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通信电源系统培训教程第一章 基础理论,通信电源基本原理,目录 Catalogue,第一章 通信电源系统概论第二章 整流模块原理第三章 监控单元原理第四章 维护保养与故障处理,第一章 通信电源系统概论,1.1 系统电路架构1.2 交流配电1.3 直流配电1.4 系统防雷1.5 接地1.6 蓄电池低电压保护电路1.7 产品系列,引言-开关水源,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,引言-频率与容量,高水位侦测点,低水位侦测点,恒定量水流,水容器=储能器件,水开关=功率开关器件,恒定量水流,容器大小与开关频率的关系,容器越小,开关频率越高,恒定电压or电流,电压or电流侦测点,目标要求,此水龙头开关频率高,引言-基本元件特性,基本元器件能量转换;电阻;电能 热能 电容;电能 电场能 电感;电能 磁场能 功率开关管；开关作用，有源的象征,可逆,可逆,不可逆,储能 元件,交流分路,整流模塊,直流分路,交換機,傳輸設備,電池,監控模塊,近端,遠端監控接口,整流模塊,整流模塊,整流模塊,整流模塊,交流輸入,直流輸出,用電設備,電池切離,負載切離,1.1 通信电源系统组成,1.2 交流配电电路,交流配电技术要求；1.交流输入 一路市电输入 二路输入-手动转换 或 自动转换（ATS)三路输入-二路市电自动转换，一路柴油发电机组手动转换 2.防雷-C 级 8/20 s,20 kA,3.安全性能-符合GB4943、YD/T 583 标准4.接地系统-防雷地、安全地、工作地可增加的功能：智能化-监测三相电压、电流、开关状态、防雷块状态（其他保护功能-防交流高压、降交流谐波电流等）,1.3 直流配电电路,直流配电根据后接设备不同，分为低阻与高阻二种：低阻直流配电-配电部分内阻越小越好,配电内阻电压降 500mV 高阻直流配电-配电是由N个16A或32A规 格的回路组成，高阻就是指在这些 回路中串入电阻(16m45m)。这是为了防止接通瞬间因电容充电，导致电流初值过大或其他故障造成短路，引起电流过大,1.3 直流配电电路,直流配电蓄电池低电压隔离保护；一次下电-主电流负载分路供电电路断开。二次下电-蓄电池输出电路断开。电路实行方式；-采用直流接触器实现蓄电池的导通与切断 常开-直流接触器主触点必须是线圈通电吸合，才能 导通。常闭-直流接触器主触点在线圈不通电时，是一直导 通的，只在线圈通电时断开。告警触点方式；常开-以告警触点接通表示“低电压隔离保护告警”常闭-以告警触点断开表示“低电压隔离保护告警”,1.4 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.1.8V24=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,1.4 LVDS蓄電池低壓保護電路,第二章 整流模塊原理,2.1 整流模块类型与电路基本结构2.2 PFC 功率因数校正技术2.3 DC/DC直流转换技术2.4 滤波电路2.5 辅助电源2.6 功率驱动2.7 单级变换技术2.8 模块参数的检测,2.1 整流模块电路基本结构,高频开关整流模块的电路技术发展至今，基本形成如下的电路结构,2.1 整流模块电路基本结构,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。,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,2.2.1交流输入谐波电流的产生,由于大部分AC/DC变换器往往采用如下左图所示的输入电路,图中，二极管整流桥只有在输入电压 Uin 大于直流输出电压Vdc 时才导通。其输入电压电流波形将如下右图所示。输入电流呈尖脉冲形状。在输入电流中除基波电流外，还包含有大量的谐波成分，电流失真度很大，其波峰因子（波峰值有效值）很大。这一现象造成AC/DC变换器输入侧的视在功率S(VA)值与有功功率值P(W)相差很多，功率因数PF值很低，一般小于0.7。AC/DC变换器的低功率因数给电网带来许多危害,2.2.2 PFC 功率因数校正电路计算公式,2.有功功率因数定义;PF=cos1 从电工学的基本理论可知输入功率因数为：上式中，V为输入电压有效值，V1为输入电压基波有效值，假定供电电网输出的电压为理想正弦波，因此有;V=V1；I1为输入电流及波有效值；为输入电流总有效值;I21+I22+I2n，I1、I2、In为各次谐波有效值 cos为基波功率因数又成为相移因子；称为输入电流畸变系数,因此,输入功率因数是输入电流畸变系数与相移因子cos的乘积。,2.2.3 谐波的危害,3.低功率因数(PF值小于0.7)的主要危害：严重的谐波电流污染电网，干扰其它设备。输入电流有效值大，增大了保险丝、断路器、滤波器及传输线的规格。使电力变换设备功率增大、价格上升。三相电源（四线制）三次谐波在中线中同相位，合成后中线电流很大，解决上述问题的有效途径是在整流桥和输入电容之间加一级功率因数校正电路。使交流输入电流能有效地紧紧跟随交流输入正弦电压波形，使输入电流波形也达到正弦波。由此，从电网而言，设备的谐波电流就可消失。设备就像一个纯电阻挂在电网上，不再会产生谐波。,2.2.4 PFC 功率因数校正电路类型,4.功率因数校正电路类型功率因数校正技术的方法分为无源校正和有源校正两种。无源校正；通过在电路中加入LC组件滤波，使电路输入端的电流相位的移位接近最小值，从而提高功率因数，使交流输入电流波形接近正弦波。有源功率因数校正(APFC)，是指通过在整流电路中加入有源器件，使輸入端电流在一定程度上可控，达到输入端电流波形跟踪交流输入电压波形。由此提高功率因数。,2.2.5 无源PFC 功率因数校正电路,优点：结构简单，成本低，可靠性高。缺点：体积庞大，笨重，且PF提高不大，并且工作性能与输入频率、输入电压及负载变化有关。估算公式；L=0.033Vs+Ts/IsC=0.012Ts+Is/Vs最大功率因数估计；输入单相；PF=I1/I0=0.9输入三相；PF=I1/I0=0.955,采用LC滤波电路来平滑输入电流，通过增加电感量，减少电容量，以提高输入功率因数。,2.2.6 有源PFC 功率因数校正电路原理,有源功率因数校正(APFC)，是指通过在整流电路中加入有源器件，使输入端电流在一定程度上可控，达到改善输入端电流波形和功率因数的目的。有源功率因数校正电路形式多种多样。最常用的就是以boost电路模型作为APFC的主电路。Boost电路所具有的 优点;可以使功率因子从0.5-0.8 提高到0.99.效果明显。,缺点;在此高电压下,功率管或大电解电容会承受不了而击穿.当输入的交流电压较高时,或交流电网上不断夹杂有高压尖 峰波,则会造成整流后电压上升得较高,用Boost电路实现APFC,可由多种控制方式,最常用的控制方式是;平均电流法 在小功率電路中有採用;电流峰值法,2.2.6 有源PFC 功率因数校正电路原理,交流输入电流中，各次谐波电流分量的总有效值与基波电流有效值之比值称为电流总谐波失真度(THD-total harmonic distortion).其計算公式如下；,THD值与输入功率因数有以下关系;,2.2.7 有源PFC与无源PFC的比较,有源功率因数校准电路的输入电流波形,无源功率因数校准电路的输入电流波形,2.2.8 BOOST式升压型开关电源,Boost式开关变换电路是一种输出电压大于，等于输入电压，非隔离直流变换电路。通过变换，将原来电压值较低的直流电源变换成电压值为所需的直流电源。电路变换方式有二种；*电感电流连续模式*电感电流断续模式,由于具有储能功能的电感前置，所以Boost电路多被用于PFC电路,2.2.9 平均电流法,1.整流桥输出电压Vdc的检测信号和电压环误差放大器输出信号的乘积产生电流基准信号，2.基准信号同电流采样信号经电流误差放大器比较放大后输出，3.与锯齿波比较后，给开关管输出PWM驱动信号。4.使输入电流的平均值跟踪输入电压的波形，输入电流和输入电压同相位，并近似正弦。5.电流内环、双环控制，迅速而精确地校正，实现接近于1的功率因数。,2.2.10 零电压转换的平均电流法,采用UC3854、UC3855可以实现零电压转换的功率因数校正。UC3855内部包括一个单象限乘法器、平方器和除法器电路，它可为电流环路提供编程信号。当电压较低时，限制内部乘法器电流，可使输出功率降低。此外，UC3855A/B内部还包括电流放大器、电压放大器、振荡器、PWM比较器、ZVT、具有滞后的欠压封锁电路、精度为1%的7.5V基准电压源、输入电源电压箝位电路、启动比较器和过压比较器等电路,2.2.10 附；零电压转换的基本方法,零电压转换方式;MOSFET功率开关管内部有保护功率管的反向二极管和MOSFET管，二极管的结电容。在电路上产生一个虚拟的等效电源，发出反向电流，开启二极管，此时开通MOSFET功率管,功率管二端点压降值接近于零。功率管的损耗很小.MOSFET功率管开通时,结电容上无电压,当MOSFET功率管关断时,电路对结电容充电,在充电初期,电容二端电压很低,可以认为近似为零。,+,-,2.2.10 零电压转换的平均电流法,采用UC3855A/B可以实现零电压转换的功率因数校正。UC3855内部包括一个单象限乘法器、平方器和除法器电路，它可为电流环路提供编程信号。当电压较低时，限制内部乘法器电流，可使输出功率降低。此外，UC3855A/B内部还包括电流放大器、电压放大器、振荡器、PWM比较器、ZVT、具有滞后的欠压封锁电路、精度为1%的7.5V基准电压源、输入电源电压箝位电路、启动比较器和过压比较器等电路,2.2.10零电压转换的平均电流法,Io,IQ2,IL,A,B,Q2,To时刻，Q1,Q2都截止，IL=IoTo时刻，Q1导通，由于L2的存在，IQ1不能突变，所以，Q1为零电流导通(ZCS)T1时刻，A点电压为零，B点的电压为400V，电流从L2、D2,流入D2的体二极管此时开通Q2为零电压开通(ZVS),T1时刻，A点电压为零，B点的电压为400V，电流从L2、D2,流入D2的体二极管此时开通 Q2为零电压开通(ZVS),T1时刻，A点电压为零，B点的电压为400V，电流从L2、D2,流入D2的体二极管此时开通 Q2为零电压开通(ZVS),T1时刻，A点电压为零，B点的电压为400V，电流从L2、D2,流入D2的体二极管此时开通 Q2为零电压开通(ZVS),T1时刻，A点电压为零，B点的电压为400V，电流从L2、D2,流入D2的体二极管此时开通 Q2为零电压开通(ZVS),2.2.10零电压转换的平均电流法,T2时刻，Q1截止，电流IL向Q1的体电容冲电，由于电容的电压不,T3时刻，Q2截止电流通过R1向C4充电由于电容的电压不能突变，Q2为ZVS,由此可见，辅助开关的作用是在Q1导同时释放L2储存的能量，以便Q1下次实现ZCS,2.3 DC/DC转换技术,DC/DC转换电路是高频开关整流模块的主电路,*转换是转换电压值.传递的是电源能量。DC/DC转换电路的其电路型式主要有半桥,全桥型式,大功率整流模块，都采用全桥电路，中，小功率整流模块采用半桥电路。DC/DC电路转换技术主要分为硬开关技术及软开关技术二类,软开关技术主要有全桥移相式零电压/零电流技术，正/反向激励式零电压技术等。目前，大功率整流模块多数采用软开关技术，小功率整流模块一般采用硬开关技术。DC/DC电路基本型式是；DC-AC-DC,通过PWM的高频切换，将直流电源变换为直流脉动电流，从而实现转换。因此，DC/DC控制电路的工作频率也是整流模块的工作主频率。DC/DC电路的工作频率也是整流模块杂音产生的根源之一。要使整流模块的杂音达标，就必须在转换后，对输出的直流电中含有的谐波进行有效滤波和抑制。,2.3.1 BUCK式降压型开关电源,Buck 式开关变换电路是一种输出电压小于，等于输入电压，非隔离直流变换电路。通过变换，将原来电压值较高的直流电源变换成电压值为所需的直流电源。,电路变换方式有二种；*电感电流连续模式*电感电流断续模式,由于具有储能功能的电感可用变压器取代，所以Buck电路成为桥式电路的基础电路,2.3.2 FB-ZVS-PWM全桥移相式零电压变换技术,全桥移相控制零电压开关变换电路是利用变压器的漏感和原边串联电感及功率管寄生电容来实现开关管的零电压开关切换，其电路结构及主要波型如图所示。其中;D1D4分别Q1Q4的内部二极管，C1C4分别是Q1Q4的寄生电容或外接电容。Lr是谐振电感，它包括了变压器的漏感。每个桥臂的两个功率管成180互补导通，两个桥臂的导通角相差一个相位，即移相角，通过调节移相角的大小来调节输出电压。Q1和Q3分别超前于Q4和Q2一个相位，称Q1和Q3组成的桥臂为超前桥臂，Q2和Q4组成的桥臂则为滞后桥臂。,2.3.3.FB-ZVZCS-PWM全桥移相式零电压零电流变换技术,移相控制ZVZCS PWM DC/DC全桥变换器可以实现超前桥臂的零电压开关和滞后桥臂的零电流开关.其电路中;Q1和Q3组成的桥臂为超前桥臂，Q2和Q4组成的桥臂则为滞后桥臂。不同的是;D1,D3分别是Q1,Q3的反并联二极管，C1,C3分别是Q1,Q3的并联电容。Llk是变压器的漏感。与移相控制ZVS PWM DC/DC全桥变换器相比，移相控制ZVZCS PWM DC/DC全桥变换器增加了一个阻断电容Cb，同时在滞后桥臂的开关管中串联了一个二极管，并没有并联电容。,2.3.4 DC/DC转换电路实例,2.3.5 FB-ZVZCS-PWM全桥移相式,1.1.开关模态0t0时刻在t0时刻，Q1和Q4导通。原边电流ip给阻断电容Cb充电。这里假设输出滤波电感足够大，可以将它看成一个电流源。此时，原边电流为Ip0=I0/K，I0是输出负载电流。阻断电容Cb电压为(t0)VCb(t0)。,2.3.5 FB-ZVZCS-PWM全桥移相式,1.2.开关模态1t0，t1在t0时刻关断Q1，ip从Q1中转移到C3和C1中，给C1充电，同时C3被放电。在这个时段里，漏感Llk和滤波电感Lf是串联的，而且Lf很大，可以认为ip近似不变，类似于一个恒流源，其大小为Ip0=I0/K.原边电流ip继续给阻断电容Cb充电。C1的电压从零开始线性上升，C3的电压从Vin开始线性下降，因此Q1是零电压关断。在t1时刻，C3的电压下降到零，Q3的反并二极管D3自然导通，从而结束开关模态1。该模态的持续时间为：在t1时刻，阻断电容Cb上的电压为：,2.3.5 FB-ZVZCS-PWM全桥移相式,1.开关模态2t1，t2参考图cD3导通后，开通Q3，Q3是零电压开通。Q3与Q1驱动信号之间的死区时即间td(lead)t01，即 在这段时间里，D3和Q4导通，A、B两点电压vAB等于零。此时加在变压器原边绕阻和漏感上的电压为阻断电容电压vCb，原边电流开始减小，同时变压器原边电压极性改变，副边感应电势成为下正上负。变压器副边两个整流二极管DR1和DR2同时导通，因此变压器原、副边绕组电压均为零。因此阻断电容的电压全部加在漏感上，原边电流减小，阻断电容电压上升。由于漏感较小，而阻断电容较大，因此可认为在这个开关模态中，阻断电容电压基本不变，原边电流基本是线性减小，即 在t2时刻，原边电流下降到零。该开关模态的持续时间为：,2.3.5 FB-ZVZCS-PWM全桥移相式,1.开关模态3t2，t3在开关模态3中，原边电流为ip=0，A点对地电压为vA=0，B点对地电压为vB=-VCbp。副边两个整流管同时导通，均分负载电流。,2.3.5 FB-ZVZCS-PWM全桥移相式,1.开关模态4t3，t4参考图e在t3时刻，关断Q4，此时Q4中并没有电流流过，因此Q4是零电流关断。在很小的延时后，开通Q2，由于漏感的存在，原边电流不能突变，Q2是零电流开通。由于原边电流不足以提供负载电流，副边两个整流管依然同时导通，变压器的原、副边绕组被箝在零电压。此时加在漏感两端的电压为-(Vin+VCbp),原边电流从零开始反方向线性增加。在t4时刻，原边电流反方向增加到负载电流。该开关模态的持续时间为：,2.3.5 FB-ZVZCS-PWM全桥移相式,1.开关模态5t4，t5从t4时刻开始，原边为负载提供能量，同时给阻断电容反向充电。输出整流管DR1自然关断，所有负载电流均流过DR2。在这个开关模态中，在t5时刻，阻断电容上的电压为下一次Q2零电流关断和Q4零电流开通作准备。在t5时刻，关断Q3，开始另一个半周期t5，t10，其工作情况类似于前面描述的t0，t5。阻断电容电压在t6时刻达到负的最大值-VCbp，而t5，t6时段与t0，t1时段是类似的，因此有：一般CrCb，那幺上式可简化为：,2.4.1 滤波-差模干扰,交流滤波电路作用；1.过滤交流电网上各种干扰谐波，杂讯 2.阻止模块内自生的各种谐波串入交流电网上。在交流电网上的干扰可分为二种；共模干扰及差摸干扰差模干扰电流：干扰电流在信号线与信号地线之间（或电源线的火线和零线之间）流动。在信号电缆中，差模干扰电流是由外界电磁场在信号线和信号地线构成的回路中感应出的。由于电缆中的信号线与其地线靠得很紧，因此形成的环路面积很小，的工作。,2.4.2 滤波-共模干扰,共模干扰电流：干扰电流在电缆中的所有导线上幅度/相位相同，它在电缆与大地之间形成的回路中流动。造成这种干扰的电流的原因有三个，一个是外界电磁场在电缆中的所有导线上感应出来的电压（这个电压相对于大地是等幅相同的），这个电压长生电流；另一个原因是由于电缆两端的设备所接的地电位不同所致，在这个地电压的驱动下产生电流；第三个原因是设备上的电缆与大地之间有电位差，这样电缆上会有共模电流。,2.4.3 滤波电路,。,三相输入滤波电路,单相输入滤波电路,2.4.4 交流滤波电路实例,2.4.5 直流滤波电路实例,假負載電路,整流二极管产生高频杂音的噪音源,2.4.抑制杂音的方法,提高交流输入EMI的滤波效能：必要时可采用二级EMI滤波。优化功率因数校正电路、直流/直流转换电路。消除PWM控制方式的高频寄生振荡。电路布局合理，尽量缩小输入、输出回路面积。杜绝引起电路不稳的异常反馈。完善电路接地系统。选用优良的元器件。必要时，可采用屏蔽材料、磁性材料来降低产品的辐射骚扰。采用先进的高频变压器绕制、PCB生产等工艺技术。提高电路特性。,2.5 功率MOSFET驱动电路,功率管驱动电路上能有效地确保全桥电路功率管的正常运行。从下图实例的电路来看；左边是UC3875芯片部分脚位接线示意，采用了变压器驱动。稳压管，二极管是为了尽快释放MOSFET管上寄生电容的电荷。加快管子关断速度。另外采用变压器驱动，正反绕组，使驱动信号自然互为180 并因变压器铁心磁场方向的转换，形成过渡时间。确保上下功率管不会处在同时导通状况。,2.6.1 Single State单级变换技术,2.6.1 Single State单级变换技术,2.6.1 Single State单级变换技术,AC-DC变换器的方框图如图所示。左边，三相电压R、W和B通过六个四像限开关连接到主高频变压器。每只四像限开关由两个背靠背的IGBT和反并连的二极管组成。这样的开关可以截止任何极性的电压和传导任何极性的电流(即，四像限)。交流开关工作就像将三相转换为高频单相的三态变换器，将三相电压斩波成伏秒平衡的脉冲链。这些脉冲施加到高频隔离变压器及次级整流级上。经整流后的脉冲再经过滤波输出直流电压。特别是，如果从输出提出的功率是恒定的话，输出电压将会没有纹波，与输入线路谐波完全无关。以上性能的获得，不需要能量储存组件，输出电容器的作用仅仅是为了滤除开关频率纹波。,2.6.2 Single State单级变换电路框图,2.6.3 DSP技术应用,2.6.4 有源箝位电路,2.6.5 有源箝位电路,有源钳位电路可以很方便地分解为两个部分：钳位电路和再生电路。钳位电路，与主输出二极管DO1和DO2一道构成一个全桥电路。该全桥电路由DO1、DO2、DCL1和DCL2组成。全桥的交流口连接到变压器的次级，而整流口连接到钳位电容器 CCL。全桥电路应用的关键特性是所有二极管都钳位在CCL电容器的电压上。同样的电压等级施加到全桥所有的二极管上。唯一需要控制的参数是钳位电容上的电压。再生电路由LCL、MCL和DCL3组成。再生电路有效地形成一个升-降压型变换器。用这种电路结构，CCL中所捕获的能量再生到输出端。该升-降压型变换器工作在非连续导通模式(DCM)。,2.6.6 有源滤波电路,有源滤波器是连接在输出端out+和out-之间的，在输出端上任何过剩的功率都被有源滤波器吸收掉。这过剩的功率从输出端经过L1流入Cbulk。相反，在输出端任何欠缺的功率将由有源滤波器补上，从Cbulk 经过L1流向输出端。这些过剩的或欠缺的功率都是因为输入电压失真或负载瞬变所造成的。该电路结构的优点是，在没有输入失真和负载瞬变时，有源滤波器仅仅消耗静态功耗而与负载功率无关。,有源滤波器通过吸收谐波分量来改善输入音频的影响。该有源滤波器同时也改善了负载瞬态响应。,2.7 技术参数的检测,技术参数；交流输入参数 交流输入范围、启动冲击电流、输入电流总谐波失真度、输入功率因数 直流输出参数 输出电压范围、杂音电压（衡重、宽频、峰峰、离散）、稳压精度 模块整机参数 效率、噪声 安全性能 绝缘强度、接触电阻、电磁兼容 EMC 传导骚扰、辐射骚扰、传导抗扰、辐射抗扰、静电抗扰,2.7.1 检测电路,交流输入,整流模块交、直流检测电路示意图,2.7.2 检测电路,交流输入,整流模块交、直流检测电路示意图,2.8 行业标准,整流模块的行业标准是：YD/T 731-2002 通信用高频开关整流器标准规定了整流模块的技术参数与指标。但存在几项不足，目前正在修订；1.没有对恒功率型的整流模块作出定义和规定。2.整流模块的谐波电流指标就没有订出。模块的交流输入功率因子指标仅订在“1500W以上0.92”，“1500W以下0.95”。3.标准中对整流模块的输入电路对输出电路的绝缘强度仅为 1500Vac,此指标与 GB 4943-2001国标要求不相符。,第三章 监控单元工作原理,3.1 监控体系的组成3.2 接口与协议3.3 监控单元3.4 侦测电路原理3.5 监控参数设定,3.1 监控体系的组成,3.2 接口与协议,通信协议 通信协议是指通信双方的一种约定。约定包括对资料格式、同步方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定，通信双方必须共同遵守。因此，也叫做通信控制规程，或称传输控制规程.通信协议有两类：异步协议和同步协议。通信电源常用的协议多为异步协议。本地网管中心与区域网管中心之间，网管中心与通信基站的通信采用的是互联协议.标准是；YD/T 1363.2 2005 第2部分 互联协议。通信基站内PC机对各设备监控单元之间的通信采用的是前端智能设备通信协议。标准是；YD/T 1363.3-2005 第3部分 前端智能设备协议,3.3 监控单元电路原理,3.3 监控单元电路原理,FlashBIOS,显示与按键接口,网络接口,远端通信口,近端通信口,CSU电源,扩展板接口,模块通信口,用户接口板,CSU的主架构,3.4 监控侦测采样电路原理,电源系统的侦测电路是系统监控单元对系统相关的交直流电压值、电流值、环境温度值以及熔丝断路器状态等进行采样的电路。被采样的信号量可分为物理量与状态量二大类。因此侦测电路也基本分为物理量侦测电路与状态量侦测电路。物理量(模拟量)侦测电路,3.4 监控侦测采样电路原理,交流电压侦测电路电阻分压采样，就可以得到交流电压信号，但这信号是不隔离的，在实际 使用中，采样信号进入CPU前，因与交流隔离，具体的隔离方法有变压器隔离，隔离放大器隔离，一般均采用变压器隔离。,3.4 监控侦测采样电路原理,状态量侦测采样 与以上的侦测电路的不同,断路器及熔断器的侦测,就是对断路器(熔断器)的通/断状态,因此,可利用三极管基极特性来侦测,;,3.4 监控侦测采样电路原理,A/D转换电路有二种，即并行输出或串行输出，,3.4 监控侦测采样电路原理,ON SWICH,3.4 监控侦测采样电路原理,霍尔组件采样电流；霍尔组件是利用霍尔效应,根据电流在导线中流动,就会形成磁场,磁场大小与电流基本成正比.,因此,将霍尔组件钳住电流导体,使霍尔组件的铁氧体吸收电流流过的磁场磁力线,并引导磁力线垂直穿过霍尔片,使霍尔片上感应岀与电流值成比例关系的霍尔电压值.监控电路收到此电压值,再转换成对应的电流值.采用霍尔传感器采样电流,其优点是;采样电路与主电路完全隔离,抗干扰性强;安装更换方便;没有温升,大小电流温度均衡;缺点是；可靠性相对分流器差,故障率稍高;,3.4 监控侦测采样电路原理,3.4 监控侦测采样电路原理,3.4 监控侦测采样电路原理,温度侦测电路 用热电偶，热电阻 等传感器均可侦测到温度信号。,3.5 监控单元参数设定,需设定二种参数；工作运行参数 告警阀值参数工作运行参数；直流输出电压、温度补偿系数等告警阀值参数；保护告警的告警阀控制点值参数设定要符合逻辑,4.维护保养与故障处理,恶劣的环境影响,监控体系维护,整流模块维护,蓄电池维护,4.1 系统维护与保养,配电设施维护,监控体系维护,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。监控机房的环境状况，包括、温湿度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,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,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,4.1.5 蓄电池保养及维护,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.保证蓄电池处于活泼状态,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,整流模块是具备全套告警保护功能和有源均流整合功能，故不需要按时检查或调整参数。其完善的自检功能能够及时发现早期产生的问题。,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12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。,4.1.6 整流模块维护,4.1.6 整流模块维护,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(如基建环境),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。否则，会造成带有高压的大电容的满载放电。,4.1.7 配电部件维护,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。,4.1.8 机房的关注,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？机房电磁场-是否有异常干扰性电磁场？,系统在运行中，可能发生的告警、故障。对告警、故障的处理就十分重要。处理这些告警、故障的基本程序是；发现告警、故障 是否能立即找到原因并解决 不能当场立即解决的，则立即置换不良模块 同时通知制造商。通常，模块发生故障，维护人员可用完好的模块替换，因为没有专门的设备和必须替换的元器件，现场是无法对有问题的模块进行维修，同时，维修过的模块，必须经过全面检测，确认品质符合要求，才能继续使用。,4.2 系统异常告警与故障排除,交流输入故障处理,系统输出异常,系统输出异常,温度过高,蓄电池管理,整流模块异常,整流模块异常,整流模块异常,整流模块异常,谢谢!,问题描述；在 安装MCS6000系统时,监控模块出现电池熔丝熔断告警,查看SMM板(直流侦测板)上BF1告警灯亮,实际量测熔丝完好.初步分析；有可能为SMM侦测出现问题现场处理；复位CSU,告警依旧.检测BF1的熔丝侦测线接触好,怀疑SMM在侦测BF1时出现问题,把BF2的侦测线与BF1的侦测线交换,SMM板上BF2灯亮,BF1灯熄灭,说明SMM板侦测无问题.电池熔丝侦测的方式为:当侦测到电池熔丝端与直流母排上的电压差为1伏以上时才会产生告警.量测BF1的电池熔丝上端与下端无压差,发现电池熔丝与直流母排之间是通过一块铜排连接,于是量测连接铜排两端,发现居然有3伏左右的电压差,而BF2下端的连接铜排两端却无压差,怀疑问题可能在此,检查BF1连接铜排上的固定螺丝,发现有松动,固定后,BF1熔断告警消除,重新量测其连接铜排两端已无压差,问题排除.,案例1：熔丝告警,案例2：电流显示不正确,问题描述：MCS6000分路电流显示不正确初步分析：霍尔组件设置规格参数值有误(分路霍尔组件规格我目前见过两种,电压5V量程600A的和电压互感器4V量程480A的)现场处理：现场检查参数在对应的直流电侦测板(1#or2#or3#等)选项中可以看到对应的分路电流显示,再按确认键,此时显示的数值就是霍尔组件的量程设置,当时设备上的霍尔组件规格为4V480A,参数中却是600,随后将其改为480.即OK,案例3：均充不转浮充,问题描述：局来电反应MCS6000 CSU在均充,无法转回浮充,客户通过复位CSU才转回浮充初步分析：可能是监控参数设置错误或者故障,于是带上备品赶到现场;现场处理：现场发现:CSU在浮充状态,负载电流30A左右,蓄电池4000AH,电池标称值为2000AH,当前电池容量1,2均为2000AH.因电池厂家要求交流一停电恢复后即要均充,故当时设置参数时把容量启动均充功能打开,把此值设置为最小5AH.当时是空载测试,一切正常.现场分析是因为现在带载以后却发现均充结束后由于电池电压高系统电压低,负载电流又较小,会有一个较长时间的放电,而这个放电动作使电池容量减少,很快又满足了容量启动均充功能的设定值5AH的条件,系统又开始均充,如此一直处于均充浮充循环状态,想把此值更改为200AH,然后再做放电实验,但客户要求把此值设值为小一点,20AH.应客户要求设置,现场作实验一切正常.当时就打道回公司.,案例3：均充不转浮充,现场处理：过了一个月,客户来电反应此套设备再次出现均充无法转回浮充现象,客户再次复位解决.到现场后发现当前电池容量2值为1889AH,系统在均充浮充之间转换.这次抓到现行,为何电池容量值会变小变成关键,查看两路电池电流为0,也正常.一时无法找出问题根源,先恢复系统为浮充状态再说.系统转回浮充后观察电池电流,电池1有-10A电流电池2有-30A电流,当电池1的电流为0时电池2还是-30A电流,观察了近半个小时还是此值不变,在故障的时候为零这个时候变成负值,怀疑此霍尔不良,把电池2的霍尔侦测线拔除,显示值变为-900多安培,把电池1的霍尔侦测线也拔除后显示为0,再次把两路霍尔侦测线插上,奇怪的现象出现:两路电池电流都变成-900多安培,对CSU复位无效.估计霍尔已经不良了,由于手头没有霍尔备件,只能下次处理.申请到备件后到现场更换电池2霍尔,故障依旧,继续更换电池1霍尔,故障排除.把电池2的旧霍尔换回后故障依旧.看来两个霍尔都已经报废.换好霍尔后运行至今正常,故障排除.,案例4：通信不良,问题描述：客户反映，MCS6000电源系统通过远程modem拨号通讯监控软件使用半个月后，监控软件能连上监控模块，但是无数据下载。初步分析：1.计算机问题（其它地方出现过此种情况）；2Modem或线路问题；3监控模块问题。现场处理：1重新启动计算机并重新拨号连接，故障依旧；2通过电话机拨号测试和modem上网测试均正常，证明mode