高频逆变电源的保护与驱动电路的研究

1、高频逆变通信电源系统的组成

高频逆变通信电源系统一般包括双回路10 kV高压系统、10 kV/380 V的低压变配电系统、油机供电系统、高频开关电源系统(直流整流及配电系统)、UPS系统、防雷接地系统、集中监控系统等。而在基站供电系统中，一般不包括10 kV高压系统，通常直接引入当地的220/380 V电源，其他的基本相同。

2、提高高频逆变通信电源安全可靠性的主要措施

根据通信电源系统的组成可知，尽管通信系统的安全可靠性已经非常高，但要保证通信设备长期不间断供电并不容易，需要我们脚踏实地，切实做好各项安全保障工作。下面就如何提高各主要设备的安全可靠性，从而提高整个移动通信电源系统安全可靠性的具体措施加以说明。

2.1 高低压系统

(1)建立真正意义的10 kV双回路供电系统。要建立真正意义的双回路供电系统，不能从同一个变压器上引入双回路10 kV供电，而应分别从不同的变电所引入10 kV高压供电，这样才能提供更可靠的电源。当其中一条10 kV线路停止工作时，另一条10 kV线路仍能及时供电。

(2)在关键设备的供电瓶颈采取备份的措施。变压器、供电开关、熔丝、电缆实现互为备用。例如，给整流器、UPS供电的断路器应有两个，能够独立供电，当主供开关损坏时，能够很快利用备用开关供电。

(3)实现三线分离，下走线改为上走线。在布放电缆时，应实现交流电源线、直流电源线、信号数据线三线分离，不得交叉。因为不同的电缆对耐压等级不同，绝缘和屏蔽程度也不同，实现分离后可有效地防止火灾的发生和防止电磁干扰。根据以往经验，发现下走线的电缆布放方式存在很多安全隐患，应尽量改为上走线。

2.2 整流设备

在通信电源领域，高频开关电源逐步代替了线性整流和相控整流设备。高频开关整流器与相控整流器相比，具有体积小、噪声低、效率高、功率因数高、动态性能好、可靠性高、对电网污染小等优点。通信直流电源一般采取正极接地的方式，电压通常为-48V。

(1)整流器的正极要可靠地接地，而且直流接地点要与防雷接地网相距5 m以上，避免雷电的干扰。

(2)要防止整流器的监控单元控制整流模块退出服务的现象发生。如果发生整流器退出服务的情况，则不能整流输出，只能靠蓄电池维持。一旦出现整流器退服现象，其后果是蓄电池很快就会放空，造成通信网络瘫痪。其原因主要是控制单元出现了问题。往往由于高压关机、雷电干扰、软件/硬件故障等原因引起控制单元保护性关闭整流器输出，只能靠有限的蓄电池维持0.5～2 h，蓄电池电量放空后，如果整流器还不能正常输出，通信网络一般就瘫痪了。应急措施是快速到达现场，切断控制单元的控制线或电源线，重新逐个启动整流模块;然后快速抢修监控单元，以免整流模块输出不正常，引起通信设备或蓄电池的毁坏。

(3)每一套高频开关电源系统都应配备一定数量的开关电源模块，防止高压或强电磁侵入，烧毁在用的模块。

(4)直流电缆的颜色要统一。通常直流正极一般用红色的RVVZ型电缆，负极一般用蓝色的RVVZ型电缆，保护地线用国际通用的黄绿双色电缆。这些看似简单的问题，有的机房却不统一，这样在设备加电或下电时，容易造成较大的事故。

(5)能用直流供电的设备尽量不用交流供电。直流电源的安全可靠性比交流电源好得多;另外，随着3G和NGN的发展，设备的精细化程度越来越高，对电磁干扰的要求也越来越高。因此，在设备采购或设计时应尽量采用直流供电的设备。

(6)采用新的供电方式，变集中放置、集中供电为集中放置、分散供电，即将基础传输、交换机、高层网或较为重要的网与一般业务网分开供电。分开后，供电系统相对缩小，易于保证质量，提高安全可靠性，减少维护工作量，防止全局性瘫痪。

2.3 蓄电池

(1)蓄电池宜以阀控式密封铅酸蓄电池为主。它的主要优点是：使用中几乎无酸溢出，对环境和设备几乎无污染和腐蚀，可以不单设蓄电池室，维护工作量少，可逐层放置，占地面积少。它的主要缺点是：电池电压均匀性、一致性较差;使用寿命对环境温度、浮充电压有严格的要求;有些厂商的电池在技术上还不完善，存在落后电池、渗漏液、极板快速腐蚀、鼓肚等问题;大容量、长寿命使用还需实践证明。

(2)蓄电池是应急通信电源的生命线，也是导致系统瘫痪的重要因素，应当引起特别重视。

(3)要及时发现落后电池，往往因为一两只单体电池的电压下降而引起整个系统电压迅速下降，从而导致通信中断。

(4)注意浮动充电参数：一般电池的充电电压为2.23 V/单格(25℃)(53.52 V/24PCS);最大充电电流≤0.25C10;温度补偿系数为-4 m V/℃·单格(以2 5℃为基点)。

(5)注意均衡充电参数：充电电压为2.35 V/单格(25℃)(56.4 V/24PCS);最大充电电流≤0.25 C10;温度补偿系数为-4 mV/℃·单格(以25℃为基点)。

(6)遇到下列情况之一可考虑采用均衡充电：放电容量超过额定容量的20%以上;搁置不用时间超过3个月;连续浮充3～6个月或电池组内出现电压落后的电池。

(7)影响蓄电池使用寿命的主要因素有：环境温度、放电次数(频度)、放电深度和充电电压(浮充电流)等。必须注意克服这些因素的影响，才能有效延长蓄电池的使用寿命。

(8)必须按规范要求及时更换蓄电池。蓄电池的更换判据：如果蓄电池电压在放出其额定容量80%(对照相应放电率的容量如C10等参数)之前已低于1.8 V/单格，则应考虑加以更换。

(9)为防止洪涝灾害，有些地区的电源室不宜放在一层或地下室。这就要求阀控式密封铅酸蓄电池安装时必须考虑楼板的承重，进行承重处理。

2.4 UPS设备

(1)对采用UPS供电的负荷要定期分析，凡是可以选用直流供电的设备，建议不宜采用交流供电的设备。

(2)UPS系统故障多发生在倒换瞬间，主要是由于存在感应电动势，所以要切实保障倒换的可靠性，必要时应有应急措施。

(3)要警惕UPS的蓄电池组高压危险，电压会高达400 V以上。

(4)要及时发现落后的单体电池。

2.5 发电机

(1)要防止启动电瓶失效。平时应定期检查维护启动电瓶，必要时备用应急启动电池和充电器。

(2)要备用应急柴油，以防止油荒和意外灾害。

(3)要备用应急活动油机接口，避免发电机发电失败或切换失败。

(4)油机室内应光线充足、空气流通，注意清洁、不存放杂物。根据环保要求，还应采取必要的降低噪音的措施。

(5)油机室内温度应不低于5℃。若冬季室温过低(0 ℃以下)，油机的水箱内应添加防冻剂，如未加防冻剂，在油机停用时，应放出冷却水;同时，更换成-10号柴油。

(6)机组及其附近放置的工具、零件及其他物品，开机前应进行清理，以免机组运转时发生意外危险。

(7)环境温度低于5℃时应给机组加热。

(8)电压、频率(转速)达到规定要求并稳定运行后方可供电。

(9)当机组出现油压低、水温高、转速高、电压异常等故障时，应能自动或手动停机。

(10)当出现转速过高(飞车)或其他有可能发生人身事故或设备危险情况时，应立即切断油路和进气路，紧急停机。

2.6 防雷接地

雷电过电压会产生直击雷、感应雷、线路来波和地电位反击，会造成电磁污染、电磁干扰、设备损坏和系统崩溃等严重后果，所以必须做好各项防雷接地措施。

(1)一个交流供电系统中应考虑多级避雷措施。

(2)基站内应在交流引入侧安装浪涌抑制器和防雷开关。

(3)直流供电系统的整流器、控制器应安装避雷器;集中监控系统设备本身也应采用防雷装置。

(4)定期测量接地电阻值(非湿地)，并做好记录。

(5)地线系统使用20年以上的局站，即使接地电阻值满足要求，也应增设新的接地装置，新增的接地装置电阻值应满足要求，并与原有的接地系统相连接。www.dqjsw.com.cn电气自动化技术网

(6)对遭受雷击的局站应迅速查明原因，并采取相应措施解决。

(7)保护地线应选用黄绿双色相间的塑料绝缘铜芯导线。

(8)保护地线上严禁接头，严禁加装熔断器或开关。

(9)接地端子必须经过防腐、防锈处理，其连接应牢固可靠。

(10)通信设备到用户接地排的距离不应超过30 m，且越短越好。当超过30 m时，应要求用户重新就近设置接地排。

2.7 集中监控

(1)集中监控是观察众多局站的“眼睛”，应具备快速修复的能力，系统软件应具有较强的抗误操作性能。

(2)监控系统应有自诊断功能，随时了解系统内各部分的运行情况，能够对故障及时反应。

(3)非专线方式，通过拨号进入监控主机用的号码资源不对外公开。

(4)监控系统使用的计算机系统应具备防病毒和网络攻击等系统保护。

(5)根据不同的权限，设置不同的密码。

3、提高通信电源安全可靠性的几种小技巧

3.1 “零电流+电吹风”电源割接保险法

在日常维护管理中，通信电源割接经常发生。有时可能因为标签或其他的错误，在设备下电时停错了电，造成人为的停电事故。对此，可采用“零电流+电吹风”电源割接保险法来解决这个问题。

首先，测试“零电流”。将要下电的设备关闭，用钳型电流表在配电柜的开关处测量电流是否约为“0”，如果不为“0”，则应怀疑该开关可能不是该设备的开关。

其次，用“电吹风测量法”。在即将下电的设备上，测试完“零电流”后，再接入电吹风，做开/关电吹风实验的同时，用钳型电流表在设备侧的开关处测量电流变化：电吹风开启时，电流增加10 A左右(以交流2200 W电吹风为例);电吹风关闭时，电流又回落到OA左右。然后，再按照其他割接程序进行(注：如果割接直流设备，则备用直流电吹风)。

这种方法的保险系数较大。

3.2 防漏水法

(1)“防水坝”防漏水法。此法虽然简单，但是却比较实用和保险，即在专用空调等供水比较集中的区域内，拦截一圈约10 cm高的防水坝，并内设多个过滤地漏。

(2)水路增加“护套”法。因为水管内有很高的水压，一旦阀门、接口或管路喷水，将冲出“防水坝”，若喷向设备，就会造成事故。因此，应在几乎所有的水路中增加“护套”，防止漏水喷溅。在水路中缠绕护套，可使漏水流在防水坝内，避免了事故扩大。

3.3 线缆标签规范法

通信电源专业和传输、数据、交换等专业涉及的线缆和开关较多，如果没有统一的线缆标签规范，则在颜色、格式、内容等多方面容易混淆和引起停错电事故。为此，我们制定了线缆标签规范。

例如，由华瑞公司负责施工的华为公司的设备，其网络逻辑名为SCP 7，设备电源引自机房第2号交流(AC)分配柜/第3排第6号开关，该设备位于机房内第A排第4列(此路电源为该设备第2路电源)。www.dqjsw.com.cn

其电缆标签格式如下：

华瑞-华为-SCP7

AC2/3.6-A4/2

3.4 监控数据共享法

现在，已经有很多局(站)安装了集中监控系统，并安排了值班人员24 h监控。但有些地方监控系统中强大的数据报表功能并没有被有效利用，有的地方每天只做一些简单的通知、观察、操作以及简单的值班记录。

笔者认为，应建立监控数据分析共享机制，多做一些设备性能分析，减少值班记录内容。首先，值班人员应将当天各主要局(站)的重要数据或截图进行汇总;其次，将汇总的数据在每天早上上班前发送到邮箱，供各分管班组长、主任或经理等人共同对数据进行分析，共同查找或处理设备隐患，并能对各班组的维护程度进行监督。

4、小结

高频逆变电源专业分管设备众多，责任重大，越来越受到领导和业界的重视。因此，进一步提高通信电源的安全可靠性，提高预警、预检、预修的能力，降低故障率，是今后工作的重点和努力的方向。