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开关电源基础 2013年4日 主要内容 开关电源概述开关电源系统架构开关电源的工作形态开关电源系统的维护与保养开关电源的故障应急处理 基本功能 整流AC DC电池管理及时地 用合适的电压 电流给电池充电 现代通信设备供电系统又称为通信电源系统 被誉为现代通信设备的 心脏 是一种为通信设备 如 交换机等 提供工作电源的直流输出电源系统 它的功能就是将输入交流电压变换成现代通信设备所需要的各种电压等级 并满足输出电流容量的直流电电源 开关电源原理 高水位侦测点 低水位侦测点 稳定量水流 水槽 水容器 水龙头 水开关 稳定量水流 A图 B图 目标要求 开关电源分类 组合开关电源 分立式开关电源 主要内容 开关电源概述开关电源系统架构开关电源的工作形态开关电源系统的维护与保养开关电源的故障应急处理 交流配电 整流模块 直流配电 BTS 传输设备 电池 监控模块 近端 远程监控接口 整流模块 整流模块 整流模块 整流模块 交流输入 直流输出 电池切离 负载切离 2 1系统电路架构 整流器单元 交流配电单元 控制单元 直流配电单元 AC DC 交流输入 蓄电池组 直流负载 C级防雷 交流分路 本机监测 232 AC DC 人机界面 电气走势 2 1系统电路架构 2 2交流配电 2 1 3 N PE排 退耦器 交流CPU 2 2交流配电 直流控制板 直流分路板 一次分路 电池熔丝 二次分路 直流防雷板 2 3直流配电 2 3直流配电 前面 后面 直流配电 LVDS蓄電池低壓保護電路 低电压隔离保护 LVDS 电路的目的是保护蓄电池 因为电池的过度放电会导致电池的永久损坏 如2V电池 其电压因放电而下降到1 8V之后就不能再放电了 否则就会使电池永久损坏 1 8V 24 43 2V 所以LVDS的电压限值可设在44V 如考虑电路部分负载的重要性 可采取分二次低压隔离切换 如选择电池电压 在46V时先关断一般性负载分路 到电池电压继降到44时再将其余重要负载分路关断 防止电池深度放电延长传输设备使用时间 OK 绿灯 交流输入正常 ALM 黄灯 限流及通信故障 FLT 红灯 整流器故障 1 4整流模块 1 4整流模块 整流模块基本电路原理框图 智能开关电源采用DKD31系列控制器 1 5监控单元 1 4监控单元 控制器的主要功能 主要功能a 运行信息 检测系统电池状态 故障状态 交流供电状态 模块状态 b 参数设置 交流参数 电池参数 系统参数 节能参数 c 控制输出 系统控制 分路控制 模块控制 干节点控制 d 告警记录 控制运行状态中发生的故障告警记录 e 系统配置 按订单技术要求出厂前进行系统配置操作 现场切勿操作 其它功能a 通过通信接口RS232与监控中心连接 实施遥测 遥信 遥控 b 通过干节点告警输出接口 将系统故障输出 c 当前告警显示系统当前故障状态 1 4监控单元 主要内容 开关电源概述开关电源系统架构开关电源的工作形态开关电源系统的维护与保养开关电源的故障应急处理 1 浮充 系统日常工作状态 补充电池的自放电具有温度补偿功能 电池组 75mv 范围 1V 2V单节电池的浮充电压约2 23 具体参见相关电池厂家提供的电池参数 系统工作形态 2 均充 系统特定条件下的工作状态 大电流对电池进行快速补充电 C10 2V单节电池的均充电压约2 35 具体参见相关电池厂家提供的电池参数 系统工作形态 3 电池测试 开始 当打开 电池测试 功能后 系统内整流器将直流电压输出降低 停止直流电流输出 电池为系统直流负载供电 放电 当放电时间 测试终止时间 或电池电压 测试终止电压 停止放电 充电 电池放电结束后 整流器输出 进入均充状态 结束 均充结束即电池测试结束 系统转入浮充状态 电池测试必须在专业人员的指导下进行 测试现场须有人员随时监测设备状况 系统工作形态 4 下电控制 软下电 控制器与直流控制板配合 结合直流接触器来实现具体功能 软件下电优先 硬下电 直流控制板与直流接触器可单独实现系统的硬件下电 对电池进行保护 维持重要负载较长时间的工作的一种措施 回差交流来电强吸 目的 控制方式 系统工作形态 5 限流 均充限流过载整流器输出限流交流欠压限流 系统工作形态 主要内容 开关电源概述开关电源系统架构开关电源的工作形态开关电源系统的维护与保养开关电源的故障应急处理 影响通信电源正常工作的环境因素 开关电源系统的维护与保养 28 监控体系维护 整流模块维护 蓄电池维护 配电设施维护 开关电源系统的维护与保养 监控体系维护 29 通信电源监控体系在电源系统维护中的作用能够实时监控通信电源设备的运行情况 及时提供电源设备的数据与状态 通信电源系统的维护必须充分利用电源系统中的监控体系的作用随着监控系统的可靠性和自动化程度越来越高 它们为集中监控管理 实现无人值守机房提供了较好的条件 如何使这些设备更稳定 更可靠地工作是我们今后面临的一个问题 同时也是更好地体现监控系统价值的关键 因此要对通信电源系统进行维护 就首先要对电源系统的监控体系进行维护 监控体系采样维护 30 监控传感器与采样电路的维护传感器是监控体系最容易损坏的部件 传感器的接线电路是最容易产生故障的电路 如 电热偶温度传感器 霍尔电流传感器 传感器的损坏或传感电路故障就会导致监测失败 引起监控体系发出错误信息或对此方面参数监测的瘫痪 严重的有可能影响整个电源系统 维护要点 1 安置在机柜外传感器 如 蓄电池温度传感器等 首先要安置合理 走线妥当 经常检查 避免机械碰撞而损坏传感器及接线 避免因雷击引起的突变磁场干扰而影响采样正确性 2 对监控体系显示数据要分析 发现有数据异常 首先要检查相应的传感器及采样电路是否正常 监控体系软件维护 监控软件的维护监控程序的正常运行是维护系统监控功能的关键 除了监控硬软件可靠性 采样侦测信号正确性等因素之外 在维护方面确保程序的正常运行主要取决于 1 设置参数的合理性合理设置参数也是对监控体系的正确操作 参数的合理性不仅是参数的逻辑合理 同时还包含参数对实际环境条件的合理 2 监控电路的干扰处理干扰是永远存在的 体系抵御干扰的能力是有限的 当体系将干扰抑制下去 系统正常运行 但当干扰强 干扰信号穿入监控体系中 造成监控波动乃至电源系统异常 停机等问题产生 对干扰引起的异常 如监控体系不能自动恢复的 要立即处理 使体系恢复正常 然后 根据体系记录的数据 研究分析 找出干扰源 并采取相应措施 来避免或减弱干扰的影响 监控体系告警通道维护 32 告警输出的维护体系发出告警 是体系在发挥作用 代我们找出系统问题 所以告警电路的维护就是要确保告警电路的畅通 告警输出方式 常见不畅通现象维护要点告警声峰鸣器故障或关断检查 试用干接点输出输出电路故障检查 试用 蓄电池保养及维护 33 蓄电池的保养维护重点 1 保证蓄电池及时充足电量 经常处在充电不足的蓄电池是严重影响使用寿命的 措施 利用三段式充电 提高充电效果 尽量在较短的时间内完成充电 2 保持蓄电池极板的活性 长时期蓄电池不通过大容量的充放电 蓄电池会活性降低 导致容量下降 措施 定期做蓄电池的放电测试 3 注意是蓄电池的环境温度 整流模块维护 34 均流反映整流模块运行品质的参数在常规条件下 每个整流模块输出电流变动在平均电流值的 2A或 3 之内 这是内部环路电路参数来调整每个单元所占之份额 一般而言 如有1 2个整流模块漂移 均流参数超出指标 多半可认为漂移的整流模块内电路上存在漂移组件 这也就是模块出现故障的前兆 必须加以特别的关注 如果有多个整流模块均流都未达要求 则很可能问题出在监控模块上 整流模块维护 35 风冷型整流模块因环境空气不断吹入模块中 对一般室内环境而言 整流模块就是长时间运行 所吹入的尘埃是不会影响模块运行的 但如处在尘埃特大的环境中 如基站环境 整流模块被吹入过量的尘埃 这会影响整流模块运行 需要加以除尘 请通知本公司 由本公司技服人员来现场除尘 请勿擅自打开模块外壳除尘 以免损坏模块 产品使用高电压 大容量电容 因此 当产品运行时 必须严密注意 尤其是 当产品运行时 请勿打开外壳 必须在关机5分钟后才能打开外壳 配电部件维护 36 空气开关 断路器维护定期检查系统配电的空气开关 断路器 熔丝是否正常 输出显示状态是否与实际相符 防雷装置的维护定期查看防雷装置是否损坏 接触是否良好 铜排维护检查铜排相连螺母是否已锁紧 铜排与铜排 铜排与开关 熔丝熔丝连接是否有松动 连接处温度是否有偏高 接插件维护检查模块与机柜之间的接插件 信号接插件是否接触良好 指示灯维护各指示灯是否正常显示 机房的关注 37 通信电源系统所处的环境对系统影响很大 尤其在系统发生故障后 往往要追查导致系统发生故障的客观环境原因 所以对系统所处的环境的关注 一方面可避免一些环境恶劣影响 减少系统故障 另一方面还可以为故障发生提供环境条件 以方便故障的解决 主要关注的项目 机房防雷 设施是否有符合机房防雷标准雷击 近期是否有雷击 有无设备被击坏 机房供电 交流电网供电是否存在尖峰波或存在过多的干扰 电压是否正常 机房环境 温 湿度是否正常 空调机是否正常 通风是否良好 蓄电池房的酸 氢气是否能及时排出 机房布局 布线 设备布局 交 直流线走线是否合理 机房接地 接地是否符合标准 地线是否有异常干扰 接地电阻是否达到要求 主要内容 开关电源概述开关电源系统架构开关电源的工作形态开关电源系统的维护与保养开关电源的故障应急处理 电源设备故障应急处理 原则 通信电源系统应急故障处理的核心 保障直流供电不间断 电源设备故障应急处理 交流部分 1 交流长时间停电或缺相处理措施 交流停电后 应该及时启用启动柴油发电机发电 电网缺相 如果电源系统具备缺相保护功能 应该使交流保护切换接触器强制接通 或直接向整流模块提供交流供电 电源设备故障应急处理 交流输入复接 单相模块 单相 三相 电源设备故障应急处理 交流部分 2 交流采样控制电路故障故障现象 交流采样控制电路故障后会导致交流输入切换电路失控 交流电无法直接提供给整流器采取措施 交流保护切换接触器强制接通 或直接向整流模块提供交流供电 电源设备故障应急处理 交流部分 3 交流接触器损坏 将交流引入线直接接到交流接触器输出侧 直接向整流模块供电 4 交流输入空气开关损坏 将交流引入线直接接到空气开关输出侧 直接向整流模块供电 电源设备故障应急处理 直流部分 1 电池接入接触器断开 电池不能正常接入充放电回路时 要将电池接入接触器两端用电缆短接 对于常闭功率触点的接触器 直流控制开关打至强制接通或拆除接触器控制端连线 电源设备故障应急处理 直流部分 2 电池下电 保护电路误控制故障现象 电池下电 保护电路误控制指接触器该保护断开时不断开 该吸合时不吸合 采取措施 对于具有强制吸合或断开控制功能的直流配电单元 可以直接利用强制功能 对于没有强制吸合断开功能的直流配电单元 应该切断下电 保护控制电路的供电 然后直接用电缆短接接触器或强制分离电池与电源系统的接入电缆 电源设备故障应急处理 直流部分 3 电池损坏电池损坏的结果是交流停电会直接导致直流供电中断 在电池更换之前 能采取的措施是作好交流供电保障 4 电池接入接触器不能正常断开强制分离电池与电源系统的接入电缆 在电池放亏前使电池得到保护 直流控制信号开关 电源设备故障应急处理 整流部分 1 所有整流器过压保护整流模块过压保护为不可自恢复故障 部标 整流模块过压保护一般有某一个模块输出过压造成 处理办法是 关掉所有模块 逐一开启模块 直到打开某一模块后再次发生模块过压保护 关掉该模块 重新开启其他模块 系统将会正常供电 有时 模块保护后 电池放电较深 只有等到电池充电基本充满后 才能按照以上方法来判定输出电压过高的模块 电源设备故障应急处理 整流部分 2 整流器输出容量低于负荷当多个整流器发生故障 剩余整流器不能提供足够的负荷电流 这时会伴随电池放电 到电池电压开始下降 整流器也会进入限流工作状态 直至回缩保护 处理措施是 切断部分负载 保证对重要设备的供电 紧急调用其他任何型号的同电压等级整流器 直接并接到系统直流回路上供电 电源设备故障应急处理 监控单元 1 监控单元管理功能混乱监控单元管理功能主要包括显示查询 电池均充 浮充转换 限流控制等 功能混乱紧急故障可能导致电池损坏 数据显示异常等 处理办法 复位监控单元 电源设备故障应急处理 监控单元 2 软件控制功能丧失监控单元软件 硬件发生故障时 可能会造成关机 电池下