分列式开关电源-范初祥

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分列式开关电源的维护

目录开关电源系统简介分列式开关电源相关维护技术指标监控菜单操作及参数设置介绍分列式开关电源的维护要点分列开关电源应急故障处理整流模块及蓄电池容量配置计算直流电源系统割接技术第一部分：开关电源系统简介通信电源系统介绍通信电源系统,被誉为现代通信网络设备的“心脏”，是一种为通信设备提供工作电源的系统。通信电源和传输设备、交换设备被称为通信系统三大主要设备。直流开关电源系统作为通信电源的一个重要组成部分，为直流负载提供稳定的不间断的直流电。它的功能就是将输入交流电压变换成通信设备所需要的各种直流电压等级，并提供满足负载电流容量的直流用电。目前常用的输出直流电压等级有-48V和+24V。通信电源系统的构成开关电源的基本概念什么是开关电源？

将交流电源通过电力电子开关器件的切换及磁性元器件的能量传递，从而将交流电变换为直流电的电源系统就是开关电源。开关电源的基本概念直流稳压电源的发展经历了三种不同的形式

1、线性电源、2、相控电源、3、开关电源。开关电源的基本概念1、线性电源是通过串联调整管可以连续控制的的一种电源，其功率调整管总是工作在放大区，流过的电流是连续的。优点：线路简单、干拢小、对输入电压或输出负载的变化响应很快，稳定压性能好，稳压精度高。缺点：当输入电压或输出负载变动时输出电压也会随之变动，即输出电压不可控。其功率调整管总是工作在放大区，功率损耗很大，效率低，发热严重。开关电源的基本概念2、相控电源是将交流电通过晶闸管整流滤波后提供直流电，通过改变晶闸管的导通相位角来控制输出电压的一种电源。优点：效率高；晶闸管的功率处理能力强，可组成大功率电源。缺点：工作频率低，响应较慢；采用工频变压器，滤波电容、电感，体积庞大，产生工频噪声；晶闸管整流电路功率因素较低，污染电网环境。开关电源的基本概念开关电源是将调整管工作在开关状态的一种电源。优点：工作频率高，调整管导通时压降小，关断时漏电流小，不消耗什么能量，动态响应速度快，从而大大提高了转换效率；不需要工频变压器，所需滤波电容、电感小，整机体积小、重量轻；开关电源的开关频率通常在20KHZ以上，超出人耳的听觉范围，没有令人心烦的噪声；采用有效的功率因素较正技术，可使功率因数达0.92以上，高的甚至可达到0.99。缺点：线路复杂；射频干拢和电磁干拢较大。开关电源的基本概念开关电源分类：1、从激励方式分：自激式和他激式2、按开关器件分：双极型晶体管、功率MOS管、IGBT、晶闸管开关电源。3、按控制方式分：脉宽调制（PWM）、脉频调制（PFM）、混合调制开关电源。4、按电路结构形式分：降压型、反向型、升压型、变压器型开关电源。5、按应用环境分：分立式、组合式、户外柜、壁挂式、抱杆式、嵌入式。

6、按系统结构分：组合式开关电源和分列式开关电源开关电源的基本概念组合式开关电源：将交直配电、整流与监控及防雷等功能单元组合在一个机柜进行设计安装的一种开关电源。分列式开关电源：将交、直流柜与整流柜进行分立设计安装，并可实行多机柜的并联工作，是一种安装在重要核心局楼内的大容量开关电源系统。要求其有更高的可靠性和安全性能。分列式与组合式开关电源分列式开关电源组合式开关电源分列式开关电源组成交流配电监控单元直流配电整流模块开关电源系統工作原理图DCOUT整流模块整流模块ACINACOUT交流配电整流模块直流配电电池组1电池组2AC1AC2监控单元监控中心电池低压隔离保护负载低压隔离保护开关电源基础知识直流开关电源系统的组成按其功能可分为交流配电单元、整流模块、直流配电单元与监控模块四个部分。开关电源基础知识交流配电单元可引入1路或2路三相交流电或单相交流电，经过机械/电气互锁，实现2路交流电之间的手动/自动切换，保证同一时间系统只使用一路交流电。各相电压最后经交流输出空开分配给整流模块或给其他交流设备供电。整流模块是直流开关电源的核心部分。每个整流模块并联工作在系统中，将输入的单相或三相交流电经AC/DC变换后输出稳定的直流电，然后通过正负母排汇集后送到直流配单元。开关电源基础知识直流配电单元将汇总后的直流电能通过不同规格的熔丝或空气开关分配给不同容量直流用电设备，同时给一组或二组蓄电池组充电。一旦交流停电，整流模块停止工作，由蓄电池组给负载设备提供不间断的直流电源。整套直流开关电源系统通过监控模块实现智能管理。监控模块采集交流配电单元、直流配电单元以及各个整流模块的信息，实时监控开关电源系统的运行状态。在监测系统状态过程中可发出控制信号，实现系统管理和电池管理。同时通过远程监控功能能够把系统的运行信息实时传送至后台监控中心。开关电源的构成监控模块直流配电屏

开关电源的构成监测交、直流配电及整流模块的工作状态。对电池充放电管理。对故障告警。故障诊断。对负载进行分路分配供电。类型：组合式，分列式。交流配电屏提供交流电给开关电源。提供其他交流用电设备的用电。对交流电进行滤波。对交流屏提供的交流电进行整流。整流器开关电源的核心部分是整流模块，其电路结构示意图如下：交流滤波整流PFC电路DC/DC转换电路直流二次滤波交流输入直流输出控制电路保护电路辅助电源控制电路过压欠压过温过流过压欠压直流一次滤波某整流模块电路图各部分电路功能介绍如下：输入滤波电路包括；低通滤波电路，浪涌吸收电路，作用；抑制电网高次谐波电流，共模/差模噪声，浪涌电压，射频干扰。整流电路

作用；将单相/三相交流电转变为脉动直流电功率因数校正电路作用；抑制输入电流中谐波成份，使输入电流接近正弦波，减少无功功率直流一次滤波电路作用；将PFC电路中因控制需要产生的锯齿波，尖峰，低频调制等噪声滤除。各部分电路功能介绍如下：DC/DC变换电路作用；将高压直流电源变换成所需的低压直流电源直流二次滤波电路作用；将DC/DC变换的PWM控制产生的锯齿波，尖峰，低频调制等噪声滤除。辅助电源电路作用；对控制电路，保护电路，通信显示电路供电保护电路作用；防止输入电压过高，输出过载，短路，过温等异常状况造成损坏第二部分：分列式开关电源相关维护技术指标开关电源技术指标参数1．交流输入电压、频率范围：频率：50Hz±5%

电压：单相三线制220V：允许变动范围为187～242V；三相五线制380V：允许变动范围为323～418V。开关电源技术指标参数2．使用环境：包括工作环境温度，储存温度，相对湿度，海拔高度等。其中海拔高度是一项需要注意的指标，对于海拔高于2000米以上地区，由于空气稀薄，其绝缘性能要下降，交流接触器等跳火严重。而电解电容等在常压下封装的器件，在低压下使用由于温升容易鼓账、爆裂。因此，设备要大幅降额使用。工作温度：O℃～40℃储存温度：-4O℃～+70℃相对湿度：≤90％（4O℃±2℃）大气压力：70～106kPa开关电源技术指标参数3．直流输出:

标称电压：-48V，24V；

额定电流：系统直流输出的总电流；

直流配电：路数，每路电流数。电源输出电压的可调范围为43～58V。浮充工作方式时直流输出电压的调整范围应为其标称值的95％～117％。均衡工作方式时直流输出电压的调整范围上限值应为其标称值的120％。开关电源技术指标参数4．效率:指整流设备在交流输入电压为额定值，直流输出电压为稳压上限值，输出电流为额定值，负载为纯电阻性时输出功率与输入功率之比。

η=U0*I0/Pi式中：U0—输出电压稳压上限值VI0—额定负载电流APi—整流设备交流输入有功功率W开关电源技术指标参数5．均流误差：

均流误差δ：

δi=（Ki-K）×100%，（i=1，2，…，N+1）

式中:K=ΣI/Σie，即系统输出电流总和与所有模块额定输出电流总和之比；

Ki=Ii/Iei,即模块输出电流与该模块额定输出

电流之比。在50%～100%的额定负载范围内，所有模块的均流误差δ不得超过±5%，开关电源技术指标参数6．电话衡重杂音：

整流设备输出的直流电压中的交流分量在300～3400Hz范围内的均方根值。不大于2mV.7．峰—峰值杂音电压：

整流设备输出的直流电压中交流分量在0～20MHz范围内的峰—峰值。不大于200mV。开关电源技术指标参数8．宽频带杂音电压：不大于100rnV（3.4～150kHz）；不大于30mV（0.15～30MHz）整流设备输出的直流电压中交流分量在3.4KHz～30MHz范围内的有效值。9．离散频率杂音电压：不大于5mV（3.4～150kHz）；不大于3mV（150～200kHz）；不大于2mV（200～500kHz）；不大于11mV（0.5～30kHz）。整流设备输出的直流电压中交流分量在各个频段的准峰值。开关电源技术指标参数10．稳压精度：不大于|±1%|。稳压精度就是稳压偏差，它指在额定输入电压下取50%负载电流时输出电压整定值U0与输入交流电压、输出负载电流分别变化时，输出电压变化的最大值和最小值U。开关电源技术指标参数11．功率因数：0.90以上功率因数是在交流输入电压为额定值，直流输出电压为稳压上限值，输出电流为额定值时测量的。交流输入有功功率与交流输入视在功率之比。式中：Pi—整流设备交流输入功率（W）

Ui—三相线电压（V）

Ii—三相线电流（A）开关电源功率因数不为1的主要原因是电容引起。不进行功率因数校正时为0.6左右;加无源功率因数校正时为0.90左右;加有源功率因数校正时可达0.99;开关电源技术指标参数12．绝缘电阻：

指在正常大气压条件下，环境温度为28～30℃，相对湿度90%，实验电压为500V时，整流器主回路的交流部分和直流部分对地以及交流部分对直流部分的绝缘电阻，一般规定不能低于2MΩ13．绝缘强度：

也称介电强度，或简称“耐压”，入网要求如下：

①交流部分对地，以及交流部分对直流部分应能承受1500V50Hz，1min，无击穿，无飞弧，漏电小于30mA。

②

直流部分对地，应能承受500V50Hz，1min，无击穿，无飞弧，漏电小于30mA。

（做此试验时要摘去防雷，做直流对地时要B取走模块）

第三部分：监控菜单操作及参数设置介绍参数设置的意义意义：动力配套设备的长期稳定可靠的运行是保障通信安全的基础，为了加强动力系统运维管理，必须对动力配套设备的运行参数进行标准化配置，以保障通信设备稳定可靠运行。依据

中国移动通信集团《中国移动通信电源空调维护规程2008年版》《中国移动福建公司核心局楼动力配套网络维护管理规定》《中国移动福建公司核心局楼动力专业维护标准化手册V2.0》《中国移动福建公司监控数据配置规范》

适合范围：核心机房（用于放置省级干线层设备的机房）

重要局站仅次于核心机房的重要动力设备（用于放置重要传输设备）

核心机房开关电源重要参数的设置核心机房开关电源重要参数的设置厂家艾默生珠江中达设置参数设置默认值设置默认值设置默认值电池参数（正常充电状态下）单体电池俘充过压告警2.322.322.32单体电池均充过压告警2．402．402．40单体电池欠压告警2.102.102.10系统浮充电压52.5—54.552.5—54.552.5—54.5系统均充电压单体电压设置在2.28-2.32单体电压设置在2.28-2.32单体电压设置在2.28-2.32中达MCS6000电源参数的设置中达MCS6000电源参数的设置除了在监控模块或菜单主页中，有下列5个菜单按钮中包括了系统中绝大多数的参数，通过这些菜单可直接进入相关联的项目：模块菜单，包括所有与整流模块相关的参数以及输出电流和每个模块的温度侦测；电池菜单，所有属于电池方面的参数都包含在其中；记录菜单，储存了所有最近100条的告警信息（包括告警数据和时间）。

+键、-键，包括所有系统参数菜单，同时针对每一项设定利用加和减键来修改设定值。回车键，对任何一项可修改的参数，按回车键后才能进行修改动作。同时，修改结束后再按一次回车键确认中达MCS6000电源参数的设置

设置参数设置默认值交流参数交流过压告警点（V）430交流欠压告警点（V）330交流过频告警点（Hz）52交流欠频告警点（Hz）48直流参数直流过压告警点（V）56.8直流欠压告警点（V）48直流低压告警点（V）45电池过温点（℃）35电池组过压（V）56.8电池组欠压（V）48电池参数单体电池浮充过压告警（V）2．32单体电池均充过压告警（V）2．40单体电池欠压告警（V）2．10V（若电池组电压低于正常浮充电压52V，屏蔽该告警，同时将告警点调整为1.80）中达MCS6000电源参数的设置参数描述范围默认值系统菜单环境温度告警值环境温度告警标准30-99°C55°C高压告警值系统输出电压过高的极限值52-66V57.5V低压告警值系统输出电压过低的极限值40-54V45.0V系统功能选择系统的功能UPS/待機UPSSMR数量设定系统中整流模块SMR的数量0-1001电池数量系统中电池模组的数量1or21日期当前系统的日期中达MCS6000电源参数的设置辅助单元的子菜单描述范围默认值交流三相菜单（三相交流控制器开启状态）3phAC高压告警值交流高压告警384-545V480V3phAC低压告警值交流低压告警242-467V300V3phAC高频告警值频率过高告警50-65Hz55Hz3phAC低频告警值频率过低告警40-60Hz45Hz3phAC电流满量程满载时交流输入额定值10-600A200A中达MCS6000电源参数的设置电池菜单描述范围默认值电池放电告警值电池放电告警限值44-52V46.0V放电电流差异电池模块中电池间放电电流差异告警5-99A20A电池温度告警值电池过温告警限值30to90°C40°C电池标称值电池A-h额定值20to9999AH温度补偿系数电池温度系数0-6mV/°C/cell0mV单体电池数量电池模块中单个电池的数量22-4624电池限电流Vb<Vdd电池放电电流限值

Vb<Vdd5-999A50A中达MCS6000电源参数的设置Vdd设定电池过放电电压极限值40-47V45.0V电池限电流Vb<VFL电池充电电流限值

Vdd&VFL5-999A50A系统浮充电压系统浮充电压

(Vfl)48-58V54.5V均充功能设定开/关均充功能On/OffOn电池限电流Vb>VFL均充状态的电池充电电流限值

Vb>VFL5-999A50A系统均充电压设定系统均充电压(Veq)50-61V56.0V电压启动均充开/关

均充开始放电电压On/Off启动电压设定均充的放电电压极限值44-50V48.0V容量启动均充电池放电触发按钮

开/关On/Off启动容量设定均充状态电荷损耗极限值5-999AH15AH均充结束电流均充结束电流

Ibat<EQEnd1-2000A5A均充持续时间均充持续时间3-48h20h均充周期均充周期0-52Wk12Wk手动开始/停止均充手动均充

开始/停止锁定状态中达MCS6000电源参数的设置整流模块菜单SMR高压告警值SMR电压过高告警52-65V56.0VSMR低压告警值SMR电压过低告警44-54V48.0VSMR高压关机SMR高压关机54-66V57.5VSMR限流SMR限流5-130A130A第四部分：分列式开关电源的维护要点分列式开关电源的维护要点开关电源电源维护周期项目（维护规程内容）月：1.检查告警指示、显示功能。2.接地保护检查。3.测量直流熔断器压降或温升。4.检查继电器、断路器、风扇是否正常。5.负载均分性能。6.清洁设备。年：测试谐波电流、功率因数。分列式开关电源的维护要点开关电源系统维护检查项目：参数设置：根据规程面板情况：是否正常负载情况：是否过载，80%的电源负载模块工作情况：均流、满足需求负载分路：电流、熔丝是否温度正常防雷与接地是否正常各交直流连线是否紧固，触点温度是否紧固压降是否正常，全程供电回路压降<3V输出直流杂音电压是否正常<2mV设备是否超年限工作是否卫生整洁分列式开关电源的维护要点日常维护内容：1、清洁设备：对于粉尘易堆积的地方，如进排通风滤网、风道周围、机柜顶部、机房墙角等需重点进行检查和清扫。对模块风扇、风道档板、滤尘网进行清扫或清洗。2、检查告警信号：检查和核对设备实告警和历史告警记录，及时排查处理故障，减少故障历时。分列式开关电源的维护要点3、输入交流电源检测：用万用表的电力质量分析仪测量，交流220V：187V~242V，交流380V：323V~418V，三相不平衡度低于4%，频率50Hz±5%，零地（N-GND）之间电压不超过15V。分列式开关电源的维护要点4、运行参数设定检查：对不符合要求的参数进行重新设定，如高低压告警值、整流模块限流值、均浮充电压设定、蓄电池管理等各项参数进行检查设定。5、系统均流检查：通过监控单元或整流模块输出电流显示值，计算系统均流不平衡度，要求不大于5%。不符时可调整流模块中的电压调节电位器或修改参数。分列式开关电源的维护要点6、输出直流电压检查：模块电压、母排电压、监控显示电压与实际测量偏差小于0.2V，模块显示电流与实际测量偏差小于1A；用示波器或杂音计测量输出杂音电压，衡重杂音不大于2MV，峰-峰值杂音不大于200MV。（测量时要求将蓄电池与系统分离，影响供电安全，必要时检测）。分列式开关电源的维护要点7、机架连接点压降与温升测量：用万用表和点温计检查系统压降及熔丝、电缆、接头温升情况。1000A系统以下节点压降每百安培小于5MV，1000A系统以上节点压降每百安培小于3MV，接头温升不超过70度。分列式开关电源的维护要点8、内外部分线缆连接检查：检查连接器件是否连接良好，线缆是否被金属件挤压变形，有无局部过热或老化现象，核对线路压降是不符合要求，一般低于0.5V。9、断路器、开关、熔丝检查：用钳开电流表检查交直流负载电流，检查断路器、开关、熔丝有无发热变形、接点有无发黑、接点附近电缆有无老化、皲裂等，及时排查各种安全隐患分列式开关电源的维护要点10、检查交直流配电屏参数设置：根据规程面板情况：是否正常负载情况：是否过载防雷与接地是否正常连线是否紧固，触点温度是否紧固电流是否正常，空开温度是否正常设备是否超年限工作是否卫生整洁第五部分：分列开关电源应急故障处理处理故障三部曲一、察看告警内容提示当产生故障声光告警时，首先检查监控模块的显示信息，对照故障表，明白提示的告警信息是什么二、确定核实故障核实故障是否非电源本身问题，如：熔丝断、市电异常等是否为监控误设置误告警接线问题三、处理能自行处理的自行处理，不能自行处理的电话通知服务工程师（最好现场电话通知，描述详细，现场电话通知便于服务工程师了解掌握更详细的信息，能及时处理。交流配电应急处理将系統与仍然存在安全隐患的交流电切离就近将相电(发电机供电)直接給SMR供电直流配电应急处理局部负载短路的处理将与此负载相连的熔丝断开关﹐查找短路原因﹐直到完成故障处理后﹐接上负载熔丝配电短路的处理维护人员误操作﹑不可抗拒的自然灾害采用紧急切离蓄电池切离交流配电利用电池或SMR单独供电高压关机造成恢复监控的高压关机闭锁重新开启SMR短路造成(瞬间短路可以自动恢复)必须重新启动SMR全部损坏就近调用SMRSMR故障应急处理监控模块故障影响直流供电安全时只需关掉监控模块。此时应注意电池的管理和维护。监控模块故障应急处理紧急故障处理基本原则：维持系统直流供电不中断交流配电不可恢复性的损坏直流负载或直流配电发生短路整流模块全部故障直流过压造成SMR闭锁等监控模块失控造成关机应急故障处理流程故障处理流程：–消音–故障信息查询并记录（要全面，包括模块、面板指示灯及各种运行信息等）–故障分析、分类–故障处理（注意安全，换板插口顺序、做标记等）–核实。日常维护与应急处理：详见日常维护指导书等具体案例：详见用户手册、案例集第六部分：蓄电池容量与整流模块配置计算蓄电池容量配置1、蓄电池容量配置依据

对于给通信设备供电的蓄电池来说，合理的配置蓄电池容量是非常重要的。容量偏小不能满足通信设备在停电较长的情况下正常供电，影响正常通信；容量太大不仅是一种浪费，也会影响蓄电池的寿命，所以要合理选择蓄电池的容量。选择蓄电池容量主要是根据负载电流、蓄电池的效率、停电时间长短和频繁程度以及扩容情况来决定。可根据下列公式来进行蓄电池容量的选择：C=[（负载电流＋备用负载电流）×10]÷蓄电池效率×A。式中C代表蓄电池容量，A表示所需放电时间的加权系数＝所需放电时间（小时）÷10。蓄电池容量配置2、蓄电池配置举例说明

举例说明如下：有一移动交换机房满负荷电流为500A，传输设备工作电流为100A，其它所需电流为20A。停电后需保证4小时供电。计算所需