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谈—48V直流UPS通信电源系统在广电网络核心机房的应用

 谈—48V直流UPS通信电源系统在广电网络核心机房的应用


        随着三网融合进程的逐步推迸,广电网络正在从单向网往双向网迈进。承载着电视、通信、数据处理、交换、传输的巨大信息量的设备被广泛运用在各广电网络的前端机房,承担这些重要设备供电的-48V DCUPS通信电源也随之迸人广电网络机房,一旦该电源出现停电故障,不但会造成经济损失,还有可能造成不良的社会影响,其后果不堪设想。因此,该设备的日常维护、故障处理一直是维护人员重中之重的首要任务。  
  1 基本组成原理  
  1.1 结构组成  
  从结构上看,目前-48VDCUPS中/大型组合电源系统大都采用机架式模块化设计,因而结构紧凑,扩容方便,操作简单。该DCUPS系统的整个机架一般由直流配电模块、低压脱离模块、交流配电模块、监控模块和多个整流模块组成,如图1所示。多个独立的整流模块单元并联工作,采用均流技术,所有模块共同分担负载电流,一旦其中某个模块失效,其它模块再平均分担负载电流。即使出现单模块故障,也不会影响系统的正常工作,而且为修复提供了充分的时间。 
  1.2 功能原理  
  从电气性能上看,新一代-48V DCUPS通讯电源系统,大部采用有源功率因数校正、高频谐振变频技术,有的还采用了RTT一HF(谐振变频)专利技术,具有效率高、功率密度高,加上更全面的电源网管系统,特别是对蓄电池的智能化监测维护的实现,大大地提高了电源的安全性和可靠性。  
  (1)交流配电模块(ACD)  
  交流配电模块采用三相五线制交流输入,大中型重要机房交流配电模块采用ACUPS作为通信电源交流输入很有必要。该功能模块一般都具有进线过载及短路保护、整流器过载及短路的二重保护、交流输人防雷及告警等功能。对于每个整流模块的交流输入采用牢独配电控制,其大致原理如图2所示。 
  (2)直流配电模块(DCD)  
  直流配电模块将整流器输出的直流电输送到负载和电池。直流配电模块的保护装置有三种:小型空气开关(DCM)、熔断器(DCF)和混合型(DCFM)。任一熔断器故障自动产生声光告警(如图3所示)。对于直流负载的分路标准,一般按照:重要负载分路、次要负载分路、电池熔断器三种形式进行分配。 
  (3)低压脱离模块(LVD)  
  在停电频繁的地区,通信电源的交流输入很难保证的情况下,当交流电长时间停电时,为保护电池防止电池过放电,有的通信电源采用了低压脱离(LVD)功能。低压脱离模块(LVD)的二次下电功能为先脱离次要负载,后脱离电池或后脱离主要负载,如图4所示。当蓄电池电压降到低于预设脱离电压值时,LVD模块上的直流接触器的主触点断开;当蓄电池电压升到高于预设重接电压值时,直流接触器的主触点重接。从而有效地保护电池及重要负载。脱离电压及重接电压可视需要任意设置。 
        (4)整流模块  
  是构成整流模块功能的主电路。交流滤波器滤除电网交流电中的杂波,经过第一节整流电路的整流,输出较平滑的直流电压,再通过有源功率因数校正,输入到高频开关电源的核心郡分逆变器,逆变器输出的高频脉冲电压经第二节整流电路的整流和滤波,最终输出稳定可靠的-48V直流电压供给电池和负载。 
  模块化的整流器可以在线热插拔,全部设置均自动进行,无需人工干预;在电路设计上大都具有高温减载保护和过压、过温保护功能,有的还具有未处理器故障安全备份电路,大大提高了安全性和可靠性。整流模块采用高频开关技术,使得电源效率更高,交流输入范围变得很宽(允许电压范围可在150-320V变化),加上高可靠性的智能风冷技术的应用,从而能适应更高的环境温度(高达75°C)。  
  (5)监控模块  
  监控模块监视整个电源系统的运行,发布命令控制整流器及LVD的运行。每个模块都被监视,一旦发生影响系统性能的故障,便触发告警器。  
  2 -48VDCUPS系统主要参数分析  
  2.1 -48VDCUPS系统额定输出容量的选择  
  在容量一定的条件下,为了充分提高-48VDCUPS的效率,一般负载功率应满足额定功率的60%-70%,即系统额定输出功率二系统实际功率/(60%一70%)。扬州前端机房共有两台-48VDCUPS通信电源,分别作为主、备用电源,考虑到UPS有可能的负载波动或启动冲击以及今后的扩容,每台电源的额定功率为36kW,从而可以选定每台-48VDCUPS的系统额定输出容量为:36kW/0.6≈6OkW。  
  2.2 蓄电池工作时间的计算  
  扬州机房主、备用-48V DCUPS每台并接两组2V、1000Ah的蓄电池组,每组共24节,从而可知蓄电池组电玉=2Vx24=48V,蓄电池组容量10OOAhx24=2400OAh,再根据满载时蓄电池工作时间=(蓄电池组容量x电压)/[主机额定功率,0.75(功率因数)]公式计算得出:系统满载时蓄电池工作时间为(2x24x1000)/(60000x0.75)=48000/45000=1.06h,说明该系统在满负载条件下断电时蓄电池至少可以工作1h.由于本机房的重要性,以及今后扩容的需要实际负载功率只为9kW,那么按实际负载功率计算蓄电池的工作时间为:(2Vx24x10OOAh)/9kW≈5.3h,实际证明该计算值与实际值相当。  
  3 机房中-48V DCUPS系统的连接  
  图6为扬州电视台前端饥房-48VDC设备的供电方式示意图。首先采用不同变电站实行两路市电供电,主、备用两路市电源分别输入380V交流电到自动切换柜,正常情况下自动切换柜输出主路到两个并联的交流UPS,从而最大程度实现对-48VDC电源市电不间断的输入。所有交流电都采用三相五线制方式。不同路的主、备用-48VDC电源为同一设备供电,大大地提高了设备供电的安全性。 
  4 -48V DCUPS系统的维护  
  4.1 DCUPS主机的维护  
  (1)每天定时检查:设备指示灯的指示情况,网管上的各种告警情况;机房环境温度、湿度和设备内部环境运行温度;检查并记录设备的八个系统值:整流器电流(总)、汇流排电压、负载电流、电池电流、系统功率、电池温度、交流电压、整流器电流(单个),以确定设备的运行状况。  
  (2)周期性定期检查:通过红外温度仪检查连接处温度,判断各紧固件是否松动,若温度过高,可以判断连接处有松动,要及时分析判断处理;定期清洁电源内部灰尘、清洗滤层网;每年雷雨季节来临之前,一定要认真检查UPS约有效屏蔽和接地情况,做好电源线和通信线(例如远端监控信号线)防雷过压保护;每年冬季一定保证机房湿度(最佳相对湿度范围45%-50%),防止静电损坏设备。  
  4.2 蓄电池的维护  
  从DCUPS故障的统计发现,蓄电池造成的电源故障不在少数。究其原因大都是平时维护不当或维护不到位引起。  
  (1)每天定时检查:电池房的环境温度。最好保持在20-25摄氏度之间,温度过低(<15°C),会降低电池容量,温度过高(>30°C)会减少电池寿命;同时注意保持电池房的清洁,防止由于昆虫或老鼠发生电池短路的事故。  
  (2)周期性定期检查:检查蓄电池各接线的紧固螺丝松紧和锈蚀情况;电池外壳是否变形损坏;安全阀、电池极柱处是否有漏液和酸雾溢出现象;测量单体电池的电压(>标称值的70%)、内阻、整组电池的浮充电压;对长时间不停市电的机房,每隔三至六个月应人为断掉市电,让UPS带负载放电一次,这样不但可以保持活性延长电池的使用寿命,同时也是核对电池容量的过程。一旦发现问题电池应及时更换,且不同规格、不同批号的电池不要混用。
  

 

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