通信电源设备智能远程监控系统的研究与实现-电子工程世界

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1引言

通信电源设备是现代通信系统中的重要组成部分，是为通信设备提供安全、可靠、高效、稳定、不间断的能源。随着科技水平的进步，对于通信电源设备性能的要求也逐步提高，除必须满足基本的功能外，还要求具备交流配电、自动切换、直流配电、远程智能集中监控以及电池自动管理等功能，从而满足网络管理的需求。在电信系统，程控交换机绝对不能停止供电，必须有后备蓄电池．并用柴油发电机给后备蓄电池充电。因此需进行柴油发电机与市电之间的切换，如用人工方法，工作难度大且无法快速反应，可能损坏昂贵的程控交换机。而计算机控制、通信和网络技术的快速发展，为通信电源远程监控系统的发展和完善提供了更加便利的条件，使其无人值守成为可能。 2通信电源设备

通信电源设备由交流配电、整流柜、直流配电和监控模块组成，如图1所示。交流配电柜主要完成市电输入或油机输入切换和交流输出分配功能，一般要求具有单面操作维护、实时状态显示和告警等功能；直流配电柜主要完成直流输出路数分配、电池接人和负载边接等功能，一般要求可自由出线．可出面操作维护，可实现柜内并机和柜外并机，具有状态显示和告警功能，能检测每一路熔断器的通断状态；整流柜的主要功能是将输入交流电转换输出为满足通信要求的直流电源，它一般由多台整流模块并联组成，共同分担负载，并能良好地均分负载，单模块故障不应影响系统工作。电源模块采用低压差自入均流技术，使模块问的电流不均衡度小于3％，并具有输出短路故障自动恢复功能。

3监控系统原理

整个系统由主控站、数据实时采集、PLC监控模块、交／直流配电监控模块等组成，其结构框图如图l所示

实时数据采集部分主要由各类传感器(如霍尔传感器1组成，负责实时检测油机转速等参数，将采集到的非线性非电信号转换为线性电信号，经A／D转换后送到PLC。PLC负责将数字信号进行编码并转换为RS232通讯协议的数据格式，经过MODEM传输到公共电话网(PSTN)，再通过巡检MODEM将数据送入主监控计算机进行处理，在监控屏上显示结果，并与设定值进行比较，若情况紧急，则采取紧急处理措施并报警。操作员送出的指令通过回叫MODEM，经公共电话网(PSTN)传送到PLC，再由PLC控制自动负载转换开关(Automatic Load Transition Switch，简称为ATS)对交流屏进行控制，或者直接对直流屏和油机上的直流电机进行控制。
当市电正常时柴油机怠速运行处于备用状态，ATS开关自动接通市电供给AC／DC整流模块，整流模块输出48V直流电供程控交换机使用，同时对蓄电池进行浮充充电。一旦市电停电，本系统自动启动ALTS，切换为由柴油机给整流模块供电，整流模块输出直流电供给程控交换机和蓄电池。当蓄电池损坏或因为其它原因导致蓄电池电压过低时。监控系统可立即将蓄电池供电线路断开。以免影响程控交换机的正常工作。另外可选装一台备用柴油机，纳入监控系统中，当主柴油机工作异常时自动负载转换开关ALTS会自动启用备用柴油机供电，同时切断主柴油机与系统的联系，并向监控中心报警。

[page]4系统监控模块设计
电源系统的整流架上安装监控模块，实现三级监控，能收集、处理、上送配电、模块等监控板数据，还能根据电源系统当前数据对蓄电池进行智能化管理，有温度补偿、充电电流限制、电池容量计算及在线电池测试等功能，也能通过后台实现"三遥"功能。与整流架配套的交流配电柜、直流低阻配电柜也很有特色，都经过智能化设计，自带CPU和智能接口，前者可检测交流电压、电流、频率、防雷器状态等参数；后者可检测直流电压、负载及蓄电池电流、熔丝状态等参数。两种机柜分别有输入过欠压、频率异常、防雷器故障或输入过欠压、充电过流、熔丝断等声光告警。该系统采用三级测量、控制、管理模式，最高层测控为主监控台(计算机)，PLC中的监控程序及其模块则构成第二级测控；第三级测控由柴油机、交／直流屏上的监控模块以及数据实时采集电路等组成。这种大容量，其最重要的特点之一是按国内运营商要求设计。

4．1主控站监控模块

主监控台通过RS-232或者MODEM与程控机(AC／DC)整流监控系统连接，PLC模块与主监控计算机有两种通讯接口：RS-232接口和MODEM接口。用户可根据实际情况选择合适的通讯方式，如机房与柴油机房相距不超过30m，且只有一台柴油发电机，可选用RS-232通讯方式；如有多台柴油机，并且监控中心与柴油发电机相距不超过5000m的，可选用M()DEM通过PSTN的通讯方式，本监控软件备有各类选项可自行适应不同的通讯方式。

4．2中间层监控模块

PLC监控模块将直／交流屏监控模块和柴油机监控模块通过，RS-232接口发送来的数据汇总并处理，按规定格式把数据通过MODEM传输到公用电话网(PSTN)，经过巡检MODEM交给主监控台计算机进行具体处理，并根据处理信息实施自动化管理及报警控制等，组成集散式测量系统。

(1)PLC监测的运行参数柴油机输出电压、电流、频率；负载(蓄电池)电压；充放电电流；市电电网电压、三相电流、电网频率；柴油发电机转轴转速、油压、油位、水箱水温等参数；自动负载转换开关工作状态。 (2)PLC可获得故障报警信息直流配电各输出支路熔断器通断状态；蓄电池组熔断器通断状态；蓄电池充电电流是否过大，电池电压欠压、过压情况；市电电网停电、缺相，电网电压过压、欠压情况；柴油发电机转轴转速、油压、油位、水箱水温异常；柴油机输出电压、电流、缺相、频率的异常；自动负载转换开关工作异常。

(3)PLC可对系统实施的控制油机的开启、停止和怠速运行状态；油机的油门大小(用直流电机)；对交流屏中的自动负载转换开关进行控制；交／直流屏和油机中的各电路输入输出回路的通断； PLC监控模块汇集系统的各种数据和工作状态，通过整理、分析，并向监控计算机报告。有紧急情况时将自动进行应急措施处理，并向监控中心报警。

4．3底层监控模块

考虑到恶劣环境等因素，在交、直流配电屏监控模块和柴油发电机监控模块上均没有用到单片机．而只用分立元件采集数据，经调制后，再通过RS-232接口送到PLC进行处理。

直流屏监控部分负责监测蓄电池充、放电电流。负载(程控交换机)的总电流及各路负载熔断器通断状态。蓄电池电压是否过压、欠压、充电是否过流等各种状态信息，并能接收来自监控中心的命令自动接通或断开对蓄电池的充、放电操作。交流屏监控部分负责监测交流三相电压、市电电网过压、欠压、缺相、停电以及空气开关是否跳闸等。在市电停电时，接受控制命令由自动负载转换开关断开市电供电回路并自动接通蓄电池为程控交换机过渡性供电，同时启动柴油发电机通过AC／DC整流模块程给程控交换机供电；当市电重新恢复正常后，切断柴油发电机供电线路并由ATS自动接通市电给程控交换机供电。

柴油发电机监控部分负责监测发电机机轴转速、发电机冷却水箱水温、发电机油压(用于控制柴油机油门)、柴油机燃油油位、发电输出的交流电电压、电流是否过高或过低、或缺相及输出交流频率等状态信息。同时，接受控制命令调整柴油发电机的工作状态如加大、减小油门提高输出功率．油机进入不同工作状态如怠速运行、急停或正常发电状态等。

本系统主要是对程控交换机提供后备供电的各类柴油发电机切换屏进行远程监控管理，通过实时采集、监测各台油机运行参数，了解油机的工作现状．如果需要，随时通过计算机主监控台提供所需的控制操作，并能进行数据查询、修改油机运行参数、打印统计结果、提供声光报警等操作。柴油机房可无人值守，组成整个系统的传感器电路、监控模块等通过相关接口连接在一起组成集散式测量系统，监控对象的被测信息在主控计算机显示屏显示出来，并根据这些信息实现远程控制操作。

监控模块主要实现交流配电柜、直流配电柜和模块监控，此外还要进行电池自动管理功能.

5监控软件设计
该远程监控系统旨在为柴油发电机实施集中监控管理，对柴油发电机、市电以及蓄电池的运行状态信息进行实时监测，这样不仅可以实时显示监控对象的全部详细数据、状态，也可对油机实施开启、关停等控制命令，并采用数据库技术对各种历史数据进行统计分析。系统软件在Windows2000环境下利用具有较强数据库管理功能的Delphi语言进行编程。系统监控功能框图如图4所示。通过监控软件非常方便地实现对油机的控制和检测，主要包含两个功能模块，即监控操作和数据管理，监控界面如图5所示。其中监控操作负责对油机实施启动、停止和急停等操作，而数据管理主要包括对油机转速、油机油温等进行数据查询，对油机供电状态、切换屏设定状态等进行状态查询，对电池电压是否偏低等进行故障查询。

6结论
本远程监控系统强调采用集散式测量系统和双重测量控制管理模式设计思路，方便扩展。而且由于计算机软硬件方面的密切配合，将监控系统引起的故障因素减小到了最低水平。另外，本系统能充分考虑各种通讯线路情况。具有纠错功能，还可根据用户的具体需求采用特殊的通讯协议进行油机通信控制。

目前，通信电源设备智能远程监控系统已投入使用，运转良好。像电信行业、智能大厦、无人值守基站以及生活小区等均可以使用该系统。

摘自光通信技术

控台计算机进行具体处理，并根据处理信息实施自动化管理及报警控制等，组成集散式测量系<

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