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长沙ZXDU3000 V2 0 分立式开关电源故障分析报告 2011年7月20日 故障现象 2011年7月5日16时01分 湖南长沙移动东风路机房 中兴通讯ZXDU3000 V2 0 直流配电柜监控单板故障 显示 负载电压为0V 负载电流为0A 蓄电池电流为0A 电源系统监控界面显示告警 蓄电池电压过低 蓄电池1路熔丝断 蓄电池2路熔丝断 并将告警上送动环监控 由于负载电流检测为0A 触发系统限流保护 整流模块输出电流限流至30A ZXDU3000 V2 0 系统配置的30台整流模块合计输出900A 不能完全满足1400A负载的需求 蓄电池开始放电 原因分析 1 1 ZXDU3000 V2 0 系统构成主要有四部分 交流配电单元 整流器组 直流配电单元和监控单元 监控单元包括交流监控单元 整流器机内监控 直流监控单元 包括DCMU单板和DLY液晶显示板 和集中监控单元 简称CSU 及后台监控系统 系统工作原理框图如下所示 原因分析 2 2 根据现场直流配电屏模拟量检测全部为0的现象 初步判断直流配电屏监控单元的DCMU单板故障 更换DCMU单板后 系统恢复正常 确定为DCMU单板故障 原因分析 3 3 DCMU单板上的电源模块DC DC4812为模拟量检测电路提供 12V电源 来自直流配电单元的负载电压 负载电流和蓄电池电流等模拟量经过检测电路转换之后 送给A D转换器进行转换 转换之后的结果送给CPU进行处理 模拟量检测电路原理框图如下 原因分析 4 4 对故障DCMU单板上的DC DC4812电源模块进行检测 12V输出均为0V 检测点见左图所示 TP5与TP6之间电压为0V TP5为 12V测试点 TP6为GND测试点 TP7为 12V测试点 TP5与TP6之间电压为0V 原因分析 5 5 电源模块DC DC4812输出为0V时 模拟量检测电路和A D转换器中的电源均为0V 不能正常工作 导致直流配电屏模拟量检测全部为0的现象 对电源模块DC DC4812进行检测 电源模块的输入输出端均无短路或开路现象 初步认定由于模块内部电阻老化 导致模块工作异常 原因分析 6 6 ZXDU3000 V2 0 系统中 为保证系统可靠运行 100A整流模块的限流点采用软件自动管理 核心思路为四条 整流模块可以限流 监控模块可以限流 监控模块正常时以监控模块为主 整流模块限流范围为 30 110 A 计算公式如下 因为ZXDU3000 V2 0 限流点设定范围是 30 110 A 27A限流点低于设定范围下限 所以整流模块保持30A限流输出 30台整流器共计输出900A电流 此时负载电流1400A 蓄电池组以500A电流放电 整流模块限流点 负载总电流 电池总容量 充电比率 运行的整流模块数目 其中 运行的整流模块数目指与CSU通讯正常的整流模块个数 1 DCMU单板正常时负载电流 1400A蓄电池容量 4000AH蓄电池两组充电比率 0 1投入运行的整流器模块个数 30台整流模块限流点 1400 8000 0 1 30 73A 2 DCMU单板故障时负载电流 0A蓄电池容量 4000AH蓄电池两组充电比率 0 1投入运行的整流模块个数 30台整流模块限流点 0 8000 0 1 30 27A 要对上述分析进行确认 还可以对故障现象进行模拟和复现 目的有二 一是确认DCMU单板是否故障 二是确认DC DC4812电源模块是否故障 模拟测试基本思路如下 故障复现 1 基本思路 2011年7月20日 在中兴深圳总部的电源产品实验室进行模拟测试 复现故障现象 模拟测试系统如下 故障复现 2 系统配置 故障复现 3 系统配置 投入运行整流模块个数 3台 阻性负载 110A 蓄电池一组 容量1000AH 充电比率 0 1 故障复现 4 正常DCMU单板 1 正常DCMU单板测试DCMU单板上DC DC4812电源模块输出电压如下 直流配电屏监控单元界面显示如图 根据整流模块限流点计算公式 整流器限流点 110A 1000 0 1 3 70A 查看CSU界面 整流模块限流值与计算值一致 如下图 故障复现 5 正常DCMU单板 故障复现 6 故障DCMU单板 2 故障DCMU单板测试DCMU单板上的DC DC4812电源模块的输出电压如下图 故障复现 7 故障DCMU单板 直流配电屏监控单元界面显示如图 同时出现如下图的告警 后台告警同时出现 根据整流模块限流点计算公式 整流器限流点 0A 1000 0 1 3 33A查看CSU界面 整流模块限流值如右图 故障复现 8 故障DCMU单板 故障复现 9 正常DCMU单板模拟故障 3 在正常DCMU单板上模拟DC DC4812电源模块故障 在电源模块 12V输出各串接一个单刀双掷的开关 开关打到右边时 电源模块输出端正常 打到左边时 电源模块输出端短路到GND 故障复现 10 正常DCMU单板模拟故障 单刀双掷开关打到右边时 电源模块正常输出 12V 故障复现 11 正常DCMU单板模拟故障 单刀双掷开关打到左边时 电源模块 12V输出端子输出均为0V 1 更换故障的直流配电柜监控单板 彻底解决问题 2 现场可通过下面三种方法临时增大整流器限流点 提高整流器的输出能力 避免蓄电池放电 1 拔出CSU 集中监控单元 逐台设置 增大 整流器限流点 2 不需拔出CSU 手动更改 增大 电池组容量 以增大整流器限流点 3 不需拔出CSU 手动更改 增大 电池组充电电流比率 以增大整流器限流点 解决措施 1 DC DC4812电源模块故障的产生原因没有最终确认 中兴公司正在与供货商联系 同时准备对单板返修情况进行统计分析 确认电源模块损坏的故障率和是否批次问题 2 分立式开关电源某些元器件老化 会出现温度变高或板件输出逐渐异常现象 可通过热成像仪 万用表等提前预判 同时通过对动力环境监控系统的历史数据和告警信息进行分析 也可以提前预判 但具体情况方法和指标中兴公司还在准备 3 整流模块的限流思路主要有三种 一是100 二是50 三是30 目前主要选择30 实际可以根据模块带满载能力 蓄电池大电流充电能力 开关电源负载电流 工作整流模块数量 不包括冷备份整流模块 系统可靠性等实际情况分析 其它问题 预检预判案例 1 某开关电源大部分整流模块出风侧内部