設備提供交直流電的電能源,是整個通信電信網的能量保證。通信電源系統由交流供電系統、直流供電系統和相應的保護系統構成。通信電源系統的設備多,分布廣,不僅單個電源設備的可靠性會影響系統的可靠性,電源系統的總體結構也會對自身的可靠性造成很大的影響。
一、通信電源的發展現狀
(一)供電系統的現狀
通信電源是通信系統必不可少的重要組成部分,其設計目標是安全、可靠、高效、穩定、不間斷地向通信設備提供能源。通信電源必須具備智能監控、無人值守和電池自動管理等功能,從而滿足網絡時代的需求。通信電源系統由交流配電、整流柜、直流配電和監控模塊組成。
(二)通信電源設備的更新換代
近年來,隨著技術的進步,特別是功率器的更新換代,新型電磁材料的不斷使用,功率變換技術的不斷改進,控制方法的不斷進步,以及相關學科的技術不斷融合,通信電源在系統的可靠性、穩定性,電磁兼容性,消除網側電流諧波、提高電能利用率、降低損耗、提高系統的動態性能等等方面都取得長足的進步。
(三)現行通信電源的電路模型和控制技術
目前通信電源的變換電路拓撲結構主要采用雙單端電路,半橋電路和全橋電路,各有優缺點。一般認為,在中、小功率場合,采用雙單端電路或半橋電路是適宜的;在大功率場合則采用全橋變換電路。
二、通信電源發展趨勢
(一)開關器件的發展趨勢
電源技術的精髓是電能變換,即利用電能變化技術將市電或電池等一次電源變換成適用于各種用電對象的二次電源。其中,開關電源在電源技術中占有重要地位,從10kHz發展到高穩定度、大容量、小體積、開關頻率達到兆赫茲級,開關電源的發展為高頻變化提供了硬件基礎,促進了現代電源技術的繁榮和發展。
(二)通信直流電源產品的技術發展市場需求發展
在需求與技術的共同推動下,通信直流電源產品體現了如下的發展態勢:
體系架構相當長的一段時間內維持穩定。通信直流電源在相當長的時間內還是維持現有的交流配電、整流器模塊(并聯)、直流配電、監控單元、蓄電池等為主要組成部分的架構;功率變換模式也將維持現有的高頻開關模式,暫時不會出現類似從線性電源到開關電源的階躍性的變化。
功率密度不斷提高。通信一次電源的核心部件整流器的功率密度不斷提高,推動了通信直流電源整機的功率密度不斷提高,但配電器件、蓄電池等密度基本維持穩定,一定程度制約了整機系統的功率密度的提高比率。
更高的可靠性。高可靠性是通信電源的最基本要求。隨著器件技術、通信電源技術的成熟,以及各通信直流電源設備廠家在可靠性研究上大力投入,通信直流電源產品可靠性呈不斷提高的趨勢。
按照TRIZ理論(“創造性解決問題的理論”的俄語縮略語)描述的技術系統發展進化規律,一般而言,技術的生命周期包含四個階段:嬰兒期、成長期、成熟期和衰退期,種種跡象表明,通信直流電源的核心技術,開關電源技術基本上開始步入成熟期:效率的提升變得緩慢和困難、而電源損耗不能大幅度降低限制了功率密度的進一步提高,未來幾年甚至十幾年內,通信直流電源產品將進入一個緩慢發展的階段,直至有一天,一種新的電源變換技術出現,通信直流電源產品就會再出現一個階躍性的發展,就像開關穩壓技術替代線性穩壓技術,給電源帶來了革命性的變化。
(三)通信用蓄電池技術研究的新進展
通信用蓄電池作為通信系統后備的能源供應手段,其研制、生產和應用技術一直備受世界各國通信行業的重視。隨著科技的發展和技術的不斷進步,國外正在研制和試驗新一代的通信用蓄電池,有的已經進入商用化階段。這些新的蓄電池,由于其材料、結構和技術上的先進性,在性能上具有傳統的VRLA電池無可比擬的優越性。
1.釩電池(VanadiumRedoxBattery)。釩電池(VRB)是一種電解值可以流動的電池,目前正在逐步進入商用化階段。
2.燃料電池。燃料電池是一種化學電池,也是一種新型的發電裝置,它所需的化學原料由外部供給,如氫氧燃料電池,只要外部供給氫和氧,經過內部電極、催化劑和堿性電解液的作用,就能產生0.9V電壓的直流電能,同時產生大量的熱能.
3.電源監控系統的發展。隨著互聯網技術應用日益普及和信息處理技術的不斷發展,通信系統從以前的單機或小局域系統逐漸發展至大局域網系統或廣域網系統,大量人力、物力被投入到網絡設備的管理和維護工作上。不過通信設施所處環境越來越復雜,人煙稀少、交通不便都會增大維護的難度,這對電源設備的監控管理提出了新的需求,保護通信互聯網終端的電源設備必須具備數據處理和網絡通信能力。此時,數字化技術就表現出了傳統模擬技術無法實現的優勢,數字化技術的發展逐步表現出傳統模擬技術無法實現的優勢.
4.通信電源的環保要求。環保問題,一方面的指標是通信電源的電流諧波要符合要求,降低電源的輸入諧波,不但可以改善電源對電網的負載特性,減少給電網帶來嚴重污染的情況,還可減少對其他網絡設備的諧波干擾。另一個重要方面,是材料的可循環利用和環境的無污染,這方面需要產品滿足WEEE/ROHS指令。
在通信電源開發、生產早期,人們主要集中研究電源的輸出特性,較少考慮到電源的輸入特性。例如:傳統的在線式電源輸入AC/DC部分通常采用橋式整流濾波電路,其輸入電流呈脈沖狀,導通角約為π/3,波峰因數大于純電阻負載的1.4倍。這些諧波電流大的電源給電網帶來了嚴重的污染,使電網波形失真,實際負荷能力降低,對于三相四線制的電網來說,還很有可能因中性線電流過大而出現不安全隱患。
參考文獻:
[1]朱雄世,《通信電源的現狀與展望》.
[2]《淺析全球通信電源技術發展趨勢》.
[3]《通信直流電源發展趨勢》.
[4]孫向陽、張樹治,《國外通信用蓄電池技術研究的新進展》.
[5]《通信電源技術發展趨勢及標準研究方向》.
[6]曾瑛,《淺談通信電源》.
[7]王改娥、李克民,《談我國通信電源的發展方向》.
[8]王改娥、李克民,《我國通信電源的發展回顧與展望》.
[9]侯福平,《UPS系統在通信網絡中使用的特點及要求》.
[10]《全球通信電源技術發展呈現五大趨勢》.
通信電源的配置以及工程建設和系統設計都存在著不同程度的問題,對通信電源的設計只考慮了可靠的使用性,而忽略了應急方面的設計。在建立新的通信站時供電設備不齊全,發生通信事故時,蓄電池不能長時間持續供電,當時又沒建立應急措施,便會導致通信線路中斷。另外,并沒有按照嚴格要求建立通信站,在運行過程中,極可能會引起電源系統的故障,比如火災等一些嚴重事故。選址通信站的建立環境相當重要,除了好的主設備機房配備外,其它的組成部分比較差,導致電源設備不能長期而可靠的運行,相應的機房對防臺風、防汛、防雷電工作也不到位。無法保證通信電源長期可靠的運行。電力通信系統運行管理的不完善與設計技術的不規范不切實,在設計和維護時遵循的規章制度不完善,給整個電力通信網的正常運行帶來了嚴重的影響。基本沒有設置專門的通信電源維護和管理的有關崗位。另外,沒有相應的技術管理,也更是缺少相應的維護方法,通信電源各種設備的運行維護不能有計劃的、科學的維護管理。
2通信電源常見的故障及維護
2.1蓄電池出現的故障及維護在多數的變電站事故中,多數導致事故的原因就是蓄電池內部發生短路的情況,由于電流出現了異常,最終致使蓄電池產生了爆裂的情況,蓄電池負極的接線外絕緣層可能受到了損壞,接觸到了蓄電池架。由于蓄電池架連接著地面,絕緣層的損壞處接觸到蓄電池架,導致對地放電,電源線會嚴重過熱,從而引起火災。所以管理人員在建設通信站時一定要注意在建立蓄電池柜時盡量不接觸地面,以免造成上述的事故。交流供電替換載波機,交流分配屏接至載波室,防止微波室和載波室接地網通過電源線連接。另外,嚴格對蓄電池進行定期的檢查工作,如發現蓄電池的損壞情況,及時地做出更換,并同時進行蓄電池的充放電工作,使蓄電池性能保證正常的使用要求,在通信站中蓄電池是不可或缺的部分。如果我們平時用電停止輸送時,蓄電池發生故障,那么會導致所有的機器設備停止工作,進而整個通信發生中斷現象。因此,蓄電池的維護工作非常重要。當然,蓄電池的維護工作也是有一定困難的,目前,我國的蓄電池大都是閥控式密封鉛酸蓄電池,這種蓄電池較比以前的蓄電池有明顯的優勢,最為明顯的就是大大減少了日常維護的工作量,而這種優勢也導致工作人員忽略蓄電池的日常維護,致使長期的使用而并沒維護的過程中出現故障。因此,雖說這種蓄電池的優勢較大,但也要在正常的使用中定期的對蓄電池進行維護檢查工作,如有損壞以便及時更換,保證蓄電池的使用狀態達到指定的標準。
2.2高頻開關電源的故障及維護如果主干網端發生了失壓的情況,應首先對電源開關進行檢查,檢查結果會發現內部的一個開關電源出現交流警告,接著對出現交流警告的電源開關仔細檢查,發現整流模塊已經沒有了絲毫的電壓,對開關電源的檢查,進線交流接觸器沒有完全的接合,再對交流切換控制的電路板檢查,電路板控制插件出現了松動情況,那么立刻對控制插件進行緊固,使控制插件重新開始工作,經檢查維修電源開關正常運行,還要對它觀察一些時間,留意查看防止再出現異常。在出現失壓的情況下,要對主要控制插件進行檢查緊固,使其重新工作。設備重新工作時,還要留意觀察,以防再次出現異常。電路板上的控制插件出現松動,是這種情況發生的主要原因。通常情況通信機房在初建時都會設置一臺帶有自動切換單元的交流配電屏,它具備兩路自動切換單元功能。一般情況下兩路市電是經過交流配電屏然后到達通信電源。所以工作人員應該甩開兩路自動切換電源,將市電直接引入到整流模塊控制空開和交流負載配電單元,經過改革后的通信電源交流電流,增加了穩定性,工作運行中會更安全、更穩定。
3小結
通訊應用范圍極為廣泛,而且,在每個行業中的應用都能為行業帶來直接或間接的經濟效益,從某種意義上來講,通信科技的發展,也是標志著我國科技進步的重要標志[3]。但是,當今通信電源管理過程中,卻存在一定的問題,例如:缺乏企業化、規范化的管理,缺乏管理對應策略,另外,還存在通信電源應用技術支持問題、維護成本分攤問題等,這都是通信電源在運行過程中需要注意的問題。
2通信電源的管理與應用分析
2.1加強通信電源的運行管理通過以上對通信電源運行中需要注意的問題分析得知,通信電源在運行的過程中經常受到內部或外部因素的影響,使得通信電源經常發生通信故障,為了避免這類現象的發展,要加強對通信電源的運行管理,科學的使用通信電源設備資產,優化通信電源的組合預防惡性事故的發生[4]。首先對通信電源的運行管理,要嚴抓電源的節能降耗環節,很多通信電源的管理正是因為忽視了這方面的管理,使得通信電源的使用能耗較高,使用壽命也會隨之縮短,不利于通信電源的長期運行,通信電源的節能降耗管理與電源專業技術有著直接的聯系,因此,要加大對電源專業技術的管理才能有效的落實通信電源節能降耗的工作。其次,要加強對通信電源運行的監控,通信電源在運行過程中一般都會受到自身、環境、機房溫度等方面的影響,因此,對通信電源監控管理主要從通信電源、機房溫度也就是空調設備、環境等幾方面進行監控,尤其是在后期對通信電源的維護工作,應嚴格按照通信電源維護規范流程、維護技術規范、安全操作等方面進行,切實的做好通信電源的運行監控。最后,要加強對通信電源管理制度的完善,制度的制定和實施不能過于盲目,要結合實際的情況來制定,如:通信電源的使用環境等。
2.2全面提升通信電源管理人員的技術水平傳統的通信電源主要應用蓄電池、高壓電流等作為電源,在使用的過程中極為不穩定,一旦引發電源故障后果不堪設想,而在專用通信電源應用的情況下,雖然有效的改善了傳統通信電源的弊端,但是,在運行的過程中,通信電源需要有著一定的技術支持,而這些都要歸結到工作人員來負責,現階段通信電源應用的過程中主要面臨的就是管理人員技術以及綜合素質水平不高的問題,因此,應全面提升通信電源管理人員的技術水平[5]。針對通信電源人員技術水平的培訓可以采取定期培訓的方式,尤其是在通信電源技術更新的過程中,必須及時將新技術知識傳授給相關的工作人員,確保工作人員能夠掌握全面的技術知識。另外,可以建立一支高技術、高水平的通信電源技術維護隊伍,不僅要將注意力集中到現有的人員培訓工作中,還要高薪聘請高素質、高水平的通信電源管理人員,全面提升通信電源管理隊伍的整體素質。此外,要選取一批年輕、有頭腦、技術水平較高等綜合素質水平較高的工作人員,為其提供專業的技術培訓環節,培養一批技術骨干來負責通信電源的專業管理工作,避免傳統通信電源管理問題的發生,全面提升通信電源的應用效率。
3結語
關鍵詞:通信電源;設備管理;設備維護;閥控式蓄電池
通信電源的基本任務是向通信設備提供不間斷的、符合質量要求的電能。它作為通信網的“血脈”,是確保通信暢通的必要條件。要保證現代化通信網全程全網的暢通并做到高可靠、低電磁干擾,低功耗通信電源系統是基礎。
一、加強通信電源管理的專業化
隨著通信網裝備水平的逐步提高,電源也同樣處在大量引進新設備、淘汰舊設備的時期,同時為配合維護體制全專業、大配套的改革,用了許多新的維護手段,出臺了許多新的維護管理辦法。論文百事通所以在通信網的各級管理層次及建設、維護方面都應該有獨立的電源專業管理機構和人員。因為通信電源不僅是一個專業,而且是一個包括多種系統和學科的大專業,由其他專業的人員來兼管電源專業是不科學的,也是不專業的。因此,要管理和維護好現代化通信網,電源專業同其專業一樣存在著維護人員素質、水平亟待提高的問題。要解決這一問題可以采取以下一些措施:
加強日常及定期管理,根據新設備、新技術的采用及新的網絡體系結構重新制定和完善各項規章制度。
在新建工程時,要從工程設計、方案會審、工程實施到驗收竣工各個階段積極參與和把關。繼續搞好技術練兵,加大培訓力度。引進電源專業的高素質人才。
二、加強通信電源安全可靠運行的管理與維護
通信電源安全可靠運行是由多種因素和環節所決定的,它與設備質量、工程勘察與設計、運行方式選擇、建設管理、運行維護管理等各環節相關。其中對于設備選擇、方案設計、工程管理等環節尤其要加強重視和管理。一個先天不足的通信電源系統將造成通信安全的巨大風險和后期人力、物力、財力的巨大重復投入。
2.1動力電源
動力電源設備是所有通信設備運行的動力之源,其運行狀態直接影響到通信業務能否有效提供。在日常設備運行中,常存在高壓電源單引入、逆變電源不穩定、UPS應用不當等問題,為此應做好以下工作:
機房的高壓宜采用雙回路供電,即兩路不同的變電站輸入,以確保供電不間斷。對于給機房通信設備供電的交直流電源列頭柜,也應采用雙路供電,以保障業務設備用電安全。逆變電源與整流電源應采用一體化設備,以保障安全供電,易于監控,同時可減少設備投資,降低維護工作量。目前,一些通信機房為部分設備提供220V交流電時,采用2KVA~6KVA的UPS(另帶有220V蓄電池組)供電,單機工作不可靠,成本高。建議使用逆變且與整流功能一體化的電源設備,其結構為:在整流電源機架的空余子框中插入1KVA~1.5KVA逆變模塊,1個子框一般插3~4個,逆變模塊均流輸出,實現N+1容量冗余,這樣不會因某個模塊出現故障而影響正常供電。逆變模塊的運行監控由整流電源的監控模塊統一實現,從而可節省機房空間。由于共用原有的-48V蓄電池組,省去了UPS必須另帶其他型號電池組的費用(以16個單體65AH電池為一組,約需1.5萬元)及其維護,并減少了動力環境監控系統的協議轉換節點(約需0.4萬元),6KVA的逆變器(4個1.5KVA模塊)比同容量UPS少2萬元,因此1個機房就可減少建設投資及運行維護成本約4萬元,同時可大幅度減少維護工作量,設備運行也更安全可靠。同時建議在機房新建通信項目時,不應另購小的UPS/逆變器,而應使用機房原有的大UPS交流電源,以保障設備用電可靠,減少故障環節。
2.2蓄電池
蓄電池作為直流(直流系統)或交流(UPS系統)不間斷供電的保證,在整個系統中最為關鍵。電池不但在交流系統或整流器出現問題時保證不間斷供電,而且還要在市電正常轉換時提供保證。如果電池喪失容量,即使對前端的交流高低壓系統、整流系統等配置管理得再好,在一次正常的市電轉換中,都可能造成失電而引致通信故障。因此,應把蓄電池的維護管理作為一項重點工作來抓。目前閥控式密封蓄電池以其體積小、電壓穩定、無污染、重量輕、放電性能高、維護量小等特點,而成為通信電源系統的首選電池。但在實際使用中,達不到理論預期壽命的比比皆是。
2.2.1影響閥控式蓄電池使用壽命的主要因素
閥控式蓄電池全浮充正常使用壽命在10年以上,理論上可到20年,但在實際使用中,影響閥控式蓄電池使用壽命的因素很多,主要有:
環境溫度。環境溫度過高對蓄電池使用壽命的影響很大。溫度升高時,蓄電池的極板腐蝕將加劇,同時將消耗更多的水,從而使電池壽命縮短。蓄電池在25℃的環境下可獲得較長的壽命,長期運行溫度若升高10℃,使用壽命約降低一半。
過度充電。長期過充電狀態下,正極因析氧反應,水被消耗,H+增加,從而導致正極附近酸度增加,板柵腐蝕加速,使板柵變薄加速電池的腐蝕,使電池容量降低;同時因水損耗加劇,將使蓄電池有干涸的危險,從而影響蓄電池壽命。
過度放電。蓄電池過度放電主要發生在交流電源停電后,蓄電池長時間為負載供電。當蓄電池被過度放電到其電壓過低甚至為零時,會導致電池內部有大量的硫酸鉛被吸附到蓄電池的陰極表面,在電池的陰極造成“硫酸鹽化”。硫酸鉛是一種絕緣體,它的形成必將對蓄電池的充、放電性能產生很大的負面影響,因此在陰極上形成的硫酸鹽越多,蓄電池的內阻越大,電池的充、放電性能就越差,蓄電池的使用壽命就越短。
2.2.2閥控式蓄電池的正確使用和維護
蓄電池應放置在通風、干燥、遠離熱源處和不易產生火花的地方,安全距離為0.5m以上。在環境溫度為25℃~0℃內,每下降1℃,其放電容量約下降1%,所以電池宜在15℃~20℃環境中工作。
要使蓄電池有較長的使用壽命,應使用性能良好的自動穩壓限流充電設備。當負載在正常范圍內變化時,充電設備應達到±2%的穩壓精度,才能滿足電池說明書中所規定的要求。浮充使用的蓄電池非工作期間不要停止浮充。
必須嚴格遵守蓄電池放電后,再充電時的恒流限壓充電恒壓充電浮充電的充電規律,條件允許的最好使用高頻開關電源型充電裝置,以便隨時對蓄電池進行智能管理。
新安裝或大修后的閥控式蓄電池組,應進行全核對性放電實驗,以后每隔2~3年進行一次核對性放電實驗,運行了6年的閥控式蓄電池,每年作一次核對性放電實驗。若經過3次核對性放充電,蓄電池組容量均達不到額定容量的80%以上,可認為此組閥控式蓄電池壽命終止,應予以更換。
三、結語
雖然通信電源不是通信網的主流設備,但它卻是整個通信網中最重要、最關鍵的設備。必須看到,通信電源是整個通信網的能量保證,它的作用是整體性和全局性的。在日常維護工作中,要引起足夠的重視,明確工作重點,抓住工作重心,確保重點系統的安全運行,減少因電源引起的通信故障,降低故障的影響程度,從而確保通信網的安全暢通。
參考文獻:
關鍵詞:通信電源;設備管理;設備維護;閥控式蓄電池
通信電源的基本任務是向通信設備提供不間斷的、符合質量要求的電能。它作為通信網的“血脈”,是確保通信暢通的必要條件。要保證現代化通信網全程全網的暢通并做到高可靠、低電磁干擾,低功耗通信電源系統是基礎。
一、加強通信電源管理的專業化
隨著通信網裝備水平的逐步提高,電源也同樣處在大量引進新設備、淘汰舊設備的時期,同時為配合維護體制全專業、大配套的改革,用了許多新的維護手段,出臺了許多新的維護管理辦法。所以在通信網的各級管理層次及建設、維護方面都應該有獨立的電源專業管理機構和人員。因為通信電源不僅是一個專業,而且是一個包括多種系統和學科的大專業,由其他專業的人員來兼管電源專業是不科學的,也是不專業的。因此,要管理和維護好現代化通信網,電源專業同其專業一樣存在著維護人員素質、水平亟待提高的問題。要解決這一問題可以采取以下一些措施:
加強日常及定期管理,根據新設備、新技術的采用及新的網絡體系結構重新制定和完善各項規章制度。
在新建工程時,要從工程設計、方案會審、工程實施到驗收竣工各個階段積極參與和把關。繼續搞好技術練兵,加大培訓力度。引進電源專業的高素質人才。
二、加強通信電源安全可靠運行的管理與維護
通信電源安全可靠運行是由多種因素和環節所決定的,它與設備質量、工程勘察與設計、運行方式選擇、建設管理、運行維護管理等各環節相關。其中對于設備選擇、方案設計、工程管理等環節尤其要加強重視和管理。一個先天不足的通信電源系統將造成通信安全的巨大風險和后期人力、物力、財力的巨大重復投入。
2.1動力電源
動力電源設備是所有通信設備運行的動力之源,其運行狀態直接影響到通信業務能否有效提供。在日常設備運行中,常存在高壓電源單引入、逆變電源不穩定、UPS應用不當等問題,為此應做好以下工作:
機房的高壓宜采用雙回路供電,即兩路不同的變電站輸入,以確保供電不間斷。對于給機房通信設備供電的交直流電源列頭柜,也應采用雙路供電,以保障業務設備用電安全。
逆變電源與整流電源應采用一體化設備,以保障安全供電,易于監控,同時可減少設備投資,降低維護工作量。目前,一些通信機房為部分設備提供220V交流電時,采用2KVA~6KVA的UPS(另帶有220V蓄電池組)供電,單機工作不可靠,成本高。建議使用逆變且與整流功能一體化的電源設備,其結構為:在整流電源機架的空余子框中插入1KVA~1.5KVA逆變模塊,1個子框一般插3~4個,逆變模塊均流輸出,實現N+1容量冗余,這樣不會因某個模塊出現故障而影響正常供電。逆變模塊的運行監控由整流電源的監控模塊統一實現,從而可節省機房空間。由于共用原有的-48V蓄電池組,省去了UPS必須另帶其他型號電池組的費用(以16個單體65AH電池為一組,約需1.5萬元)及其維護,并減少了動力環境監控系統的協議轉換節點(約需0.4萬元),6KVA的逆變器(4個1.5KVA模塊)比同容量UPS少2萬元,因此1個機房就可減少建設投資及運行維護成本約4萬元,同時可大幅度減少維護工作量,設備運行也更安全可靠。同時建議在機房新建通信項目時,不應另購小的UPS/逆變器,而應使用機房原有的大UPS交流電源,以保障設備用電可靠,減少故障環節。
2.2蓄電池
蓄電池作為直流(直流系統)或交流(UPS系統)不間斷供電的保證,在整個系統中最為關鍵。電池不但在交流系統或整流器出現問題時保證不間斷供電,而且還要在市電正常轉換時提供保證。如果電池喪失容量,即使對前端的交流高低壓系統、整流系統等配置管理得再好,在一次正常的市電轉換中,都可能造成失電而引致通信故障。因此,應把蓄電池的維護管理作為一項重點工作來抓。目前閥控式密封蓄電池以其體積小、電壓穩定、無污染、重量輕、放電性能高、維護量小等特點,而成為通信電源系統的首選電池。但在實際使用中,達不到理論預期壽命的比比皆是。
2.2.1影響閥控式蓄電池使用壽命的主要因素
閥控式蓄電池全浮充正常使用壽命在10年以上,理論上可到20年,但在實際使用中,影響閥控式蓄電池使用壽命的因素很多,主要有:
環境溫度。環境溫度過高對蓄電池使用壽命的影響很大。溫度升高時,蓄電池的極板腐蝕將加劇,同時將消耗更多的水,從而使電池壽命縮短。蓄電池在25℃的環境下可獲得較長的壽命,長期運行溫度若升高10℃,使用壽命約降低一半。
過度充電。長期過充電狀態下,正極因析氧反應,水被消耗,H+增加,從而導致正極附近酸度增加,板柵腐蝕加速,使板柵變薄加速電池的腐蝕,使電池容量降低;同時因水損耗加劇,將使蓄電池有干涸的危險,從而影響蓄電池壽命。
過度放電。蓄電池過度放電主要發生在交流電源停電后,蓄電池長時間為負載供電。當蓄電池被過度放電到其電壓過低甚至為零時,會導致電池內部有大量的硫酸鉛被吸附到蓄電池的陰極表面,在電池的陰極造成“硫酸鹽化”。硫酸鉛是一種絕緣體,它的形成必將對蓄電池的充、放電性能產生很大的負面影響,因此在陰極上形成的硫酸鹽越多,蓄電池的內阻越大,電池的充、放電性能就越差,蓄電池的使用壽命就越短。
2.2.2閥控式蓄電池的正確使用和維護
蓄電池應放置在通風、干燥、遠離熱源處和不易產生火花的地方,安全距離為0.5m以上。在環境溫度為25℃~0℃內,每下降1℃,其放電容量約下降1%,所以電池宜在15℃~20℃環境中工作。
要使蓄電池有較長的使用壽命,應使用性能良好的自動穩壓限流充電設備。當負載在正常范圍內變化時,充電設備應達到±2%的穩壓精度,才能滿足電池說明書中所規定的要求。浮充使用的蓄電池非工作期間不要停止浮充。
必須嚴格遵守蓄電池放電后,再充電時的恒流限壓充電恒壓充電浮充電的充電規律,條件允許的最好使用高頻開關電源型充電裝置,以便隨時對蓄電池進行智能管理。
新安裝或大修后的閥控式蓄電池組,應進行全核對性放電實驗,以后每隔2~3年進行一次核對性放電實驗,運行了6年的閥控式蓄電池,每年作一次核對性放電實驗。若經過3次核對性放充電,蓄電池組容量均達不到額定容量的80%以上,可認為此組閥控式蓄電池壽命終止,應予以更換。
結語
雖然通信電源不是通信網的主流設備,但它卻是整個通信網中最重要、最關鍵的設備。必須看到,通信電源是整個通信網的能量保證,它的作用是整體性和全局性的。在日常維護工作中,要引起足夠的重視,明確工作重點,抓住工作重心,確保重點系統的安全運行,減少因電源引起的通信故障,降低故障的影響程度,從而確保通信網的安全暢通。
參考文獻:
1.1更換前準備情況1)將中達電源柜搬運至車站通信機械室,臨時對該設備接上一路交流電源,檢查整流模塊輸出電壓、測量蓄電池內阻、檢查設備監控模塊設置參數,確認準備使用電源柜工作正常。2)對正使用的電源柜蓄電池內阻測量,均小于4mΩ,認為蓄電池狀態正常。3)且對該車站通信機械室進行標準化整治后,交直流電源線、地線等已加套波紋管防護并綁扎整齊放置在防護鋼槽內,如果從新敷電源線等比較麻煩,在對比兩電源直流輸出位置,發現線夠長,決定在原位置不影響正在運行的通信設備使用情況下實現電源設備倒換。4)據此制訂了電源設備割接方案,然后明確具體人員職責,準備材料工具,確定具體施工日期等。
1.2設備更換具體操作各方準備工作完成后,按照事先分工開始準備;到行車室要點登記并防護,參與人員開始按照分工進行設備拆卸和電源線割接;為了保障運行設備安全,專設一人負責觀察運用設備狀態,防止發生設備掉電等意外時不能及時發現;首先將動力源電源柜交流停電,在負載未割接前用蓄電池供電,然后將交流線從電源柜開關松開,將接頭等絕緣防護處理后慢慢從設備內順出撤下,松開地下固定螺栓,挪動電源設備,騰出位置,然后將中達電源柜安裝至原位置上,開始將原撤下交流電源線整理并壓接至新設備上;在開始敷設臨時直流電源線時,時間用了近兩個小時。
1.3意外發生情況和處理在原使用電源設備交流停電后,蓄電池直流輸出電壓很快降至49.8V,然后勻速下降,約10min下降0.1V左右,2h后降至48.6V,這時輸出電壓開始發生較大變化,下降趨勢加快,當負責監控人員發現異常時,電壓已降至47.8V,并且電壓降速如雪崩般開始,當時現場十分慌亂,決定先臨時恢復電源柜交流供電,急忙將原臨時使用過的交流電源線壓上,這時蓄電池輸出電壓已低于46V,馬上將到電源柜一級掉電保護電壓,即將影響通信設備使用;在交流電源線接上后,簡單確認沒有問題,急忙將空開推上,交流電輸入恢復。接著電源柜整流模塊等部件開始工作,直流輸出電壓顯示50.2V,并開始對蓄電池有15A左右充電電流,但充電電流下降很快,5min后只有3A左右,不過通信設備掉電危機解除了。
1.4任務完成情況在危險解除后,將通信設備上第二路直流輸入端子臨時敷設電源線至新電源設備,等線接好后,準備讓新安裝電源柜同時向設備供電;這時動力源電源設備直流輸出電壓只有51.3V,而中達電源柜現在均充狀態下直流輸出電壓達到56V,這時壓差過大,且老設備蓄電池虧電,一旦給兩電壓并接,必然產生有從新裝電源柜直流輸出端子對老電源蓄電池充電電流,且無法估計該電流大小,很可能出現燒直流保險等問題;于是暫時停工,觀察設備狀態,直到下午新電源柜處于浮充狀態電壓在53.6V,而老電源柜輸出電壓也上升至53.4V,這時開始讓通信設備上有兩電源柜輸出直流電源并接,然后在老電源柜拔下直流輸出保險,停止給設備供電。在中達電源柜監控模塊中對各項技術指標進行按照標準和實際情況設置;撤除通信設備上至老電源柜電源線;確認設備使用無異常后,撤除老電源柜;更改動環監控模塊參數,使對新電源設備動環監控正常,完成了本次電源設備割接倒換工作。
2需要吸取的教訓
事后通過對這次工作過程進行總結分析,主要需要吸取的教訓如下:1)對老電源設備蓄電池電量認知存在問題,應該看到本次設備更換,是認為該設備不能進入均充狀態,輸出電流小不能滿足電池維護的需要,且故障率高而做出的決定,對蓄電池現有容量雖然有考慮,并測試了蓄電池內阻,但內阻測試指標只能反映電池現在狀況,不能根據內阻大小確定存有電量;2)在制定方案時考慮到負載電流小(4A),而蓄電池為100AS,主觀認為電量供設備使用5h應該沒有問題。按照以前的多次經驗,在制訂方案時按照蓄電池現有電量能夠滿足本次割接需要考慮,結果出現意料之外情況;3)施工時只圖方便,因為重新敷設各種電源線比較麻煩,既要撤除舊線,還要對新線防護綁扎等,這兩項工作至少需要半天時間。而利用舊線則比較省事,只是老電源柜停電時間較長,但過去也曾多次發生過惡劣天氣時,區間基站交流停電5h負載電流10A情況下沒有影響設備使用情況,故決定按省事方案實施;4)整個應急預案有問題,在施工時只考慮如果不小心造成個別通信設備掉電,怎樣及時發現恢復等,沒有考慮到整個電源直流供電中斷,認為在過去電源柜割接時沒有發生問題,未看到此次是因設備存在故障更換,與過去更換老設備的區別,因此遇到情況一片混亂,臨時決定先恢復交流使用,如果加上交流電后,電源柜直流輸出不能恢復,下一步應該如何進行沒有方案;5)充分反映了設立安全監控人員的必要性,在設專人擔任防護時,有人提出沒有必要,室內空間小,在旁邊不直接參與施工有妨礙等。如果不能及時發現電源電壓發生異常情況,就沒有處理問題的時間,發生掉電故障不可避免。
3結束語
1UPS
1、UPS組成。UPS由整流器、逆變器、靜態開關、維修旁路開關和監控模塊組成,當交流正常供電時,UPS可看成一臺穩頻穩壓電源,輸入電源既向蓄電池組充電又向逆變器供電,逆變器輸出潔凈的交流電源。市電中斷時,UPS立即將電池的直流電能,通過逆變器向負載供電。為保證通信設備在主電源中斷或波動等情況下通信各子系統仍能可靠的工作。
2、UPS運行方案。本工程選取了艾默生的UL33系列UPS系統,根據實際情況,將UPS的運行分成控制中心并機方案和車站、車輛段、停車場單機方案。a)控制中心并機方案(1、2號線合用UPS)。在南關嶺控制中心由專用通信系統對UPS進行整合,為1、2號線專用通信、信號、AFC、FAS、BAS、SCADA系統統一供電。此方案采用由2臺三進三出工頻UPS構成“1+1”冗余并聯設備。b)車站、車輛段、停車場單機方案3、UPS系統的幾種工作模式.正常工作模式:整流器將三相交流電轉化為直流電,經逆變器后轉為交流供給負載,主要起到穩定電流的作用。蓄電池工作模式:主電源供電中斷,蓄電池由充電狀態轉為放電狀態,經逆變器給負載供電。由于蓄電池放點的時間由實際設置的數量決定,所以,當主電源恢復供電前,電池有可能放電停止,這種情況下,逆變器將會停止運行;若主電源在蓄電池電未放盡前恢復供電,則蓄電池自動由放電狀態轉為充電狀態。靜態旁路工作模式:當逆變器的輸出出現負載短路、過載、欠壓、過壓或故障時,系統會自動切斷逆變器,轉為靜態旁路直接輸出給負載。手動旁路模式:手動旁路模式通常是在維修時用到,首先手動合上旁路開關,將負載轉向維修旁路直接供電,以實現對UPS不停電維護。此時,維修人員可對UPS柜內的設備進行維修。
2開關電源
開關電源為傳輸設備、電話交換機、部分無線設備等通信設備提供質量良好的直流不間斷電源。直流配電輸出單元將整流器輸出端接入配電裝置的輸入端進行分配,輸出至有關通信設備。高頻開關電源的工作方式采用輸出電壓軟啟動工作方式,所有模塊和插板均可帶電插拔。開關電源具備對蓄電池限流充電、過放電保護;具有電池容量在線監測、設置電池放電終止電壓,并具有強制蓄電池退出功能;能夠在網管中心對電池進行定期充放電維護。
3交流配電屏
交流配電屏在控制中心、車站、車輛段為專用地鐵通信系統提供UPS輸入輸出配電。在控制中心可實現在停電期間對負載回路進行分時供電方式(2小時、1小時、0.5小時):為專用通信系統后備時間2小時,信號系統后備時間0.5小時,AFC后備時間2小時,FAS后備時間1小時,BAS后備時間1小時,SCADA后備時間1小時的分時輸出配電。
4蓄電池
電源系統交流輸入設計兩路,一路從市電接入,一路從柴油發電機輸入,當市電出現異常時,自動切換至柴油發電機發電,如圖1所示。三相市電R,S,T分別由空開L1、L2、L3接入,給整流模塊供電,控制板上設有市電過高或者過低的指示燈,在市電正常供電時,報警指示燈熄滅,市電過高或者過低時,相應的報警指示燈會亮起。考慮到可能會有浪涌電流的產生,損壞通信設備,在開關整流模塊和交流輔助輸出口之前安裝C級防雷系統。
交流配電單元(屏)設計方案:(1)交流接入電路:市電經過交流空氣開關輸入通信電源系統,交流空氣開關的額定容量即為交流配電單元的額定容量。安裝基站裝機容量為8KW計算,交流配電容量屬于50A等級。選取50A三相交流空氣開關,具體型號為施耐德空氣開關C65N系列三相50A4P50型。(2)整流模塊交流輸入開關:在市電接入空氣開關之后,交流配電單元分別為每個整流模塊提供一路單獨的交流輸入開關,開關額定電流大小根據開關整流模塊的容量確定,本系統設計選用臺達DPR2000C系列開關整流模塊,故選擇額定電流12A的施耐德單相空氣開關。(3)交流輔助輸出:電源系統的交流配電除了給整流模塊提供交流電外,還需配置額定容量不同的各種的交流輸出接插口,供基站內交流用電設備使用,因此外加一個交流配電排,供其他交流設備取電使用。(4)交流偵測電路:由1:20的交流變壓器和整流濾波器件組成,將交流配電單元的原始電壓、電流和頻率等參數轉化為監控電路可以接收的采樣信號。(5)交流監控電路:通信電源監控單元有專門處理交流配電情況的微處理器電路,可以自動完成采樣信號的接收、處理、報警、顯示等功能。(6)防雷器:選用電源C級電涌保護器,具體型號選用ASP公司的AM1-80/3+NPE。
二、直流配電單元設計
直流配電單元的正負母排分別與整流模塊輸出的正負極相連,同時它還接入了三組電池組BAT1、BAT2、BAT3。電池通過熔斷器,LVDS直流電流切斷器及分流器接入-48V銅排。霍爾傳感器檢測電池1、電池2、電池3的各自電流及負載的總電流,接觸器CB1-CB6由直流斷電控制板及監控模塊來控制,實現電池及負載的自動切斷及重新接入功能,電流信號經信號轉接板轉換后送入監控單元。
LVDS為電池直流電流切斷器,做一次或者二次下電使用,本設計方案設計只有一路直流下電控制,以保護蓄電池組,防止過度放電造成電池損壞。當交流中斷,系統靠電池電流維持運轉時,監控系統會檢測蓄電池組當前電壓值,當目前電壓值低于預設電壓時,會發出跳脫信號,控制LVDS切斷直流供電。負載電路所選用短斷器由每路設計通過電流決定,24載頻通話,直流功耗為3KW,選擇施耐德EA9AN2C60,60A斷路器,WCDMA機柜每個1.5KW,選擇施耐德EA9AN2C30,30A斷路器3個,還有一路提供給傳輸設備,傳輸設備功耗0.5KW,選擇施耐德C65N-2P-10A,10A斷路器,剩余3個直流負載位置預留,為以后基站升級擴容留下空間。
目前,我國通信電源在設備配置、工程建設以及系統設計方面都存在著一定的問題。在對通信電源進行設計時,只是著重考慮可靠性的要求,對于應急方面并沒有進行深入的設計。同時一些通信站在建立時,其供電設備不是十分齊全,當通信站出現突發事故之后,蓄電池無法持續長時間供電,又沒有其他應急措施,從而導致通信線路長時間中斷。此外,在建設通信站的過程中,并沒有嚴格按照要求進行建設,當通信站投入到使用時,非常容易引起電源系統的故障,嚴重時甚至會出現火災等一些事故。同時,通信站的環境也是非常的重要。在建設通信站時,除了主設備機房的配備好一些之外,其余的組成部分相對來說就比較差一些,使得電源設備無法長期可靠地運行。因此,對于電力通信電源系統運行管理和設計技術來說,相關章程和制度還不夠完善。當對通信電源進行設計時或者是對其進行維護時沒有可遵循的規章制度,從而導致了在進行這項工作時極度不規范,嚴重地影響到了電力通信網的正常運行。在對通信電源進行維護和管理時,沒有專門設置于此有關的崗位,同時還缺少相應的技術管理,沒有相應的維護方法,無法以電源系統中各種各樣的設備運行和維護的特點作為根據,進行合理的、有效的維護和管理。
2電源系統中常見的故障和維護
2.1蓄電池方面出現的故障變電站中出現事故之后,其最有可能出現的原因就是因為蓄電池內部出現了短路的情況,電流出現了異常,從而導致了電池發生爆裂的情況,電池組的負極在接線處的絕緣層可能受到損壞,并且與蓄電池架有所接觸。蓄電池架是與地面相連接的,電池組經過蓄電池架對地放電,使電源線過熱,從而引發了火災。所以,工作人員對通信站進行建設時首先要注意在建立蓄電池柜時使其盡量不要接觸地面,以免出現上述故障。其次,要定期對蓄電池組進行檢查,當發現蓄電池出現損壞的情況,要及時地對其進行更換,同時對所有的蓄電池進行充放電,使蓄電池的性能達到指定的要求。蓄電池在通信站中是必不可少的部分,如果在市電停止輸送時,蓄電池出現故障,那么所有的設備都將會停止工作,從而使得整個通信出現中斷的情況。因此,對于蓄電池的維護工作是十分重要的,同時相對來說也是有些困難的。目前,我國使用的蓄電池一般都是閥控式密封鉛酸蓄電池,這種蓄電池較原有的蓄電池有著非常明顯的優勢,其中最為明顯的就是維護的工作量大大減少了,從而導致了維護人員出現了一些錯誤的認識,認為這種蓄電池是可以不用維護的,忽略了對蓄電池的維護,從而導致了在正常的使用過程中出現故障。因此,工作人員在對蓄電池進行維護時,應該定期對其進行仔細的檢查,使蓄電池的狀態達到指定的標準。
2.2高頻開關電源方面的故障當主干網設備光端機出現了失壓的情況,首先應該對電源的開關進行檢查,通過檢查可以發現其中的一個開關電源出現交流告警,然后對出現告警的開關電源進行仔細的檢查,會發現整流模塊沒有絲毫電壓的存在。蓄電池組的電壓是42V,對開關電源再一次進行仔細的檢查,會發現進線交流接觸器沒有完全的吸合,同時對交流切換控制的電路板進行檢查,控制插件出現了比較松動的情況,此時,應該將控制插件進行緊固,并且使其重新工作。當設備正常運行時,對其觀察一段時間,看其是否會再次出現異常。一般出現這種狀況的主要原因是因為其電路板上的控制插件出現了松動的情況,使得開關電源交流接觸器不能進行正常的吸合,整流模塊就會出現失壓的狀況,從而使得整個電力通信出現業務中斷的情況。一般在對通信站進行建設時都會設置一臺交流配電屏,這種配電屏具備兩路自動切換單元的功能。兩路市電在通常的情況下是經過交流配電屏然后到達通信電源。所以,工作人員應該直接將自動切換單元拋開,將市電直接引入到其中。當通信電源交流電流經過改造之后,大大地增加了其穩定性,使其可以更加安全、穩定地進行工作。在使用高頻開關的過程中一定要注意,大功率的設備不要進行隨意的增加,同時在滿負載的狀態下一定不要進行長時間的運行。通信電源一般都是24h運行的,很少出現中斷的情況,增加開關電源的負載量是及其容易造成模塊出現故障,甚至是損壞整個電力通信網中的電源系統。
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