高頻逆變電源的保護與驅動(dòng)電路的研究

1、高頻逆變通信電源系統的組成

高頻逆變通信電源系統一般包括雙回路10 kV高壓系統、10 kV/380 V的低壓變配電系統、油機供電系統、高頻開(kāi)關(guān)電源系統(直流整流及配電系統)、UPS系統、防雷接地系統、集中監控系統等。而在基站供電系統中，一般不包括10 kV高壓系統，通常直接引入當地的220/380 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

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

2.1 高低壓系統

(1)建立真正意義的10 kV雙回路供電系統。要建立真正意義的雙回路供電系統，不能從同一個(gè)變壓器上引入雙回路10 kV供電，而應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。當其中一條10 kV線(xiàn)路停止工作時(shí)，另一條10 kV線(xiàn)路仍能及時(shí)供電。

(2)在關(guān)鍵設備的供電瓶頸采取備份的措施。變壓器、供電開(kāi)關(guān)、熔絲、電纜實(shí)現互為備用。例如，給整流器、UPS供電的斷路器應有兩個(gè)，能夠獨立供電，當主供開(kāi)關(guān)損壞時(shí)，能夠很快利用備用開(kāi)關(guān)供電。

(3)實(shí)現三線(xiàn)分離，下走線(xiàn)改為上走線(xiàn)。在布放電纜時(shí)，應實(shí)現交流電源線(xiàn)、直流電源線(xiàn)、信號數據線(xiàn)三線(xiàn)分離，不得交叉。因為不同的電纜對耐壓等級不同，絕緣和屏蔽程度也不同，實(shí)現分離后可有效地防止火災的發(fā)生和防止電磁干擾。根據以往經(jīng)驗，發(fā)現下走線(xiàn)的電纜布放方式存在很多安全隱患，應盡量改為上走線(xiàn)。

2.2 整流設備

在通信電源領(lǐng)域，高頻開(kāi)關(guān)電源逐步代替了線(xiàn)性整流和相控整流設備。高頻開(kāi)關(guān)整流器與相控整流器相比，具有體積小、噪聲低、效率高、功率因數高、動(dòng)態(tài)性能好、可靠性高、對電網(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)要防止整流器的監控單元控制整流模塊退出服務(wù)的現象發(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。一旦出現整流器退服現象，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了問(wèn)題。往往由于高壓關(guān)機、雷電干擾、軟件/硬件故障等原因引起控制單元保護性關(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。應急措施是快速到達現場(chǎng)，切斷控制單元的控制線(xiàn)或電源線(xiàn)，重新逐個(gè)啟動(dòng)整流模塊;然后快速搶修監控單元，以免整流模塊輸出不正常，引起通信設備或蓄電池的毀壞。

(3)每一套高頻開(kāi)關(guān)電源系統都應配備一定數量的開(kāi)關(guān)電源模塊，防止高壓或強電磁侵入，燒毀在用的模塊。

(4)直流電纜的顏色要統一。通常直流正極一般用紅色的RVVZ型電纜，負極一般用藍色的RVVZ型電纜，保護地線(xiàn)用國際通用的黃綠雙色電纜。這些看似簡(jiǎn)單的問(wèn)題，有的機房卻不統一，這樣在設備加電或下電時(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(zhù)3G和NGN的發(fā)展，設備的精細化程度越來(lái)越高，對電磁干擾的要求也越來(lái)越高。因此，在設備采購或設計時(shí)應盡量采用直流供電的設備。

(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，即將基礎傳輸、交換機、高層網(wǎng)或較為重要的網(wǎng)與一般業(yè)務(wù)網(wǎng)分開(kāi)供電。分開(kāi)后，供電系統相對縮小，易于保證質(zhì)量，提高安全可靠性，減少維護工作量，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，對環(huán)境和設備幾乎無(wú)污染和腐蝕，可以不單設蓄電池室，維護工作量少，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;使用壽命對環(huán)境溫度、浮充電壓有嚴格的要求;有些廠(chǎng)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(wèn)題;大容量、長(cháng)壽命使用還需實(shí)踐證明。

(2)蓄電池是應急通信電源的生命線(xiàn)，也是導致系統癱瘓的重要因素，應當引起特別重視。

(3)要及時(shí)發(fā)現落后電池，往往因為一兩只單體電池的電壓下降而引起整個(gè)系統電壓迅速下降，從而導致通信中斷。

(4)注意浮動(dòng)充電參數：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;溫度補償系數為-4 m V/℃·單格(以2 5℃為基點(diǎn))。

(5)注意均衡充電參數：充電電壓為2.35 V/單格(25℃)(56.4 V/24PCS);最大充電電流≤0.25 C10;溫度補償系數為-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(guò)額定容量的20%以上;擱置不用時(shí)間超過(guò)3個(gè)月;連續浮充3～6個(gè)月或電池組內出現電壓落后的電池。

(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(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(cháng)蓄電池的使用壽命。

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

(9)為防止洪澇災害，有些地區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設備

(1)對采用UPS供電的負荷要定期分析，凡是可以選用直流供電的設備，建議不宜采用交流供電的設備。

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

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

(4)要及時(shí)發(fā)現落后的單體電池。

2.5 發(fā)電機

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

(2)要備用應急柴油，以防止油荒和意外災害。

(3)要備用應急活動(dòng)油機接口，避免發(fā)電機發(fā)電失敗或切換失敗。

(4)油機室內應光線(xiàn)充足、空氣流通，注意清潔、不存放雜物。根據環(huán)保要求，還應采取必要的降低噪音的措施。

(5)油機室內溫度應不低于5℃。若冬季室溫過(guò)低(0 ℃以下)，油機的水箱內應添加防凍劑，如未加防凍劑，在油機停用時(shí)，應放出冷卻水;同時(shí)，更換成-10號柴油。

(6)機組及其附近放置的工具、零件及其他物品，開(kāi)機前應進(jìn)行清理，以免機組運轉時(shí)發(fā)生意外危險。

(7)環(huán)境溫度低于5℃時(shí)應給機組加熱。

(8)電壓、頻率(轉速)達到規定要求并穩定運行后方可供電。

(9)當機組出現油壓低、水溫高、轉速高、電壓異常等故障時(shí)，應能自動(dòng)或手動(dòng)停機。

(10)當出現轉速過(guò)高(飛車(chē))或其他有可能發(fā)生人身事故或設備危險情況時(shí)，應立即切斷油路和進(jìn)氣路，緊急停機。

2.6 防雷接地

雷電過(guò)電壓會(huì )產(chǎn)生直擊雷、感應雷、線(xiàn)路來(lái)波和地電位反擊，會(huì )造成電磁污染、電磁干擾、設備損壞和系統崩潰等嚴重后果，所以必須做好各項防雷接地措施。

(1)一個(gè)交流供電系統中應考慮多級避雷措施。

(2)基站內應在交流引入側安裝浪涌抑制器和防雷開(kāi)關(guān)。

(3)直流供電系統的整流器、控制器應安裝避雷器;集中監控系統設備本身也應采用防雷裝置。

(4)定期測量接地電阻值(非濕地)，并做好記錄。

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

(6)對遭受雷擊的局站應迅速查明原因，并采取相應措施解決。

(7)保護地線(xiàn)應選用黃綠雙色相間的塑料絕緣銅芯導線(xiàn)。

(8)保護地線(xiàn)上嚴禁接頭，嚴禁加裝熔斷器或開(kāi)關(guān)。

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

(10)通信設備到用戶(hù)接地排的距離不應超過(guò)30 m，且越短越好。當超過(guò)30 m時(shí)，應要求用戶(hù)重新就近設置接地排。

2.7 集中監控

(1)集中監控是觀(guān)察眾多局站的“眼睛”，應具備快速修復的能力，系統軟件應具有較強的抗誤操作性能。

(2)監控系統應有自診斷功能，隨時(shí)了解系統內各部分的運行情況，能夠對故障及時(shí)反應。

(3)非專(zhuān)線(xiàn)方式，通過(guò)撥號進(jìn)入監控主機用的號碼資源不對外公開(kāi)。

(4)監控系統使用的計算機系統應具備防病毒和網(wǎng)絡(luò )攻擊等系統保護。

(5)根據不同的權限，設置不同的密碼。

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)”電源割接保險法

在日常維護管理中，通信電源割接經(jīng)常發(fā)生。有時(shí)可能因為標簽或其他的錯誤，在設備下電時(shí)停錯了電，造成人為的停電事故。對此，可采用“零電流+電吹風(fēng)”電源割接保險法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

首先，測試“零電流”。將要下電的設備關(guān)閉，用鉗型電流表在配電柜的開(kāi)關(guān)處測量電流是否約為“0”，如果不為“0”，則應懷疑該開(kāi)關(guān)可能不是該設備的開(kāi)關(guān)。

其次，用“電吹風(fēng)測量法”。在即將下電的設備上，測試完“零電流”后，再接入電吹風(fēng)，做開(kāi)/關(guān)電吹風(fēng)實(shí)驗的同時(shí)，用鉗型電流表在設備側的開(kāi)關(guān)處測量電流變化：電吹風(fēng)開(kāi)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：如果割接直流設備，則備用直流電吹風(fēng))。

這種方法的保險系數較大。

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，即在專(zhuān)用空調等供水比較集中的區域內，攔截一圈約10 cm高的防水壩，并內設多個(gè)過(guò)濾地漏。

(2)水路增加“護套”法。因為水管內有很高的水壓，一旦閥門(mén)、接口或管路噴水，將沖出“防水壩”，若噴向設備，就會(huì )造成事故。因此，應在幾乎所有的水路中增加“護套”，防止漏水噴濺。在水路中纏繞護套，可使漏水流在防水壩內，避免了事故擴大。

3.3 線(xiàn)纜標簽規范法

通信電源專(zhuān)業(yè)和傳輸、數據、交換等專(zhuān)業(yè)涉及的線(xiàn)纜和開(kāi)關(guān)較多，如果沒(méi)有統一的線(xiàn)纜標簽規范，則在顏色、格式、內容等多方面容易混淆和引起停錯電事故。為此，我們制定了線(xiàn)纜標簽規范。

例如，由華瑞公司負責施工的華為公司的設備，其網(wǎng)絡(luò )邏輯名為SCP 7，設備電源引自機房第2號交流(AC)分配柜/第3排第6號開(kāi)關(guān)，該設備位于機房?jì)鹊贏(yíng)排第4列(此路電源為該設備第2路電源)。www.dqjsw.com.cn

其電纜標簽格式如下：

華瑞-華為-SCP7

AC2/3.6-A4/2

3.4 監控數據共享法

現在，已經(jīng)有很多局(站)安裝了集中監控系統，并安排了值班人員24 h監控。但有些地方監控系統中強大的數據報表功能并沒(méi)有被有效利用，有的地方每天只做一些簡(jiǎn)單的通知、觀(guān)察、操作以及簡(jiǎn)單的值班記錄。

筆者認為，應建立監控數據分析共享機制，多做一些設備性能分析，減少值班記錄內容。首先，值班人員應將當天各主要局(站)的重要數據或截圖進(jìn)行匯總;其次，將匯總的數據在每天早上上班前發(fā)送到郵箱，供各分管班組長(cháng)、主任或經(jīng)理等人共同對數據進(jìn)行分析，共同查找或處理設備隱患，并能對各班組的維護程度進(jìn)行監督。

4、小結

高頻逆變電源專(zhuān)業(yè)分管設備眾多，責任重大，越來(lái)越受到領(lǐng)導和業(yè)界的重視。因此，進(jìn)一步提高通信電源的安全可靠性，提高預警、預檢、預修的能力，降低故障率，是今后工作的重點(diǎn)和努力的方向。