(丽水刘松荣)动力维护-开关电源维护经验交流

开关电源维护经验交流刘松荣（丽水联通分公司邮编：323000）【摘要】信行业中，人们通常把电源设备比喻为通信系统的“心脏”，这充分证明了通信电源在通信系统中所处地位的重要性。随着近年来通信业的飞速发展，对通信供电的质量的稳定性、可靠性及维护提出了更高的要求，通信电源系统运行质量的好坏直接关系到通信网的运行质量和通信安全，供电出现问题轻则影响通话和信息传递质量，重则中断通信，导致通信系统全阻，给社会带来不良影响，给企业造成巨大的经济损失。因而在通信网运行维护管理上，应对电源专业管理和维护人员在确保通信供电安全上提出更高的要求，电源维护人员应对电源指标作及隐患进行分析及时提出确保通信供电安全和电源设备稳定、可靠运行的措施和解决手段。【关键词】亚澳开关电源动力源开关电源温补系数充电限流丽水市目前在网运行的开关电源设备主要有动力源开关电源及亚澳开关电源以及交换局在用的艾默生（华为）开关电源。以下以我在动力中心维护电源工作中总结的经验来谈谈这几种品牌的开关电源在维护中及故障处理中应注意的几点问题。一、亚澳电源维护案例分析亚澳开关电源是最早进入浙江联通的基站开关电源之一，因此丽水早期基站全部均采用亚澳开关电源。亚澳开关电源在丽水主要有两类产品，分别为3024和3324，由于其大多为上个世纪90年代的产品，采用国外（澳大利亚）技术，其产品设计与目前在用的其它国内开关电源产品有着较大的区别。主要表现在以下几个方面：系统电压采样，下电控制方式，模块控制方式以及监控单元无电源开关等。正是因为其设计的不一样，加上全省亚澳电源基本已过保修期，厂家支撑力度有所下降，培训学习机会较少。维护中若对此开关电源不了解，以常规电源（国内其它电源：如动力源、华为）的维护方式对其进行维护极易因维护操作不当引起基站开关电源下电。以下便对几个容易引起开关电源下电的例子来介绍其在维护中应注意的事项。1、由于更换电池而导致开关电源二次下电下电，而一次下电却正常此情况主要发生在亚澳3324电源上（小模块的新亚澳开关电源），主要表现情况为在更换落后电池时当断开电源极柱联接条的瞬间电池一二次下电即同时下电。这让人不禁要问更换电池不是基站电源维护中常有的事情吗？为何会引起开关电源下电呢。这主要与此类开关电源下电设计有关，下电继电器最电源来自蓄电池，蓄电池与电源不仅通过熔丝与系统相连，且是通过二次下电继电器与一次下电继电器相连，再通过一次下电继电器与整流模块母排相连。一次下电继电器取用监控单元电源（监控单元电源来自整流器母排电源），二次下电继电器采用电池电源。原意为：市电停电后电源经二次下电继电器过一次下电继电器给一、二次下电设备负载供电。当系统电压下降至下电电压后脱离一次下电继电器，而停止对一次下电设备供电。由于亚澳3324开关电源一、二次下电触点采用继电器的常开触点，即在非工作状态时（继电器线圈未供电）继电器常开触点处于断开状态，一、二次下电通路不通；当继电器处于工作状态时（继电器线圈受电）时常开角点处于吸合状态，一、二次下电通路处于导通状态。因为二下电继电器的供电来源于电池供电，当电源在维护过程中电池组织处于开路状态，因而导致继电器线圈因无驱动电压而导致二次下电处于开路状态，一次下电反倒正常（因为母排电压始终存在）从而导致基站设备掉电退服。因此故障主要发生设备在电池更换过程中或电池联接线被盗，电池组两组织均脱离的情况下。2、更换监控单元引起的开关电源一二次下电这也主要发生在3324这类开关电源设备中。在前面我们已经讲到3324开关电源下电通路是接在继电器的常开通路上，因此作为继电器驱动电源来源的监控单元一旦出现掉电情况势必引起继电器失去驱动电源。防止措施：因此在更换监控单元的同时必须将开关电源的电池旁路合上，否则必引起基站下电，导致基站设备掉电退服。此外由于亚澳开关电源的监控单元众多接口是一样的。如：电池电流与负载电流所以各类传感器的线必须作好标志（设备本无标识）以免错乱，造成开关电源下电。也许又有人会问信号线插错不就是会引起数据显示不正常嘛，何以会引起电源下电呢。以下便以一例因传感器信号线插错而造成的基站中断情况来说说信号线错插而造成的危害。3、因电池电流与负载电流传感器信号线错用而造成的系统退服情况为什么传感器的信号线错插会造成系统下电呢？在亚澳开关电源中，由于负载电流传感器接口与电池电流传感器接口均为一样，故在维护中容易发生信号线错插的情况。在电源系统中为保护电池不因大电流过充而造成电池膨胀、失水，特在电源系统中设置了一项充电限流值。而调整系统充电的限流方法最终是通过调整系统电压（即通过调整整流模块输出）的形式来达到的。因此当电池电流与负载电流传感器信号线错用时，监控单元采集到的电池电流实际上是系统的负载电流，而负载电池实际是电池电流。故一旦负载电流大于系统充电限流值时系统便会因充电限流对整流模块不输出控制而造成开关电源下电，导致设备掉电退服。如系统负载电流为60A，而限流值50A时系统时，（此时监控单元认为电池电流即为60A）为保证将电池电流限流在50A，势必开始调低电压，而负载电流反因电压降低而增大，系统则持续调低电压。最终整流模块会停止输出，系统则处于电池放电状态。最终电池在放电状态下电池电压下降至下电电压而造成系统下电，设备退服。但此时会因下电后负载电流减少，如一次下电后，负载仅有传输及监控等设备。负载电流往往小于10A，大大小于限流值50A，故此时模块开始对电池进行大电流充电（因为此时电池电流为负载电流，无法检测真正的电池电流，电池极易因大电流充电而失水、膨胀）电压开始上升。当电池电压上升至下电继电器吸合条件（通过电压来判断是否吸合，部分开关电源设备为52V，部分开关电源则是以下电电压的10%+下电电压）下电继电器吸合。负载加载此时系统检测的电池电流又会变成60A，系统又开始限流。就这样系统会周而复始的不断上电，下电。最终导致系统频繁中断，甚至是电池报废（电池寿命是以电池充放电次数计算的）。此情况大多发生在亚澳3024系统新装或监控单元更换后。负载电流与电池电流信号线搞错的情况下发生。若是负载电流比电池限流值略小的话，情况将更为隐蔽。因为市电正常时系统不会存在限流情况（负载电流小于限流值），但在市电停电后由于直流系统电压下降造成负载电流上升（恒功率设备，W=VI电压下降只有提高电流）必然造成负载电流大于充电限流值。造成系统因限流成掉电。由此反复充电中断。但在大部分维护人员对此类“故障”极易忽视，仅以开关电源不稳定作为借口，将此类“不稳定的开关电源更换至微基站中，由于微基站负载电流较小，大多数基站负载电池都在20A以下，小于充电限流值因此不会产生上述频繁中断的现象，但由于其，电流电压检测不正确，对电池寿命影响是很大的，应引起重视。此类情况同样可以生于其它品牌类型的开关电源中，只是由于亚澳开关电源两者接口一样，两个插口又在隔壁所以更容易发生。因此维护中对开关电源负载电流与电流输出是否正常应与检测均浮充电压设置同样重要。4、离线容量测试而造成系统输出过压由于亚澳开关电源3324下电采用常开式继电器，故当电池脱离开关电源后系统即下电。而采用常闭式继电器的3024开关电源则会产会何种情况呢。由于亚澳3024开关电源系统电压采样在电池熔丝的电池侧，并只采其中一组（一般为第一组）。当系统要离线容量测试或更换电池组1的电池时，必须把电压和开关电源脱离。一旦脱离系统电压采集点在电池熔丝的电池侧，此时系统采集的到电压就为0V，监控单元为保证系统浮充电压为53.5必然会调整整流模块输出。从而导致系统实际电压上升，最大可达60V（整流模块输出电压上限）。有人会问电池不是有充电限流嘛？电压怎么会上升呢？首先另外一组电池是处于满容量状态，因此当电压上升时充电电流相当小，不会产生限流作用。在如此高的电压下容易引起设备烧毁，蓄电池过充，造成基站设备及电池损坏。而对另外一组电池进行操作时却不会产生任何情况。这是因为系统电压采集点在电池组1上而电池组2则无采集点。通过上述分析我们可以看出原因主要是因为开关电源系统电压检测点不对，因此我们可以过通更改开关电源检测点来消除隐患。我们可以将开关电源的电压检测点从电源熔丝的电池侧改至母排侧从而消除电源隐患。5、因系统型号设置不对造成系统电池电流和负载电流显示错误码造成系统不充电由于同个厂家监控单元的通用性，造成不同系统型号的开关电源设置有所差异。以3024系统中HR-500和HR-300的开关电源来说其监控单是一样的。但若型号不选对的话。会造成系统电池电流与负载电流显示错误。这主是要两种开关电源由于容量不一样，所采用的传感器量程也是不一样的。主要是量程比不一样，典型的是100：1也有150：1的。因此在HR-300系统中若按默认值选用了HR-500的量程比，则会出现电池电流与负载电流与实际值偏大3分之1。从而导致电池充电限流起作用。以系统充电限流值50A计算系统实际充电电池只有50*0.33约等于16A，因此造成充电缓慢。甚至出现发电过程中因油机中途加油而造成开关电源下电。若在HR500系统中选用了HR300的量程则会引起电池过充，影响电池寿命。我们可以通过相加各整流模块的电流是否等于电池电流与负载电流之和（正常情况下电池电流无论正负与负载电流相当一定等于模块电流，如：模块电流为0，负载电流与电池电流刚好相等，两者相抵就是0）来判断传感器测量是否准确。6、亚澳开关电源模块更换过程中应注意的其它事项亚澳开关电源模块（3024系列）与其它模块有所区别主要表现为模块，仅要对监控单元进行设置，模块也须进行设置。并须设置相应的地址码，模块电压（应比监控单元设置的浮充电压高1V这样监控单元才可以模块进行控制）而在监控单元中还应设置模块个数。否则会出现在远程监控中心中如只设置三个模块，而实际有4个模块。则最后一个模块数据将无法读取。对模块地址设置也要与相应槽道对应，如模块处于第一个槽道则地址就应设置为1否则会出现模块通讯告警。模块安装也应按顺序安装，如有三个模块即相应安装位置就应是1-3，而不可以是2-4。否则模块会产生相应告警。正确设置模块地址，与模块个数等参数是消除监控系统中亚澳电源告警多的基本要求。二、动力源开关电源维护介绍：动力源开关电源是比亚澳开关电源晚得多推出的产品，其设计上及使用性能上都要比亚澳开关电池更符合中国国情。动力源开关电源由于系统电压采集点是系统母排，下电继电器也是采用常闭式，所以不会亚澳开关电源因对蓄电池和监控单元的操作引起系统掉电。并且其各种传咸器接都有汇接到直检板或交检测板上，接口样子也都不一样所以（若非传感器故障）不会出现充电限流造成系统下电。以下仅对动力源维护中须注意的几个事项作简单说明。1、动力源花屏（死机）及解决办法动力源开关电源主要有两类产品48/40和48/50，其中48/40为早期产品。在更换监控其监控单元易受外界电磁干扰造成系统花屏。如：雷电及动力监控系统的接入。这主是由于早期电源系统对电磁兼容性要求不高，未有光藕隔离造成系统对电源干扰抵抗不足造成。解决方式：即人为外加光藕隔离器。增强系统搞电磁干扰能力。2、模块无输出维护方法在系统维护中经常出现交流供电正常模块却无电流输出的情况。这我们就要分析，模块为何在供电正常的情况下无电源输出呢？主要有两个原因：1、模块本身硬件发生故障。2、监控单元因某种原因对模块进行控制，令其不输出（大多数开关电源模块限流均是受开关电源监控单元控制引起）。对于模块硬件故障引起的系统无输出，基本上更换新整流模块后即可恢复正常。但因监控单元引起的模块限流，不排除掉原因，而一味更换模块是得不偿失的。模块不输出的处理方法，首先要确定是整流模块硬件故障还是因监控单元引起。对于模块硬件故障通过替换法就可判断。即通过更换上好的整流模块模块观查其电源输出，若有电流有输出了，系统恢复正常了。则可判断为模块硬件故障引起。若反之，更换后依然无电流输出则须考滤其它因素。值得注意的是动力源早期系统48/40电源中对监控单元进行复位后所有模块将停止输出，待系统重启后2-10分钟才可使模块恢复输出。故在开关电源在无电池组接入的情况下（如容量测试、电池更换）禁止对开关电源进行操作。以下以几个案例来谈谈模块无输出的原因。2．1．因电流充电电流显示错误误造成系统限流，这也是在电源维护中经常了发生的。主要有1、因直流检测板故障造成电池电流显示错误。2、电池电流传感器故障造成电流显示错误。3、由于模块地址码错误或地址编码在模块编码范围外的模块控制线中断等。如模块设置数量为4个，而模块地址设置为5。此类故障主要发生在局房等大系统开关电源和早期开关电源模块须设置如华为开关电源和亚澳开关电源。如华为开关电源共有20块模块，其中第11块模块故障后须更换，在更换模块中脱离故障模块后其后面12-20号模块均停止输出。但究其原因是华为PS481000-2/100型开关电源的硬件设计所决定的：CSU与各模块之间的通讯逻辑上是422总线制，但从物理连接上是串接的。（华为PS482000-5/100型开关电源已经更改了硬件设计，不存在该问题）更换模块第11模块时要断开其交流输入空开，拔下交流插头，断开直流输出，断开通讯插头。当断开通讯插头后模块12-20与CSU的通讯就断开了。这时整流模块1~1基准电压为CSU设定电压（54V），而8、9、10的基准电压为模块设定电压（53.5V）。模块输出电流是根据输出电压来定的，哪个电压高哪个的输出电流就大，因此就出现了上述现象。故解决上述情况的应急措施可通过关闭监控单元，依靠模块之间的出厂设定电压输出电流（一般为53.5V）。2．2．因单一模块输出不限流造成其它模块无输出模块电压输出取决于监控单元的设置。若其中一块整流模块输出电压不受控制。将造成其它模块无电流输出，系统电压也会随着此模块抬升而抬升。如今年6月份龙泉沙溪基站共有三块模块，系统负载电流为22A，此时系统电压已上升至57V，模块仅有2号模块工作，检测监控单元设置数据设置无误。重启监控单元故障未消除，关闭2号模块后系统电压下降，1号3号模块开始分担负载有电流输出。遂更换2号模块，故障消除。三块模块输出电流分别为8A7A7A系统电压正常，系统恢复正常。三、电源维护中其它应注意的事项温度补偿、均充周期、充电限流对阀控电池的重要作用我们都知道，温度对电池的容量有一定的影响。当环境温度偏离标准温度而升高时，将使电池水份散失，加大了电液浓度；其次，电池温度高会加速合金腐蚀速度，长期处于这一环境中的电池板栅可因之而穿孔损坏，易使活性物质附着减弱而脱落。由此看出，环境温度的升高，虽使容量有所增加，但高温又使电池板栅腐蚀剧增，严重地阻碍着电极反应，降低了容量的增加。电池浮充电压由于环境温度变化，将引起参加反应的离子数、PbSO4溶解度、溶解速率等的变化，这些因素将会引起电池内阻的变化，从而导致浮充电压随之变化。如果阀控式密封蓄电池浮充电压过高或充电电流过大，会使正极的桥氧量增加，电池内部压力升高。在形成气泡的过程中，气压强力冲击PbQ2，使活性物质与板栅结合力变坏，甚至脱落。这样，不仅影响正负极活性物质的使用寿命，使电池的容量下降，而且使气阀开启次数增加，电池内部水份丧失，导致电池子化而不能使用。加之阔控密封电池结构上的严密封性，又无游离电液，导致它的散热条件比普通电池的散热条件更差。因而阔控密封电池对环境温度变化引起的过充或欠充就更为强烈和严重。解决办法如前所述，温度和浮充电压的变化