導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇通信電源概念，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

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2高職通信電源中電子技術課程聯系化教學設計舉例

通信電源和電子技術有很強的聯系性和依賴性，這種聯系性和依賴性雖然也能跨越到其他通信專業課程，但通信電源和電子技術的聯系性和依賴性更高。高職學生的特點之一是學習不積極、高中理科基礎差、自學能力低，對知識的連貫性掌握技能就更差。項目庫中每個項目的實施需要相關課程群合作完成，例如將電子技術中的功率因數概念的教學和通信電源的直流不間斷電源中的有源功率因數校正電路結合起來講，學生更易于對功率因數概念的理解，也能很好地掌握通信電源的直流不間斷電源中的有源功率因數校正電路的原理。通信電源課程根據教學計劃需求就能完成對應電子技術基礎教學任務。在相關通信電源知識群中由項目驅動完成電子技術基礎教學任務后，通信電源教學任務也同步完成最終結果。因此，教學設計者應能夠依據人才培養方案來建立通信電源和電子技術課程間聯系構架和設計跨課程的教學項目，在教學活動中，動態地將通信電源和通信電子技術課程進行聯系，形成具有活力的知識連貫體，并根據與通信電源課程群的知識聯系性來設計電子技術課程的項目庫。通過對高職通信電源專業聯系化教學的現狀分析和對通信電源專業的人才培養方案和教學計劃剖析后，我們應首先對通信電源和通信電子技術進行聯系化設計，提出對電子技術教學的設計方案，例如將電子技術專業課程中的電路與信號、模擬電子技術融入通信電源的配電和防雷來講授，將數字電子技術融入通信電源的UPS和整流來講授。電子技術的應用、電子技術實訓、電子產品設計與制作與通信電源的設備實訓相關聯，進行項目關聯設計試點。基于聯系需求將通信電源和電子技術課程的這些環節緊密相關，層次清晰，環環相扣。從而實現，在高職通信電源專業技能培養的生命周期過程中的前后緊密聯系，并最終形成通信電源專業的教學表現結果。

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通信電源系統承擔著向電力系統交換機、光端設備、PCM設備、微波設備等通信設備供電的任務，是所有通信設備的“心臟”，一旦發生供電中斷，通信系統、超高壓輸電線路高頻保護及電網安全穩定裝置通道、調度自動化遠動信息通道將無法運行，將極大地威脅電力系統的安全穩定運行。下面可以從以下幾個方面來分析通信電源的穩定安全。

1 選用高可靠電源系統

電源系統是否穩定，關鍵在于設備是否可靠，設計是否合理。一套電源設備只有在原理設計合理、設備選用可靠的情況下，才能確保其穩定性。

由于以前的電源系統多采用分立電子元件，如可控硅等元件，給運行維護帶來很多不便。高頻開關電源具有體積小、噪聲低、效率高、功率因素高、動態性能好、均流特性好、可靠性高、可帶電熱插拔、電磁兼容性極好、對電網污染小的優點，必將取代相控整流器，此外，還易于監控、擴展、實現“N+1”備份的功能。

選用安全、穩定的硬件設備是實現通信電源可靠性的第一要素，合理的接線方式也非常重要。為了保證電源系統的獨立性，每套通信設備的兩路電源分別接到高可靠電源系統的獨立直流母排上，每個直流母排上的輸出端均帶有隔離裝置，即雙電源/雙母排概念；而蓄電池分別接入各自母排，組成完全獨立又互不干涉的獨立供電系統。

2 建立通信電源監控系統

為了保證通信系統的暢通，提高設備運行水平，盡量縮短維修時間，使系統管理由局部、臨時監測，變為系統、全天候管理，必須實施監控。通信電源監控系統是對通信設備進行遙測、遙信和遙控，能實時監視和顯示其運行參數，自動監測和處理系統各種故障的設備，并且還能監測機房溫度，并根據環境溫度實時對蓄電池浮充時進行溫度補償。

2.1單套電源的監控

對于單套電源系統的監控，一般在整流屏配備本機監控裝置，實時監測交流單元，整流單元、直流單元、蓄電池等工作狀態，包括系統電壓、系統工作狀態顯示，負載電流及各整流模塊的輸出電流，蓄電池的充放電電流及安時數、系統的各項運行參數設定值、蓄電池溫度及環境溫度，根據各項設定值發出各類告警信息，并且具有RS-232接口，對于緊急故障具有電話回叫功能，在第一時間通知運行人員。其組成如圖1所示。

圖1 監控系統組成

2.2多套電源系統的監控

一般來說，一個供電局有多套通信電源，而且大多通信電源無人值班，因此，必須采用獨立的通信電源監控系統，并且把各站的電源監控系統納入通信設備總的監控系統。

根據通信電源集中維護、統一管理的基本模式，監控系統是一個多級的分布式計算機監控網絡，分為監控單元、監控站、區域監控中心、中心局監控中心。四級結構如圖2所示。

圖2 通信電源監控系統組成

一般以地調監控中心為中心局監控中心，各縣調監控中心為區域監控中心。各級的功能為：

（1）設備監控單元完成周期性的采集數據，接收和執行命令，接受上一級下達的配置信息、刷新配置文件；

（2）監控站實現數據采集和處理，向下與各設備單元監控單元傳送數據，進行處理后，向上級傳送，實時監視各監控單元的工作狀態，同時與監控中心通信，實時向監控中心轉發告警信息，并接受各監控單元的參數，顯示各監控單元采集的各種監測數據和告警信息；

（3）監控中心（包括區域監控中心）具有監控站的功能，還能實現各監控站工作狀態顯示和打印各種數據和信息。電源監控系統的基本原則應把可靠性放在第一位，監控系統本身的可靠性必須高于被監控設備的可靠性，監控系統要以監為主、控為輔，并且逐漸向智能化、規范化方向發展。轉貼于

3 加強對設備的維護工作

對通信電源的維護，主要是對蓄電池的維護。目前，通信電源大多采用免維護蓄電池（閥控式密封蓄電池），但其所謂的免維護其實是指使用過程中不需要加蒸餾水等工作。但在日常的工作中，還需對其進行精心維護。

3.1環境溫度的穩定

閥控式蓄電池適合在清潔、干燥、通風、避免陽光直射的環境中運行，環境溫度控制在15～35℃，最好是標準室溫25℃。因此，必須安裝空調，確保蓄電池室溫度控制在25℃。

3.2對蓄電池的維護

蓄電池作為通信電源的后備電源，是確保設備不間斷運行的最后一道防線，必須對其精心維護。在維護過程中，首先要經常觀察其外觀，檢查有無活性物質脫落、極板變形、電解液外漏，柵極有否腐蝕和硫化，及時做好充放電，根據《電信電源維護規程》中規定：

（1）蓄電池應每年做1次放電試驗，放電額定容量的30%～40%，每3年做1次容量實驗，使用6年后應每年1次，蓄電池放電期間應每小時測量1次端電壓和放電電流；

（2）還要引進先進的測試方法對蓄電池進行定期測試。根據研究，蓄電池的真正等效內阻是由其金屬電阻和電化學電阻組成，內阻的增加導致蓄電池實際容量的減少。現在市場上蓄電池測試儀很多，通過選用合適的蓄電池測試儀對蓄電池進行日常維護，再加上目前電源都對蓄電池裝有巡檢、監控功能，更加能保證蓄電池的日常工作效率。

4 高度重視防雷接地

雷電是對電力系統產生較大影響的一種自然災害，現在很多通信設備發生雷電事故，大多是由電源系統進入，因此必須重視電源系統的防雷接地工作。

4.1 防雷

根據YD5078-98《通信工程電源系統防雷技術規定》以及各通信站內主要電源配套設備的耐壓沖擊指標和防雷器殘壓要求，電力系統雷害的防護可采取分級協調的防護措施進行電源設備的保護。圖3為三級防雷保護措施。

圖3 三級防雷保護措施

（1）市電引入端安裝OBO電源防雷模塊，可以預先引雷；

（2）在交流輸入到整流器中間安裝一組低壓避雷器，確保整流設備及有關低壓設備；

（3）直流電源的“正極”在電源設備側和通信設備側均應接地，“負極”在電源機房側和通信機房側均應接氧化鋅壓敏電阻。

4.2 接地

對于通信等弱電設備的防雷，接地系統的良好與否，直接關系到防雷的效果和質量。當有直接雷時，盡管接地電阻很小（1.0Ω左右），但地網上還會產生很大的地位抬升。因此，應該采用聯合接地，通信機房和電源機房還要形成環形地網并多點入地。

5 加強人員培訓管理工作

現代電源技術大量應用電力電子半導體器件，采用自動控技術、計算機技術、電磁技術的多學科交叉技術，是現代電力電子的具體應用。積極讓專業人員參與、把關工程設計，方案審查，工程實施、竣工驗收；加大培訓力度和搞好技術練兵；積極讓專業人員學習新的專業知識；積極引進高素質的電源專業人才等各方面來實施，確實提高維護水平。

6 結束語

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關鍵詞： 通信穩壓電源；穩定；可靠

Key words: communication regulated power supply；stability；reliable

中圖分類號：TN913文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2012）09-0146-01

0引言

電源對于通信線路的意義，就像心臟對人類的意義一樣，供給的是能量，聯通的是整個機體，是保障整個通信線路運轉的基礎條件，是最不可或缺的。在實際應用中，幾乎每條電子設備都在使用直流電源，直流穩壓電源則被廣泛應用。

1通信電源的現狀

通信電源是通信系統中的源頭保證，體積雖小其意義非凡。當前，采用模擬電路控制的模擬方法，以及通過數字電路進行自動控制的數字方法，是最為常用的維持電源電壓的方法。市場對電源的需求即將攀升，隨著電信技術的迅猛發展，電信網絡日益復雜，各種業務層出不窮，電信服務的要求越來越高，因此作為整個通信系統動力之源的通信電源系統的重要性日益突出。

2保持通信電源穩定性措施

2.1 選用高可靠電源系統電源的穩定可靠是保證整條線路的基礎，而電源系統設計的科學合理、可靠則是保證電源系統穩定的基礎條件。因此，選用高可靠的電源系統，和合理的接線方式是保證通信電源穩定的首要條件。

分立電子原件是最為傳統的電源，但是卻有著維護困難的缺陷。而新產品高頻開關電源，不僅體積小、功率低、效率低，而且維護簡單、易于監控，已逐漸占領了當今市場。另一方面，為了保證電源系統的獨立性，每套通信設備的兩路電源分別接到高可靠電源系統的獨立直流母排上，每個直流母排上的輸出端均帶有隔離裝置，即雙電源/雙母排概念；而蓄電池分別接入各自母排，組成完全獨立又互不干涉的獨立供電系統。

2.2 建立通信電源監控系統電源監控可以實現系統、自動、全天實時掌握電源運行及其環境的狀況，及時發現隱患，減小維修頻率，將安全隱患扼殺在搖籃之中。具體流程為，電源監控系統安裝后，可通過遠程數據端顯示的數據及參數變化，得知電源環境的溫度是否正常，蓄電池電量是否充足，是否存在安全故障等問題，并可及時通知電源所在地工作人員采取相關彌補措施，進行修補。單套電源和多套電源的監控方法有所不同，但是總體來說，遙測、遙信和遙控是最為常用的三種方法，三者可交叉使用，互相補充。

其一， 單套電源的監控主要控制在電流、蓄電池兩個方面。具體包含直流單元、交流單元、系統電壓等模塊的負載電流及各整流模塊的輸出電流，蓄電池的充放電電流及安時數，蓄電池溫度及環境溫度，以及系統電壓、系統工作狀態顯示等。對于緊急故障具有電話回叫功能，在第一時間通知運行人員。

其二，供電局等大型通信單位，電源數量種類多，且多無人值班，在此種多套電源系統中安裝獨立的通信電源監控系統則是尤為重要。多套電源的監控系統是呈網絡逐層分布形式，監控單元、監控站、區域監控中心、中心局監控中心每個層次級別均應安裝電源監控設備，并且要把各站的電源監控系統納入通信設備總的監控系統，以便可以統一采集數據進行監控。監控單元負責定期采集數據、刷新配置，并向上級監控站傳送數據。監控站在接收到數據之后則對進行數據處理工作，向上區域監控中心發送處理結果，向下監控每個單元的工作狀態。監控中心則需將下級單位發送的數據進行打印、分析，并要嚴格控制好下級監控單元的安全性能。

2.3 加強對設備的日常維護結合檢修工作雖然通信電源設備的含金量一直在上升，但是如果因此而省去日常維護及檢修工作，則會大大減弱設備運行機能，還會大大加重設備日后維修的負擔。通信設備日常的維護及檢修工作主要集中在主機和蓄電池各個模塊，其中蓄電池的工作量更大、其長遠意義也更為顯著。

防潮、防塵與定期除塵是維護主機設備的手段，當主機出現擊穿、斷保險或燒毀器件的故障需要檢修時，則務必要查明故障原因，在進行維修重啟。

檢查進行時，工作人員需注意蓄電池是否保持在浮充狀態，其容量是否滿額，是否有冒氣泡、漏電、腐蝕等現象發生，是否有金屬物擱置在電池上方等。蓄電池種類不同，其日常維護所需注意的電池排列方式、電解液添加比例、充電頻率、放電次數以及周邊溫度也有所區別的。

2.4 高度重視防雷接地雷電事故大多通過電源系統進入，防雷接地是維持電源穩定性的另一項有效措施。而接地系統的良好與否，直接關系到防雷的效果和質量。聯合接地可使得通信系統各部分形成環網，降低雷電擊中的頻率。電力系統雷害的防護可采取分級協調的防護措施進行電源設備的保護。介紹如下：①市電引入端安裝OBO電源防雷模塊，可以預先引雷；②在交流輸入到整流器中間安裝一組低壓避雷器，確保整流設備及有關低壓設備；③直流電源的“正極”在電源設備側和通信設備側均應接地，“負極”在電源機房側和通信機房側均應接氧化鋅壓敏電阻。

3結論

通信電源始終是通信行業運轉的能量源頭，只有保持電源工作性能的安全可靠性，才能為整條通信線路提供基礎。隨著科技的發展，通信電源的科技含量也是越來越高，因此，相關技術人員也要不斷進修，學習先的技術理論并運用到實際操作中，為高科技電源設備發揮效益做好后備工作。

參考文獻：

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通信電源專業是一個涉及機電、電力等多種學科，又特別注重實踐動手能力的專業。該專業具有專業課程門數多，實踐教學環節所占比重大，各專業課程實踐教學相互獨立等特點。由于通信電源專業教室建設投資費用高，占用場地多，對環境影響大，很難滿足將配電、變流、蓄電池、油機獨立分散的實踐要求。隨著通信電源技術和設備不斷發展，現有的實踐內容、手段、方法及設備已很難將實踐教學提高到新的層次。

一、通信電源專業實踐教學的現狀

通信電源實踐教學是教學計劃的重要組成部分，任課教師在落實教學內容，構建相對完整的實踐教學體系方面進行了不懈的努力，在現有的實踐條件下也取得了一定成效，但也碰到了一些亟待解決的問題。

（一）項目設置系統性差

現有實踐教學的特點是基于單一課程的，實踐前后項目松散分離，不利于學生系統地理解和掌握所學知識，更不利于學生綜合地把握課程在本專業中的地位及縱向知識的連貫性和橫向知識的關聯性。在現有實踐條件下，發電機組、開關電源、UPS等各環節的實踐教學是分開設置的，不利于學生理解整個系統的組成和相互關系。學生缺少綜合性的整體概念，沒有進行縱向和橫向的有機整合，使學生“身臨其境”地進行通信電源系統的綜合實踐。

（二）教學設施不能滿足實踐教學需要

從近幾屆通信電源專業綜合實習的實施情況來看，現有的通信電源教學設施還不能滿足該專業的實踐教學需要，突出表現在：一是教學設備陳舊，技術水平跟不上新技術設備的發展，學生畢業后還需適應新設備；二是教學場地不能滿足實踐教學需要，通信電源專業需要專門的操作間，部分項目只能在酷熱的室外開展，在高溫下學生的精力不易集中，影響培訓效果。

（三）培訓效率較低

由于通信電源專業所涉及的實踐設備普遍較昂貴，設備數量有限，所以在實踐時，學生動手和操作的機會較少，常常出現學生“看”實踐而不是“做”實踐。為了增加學生實踐參與率，指導教師只能采用分組的形式，這種方式雖然增加了學生的動手機會，但同時也限制了實踐項目開出的數量。

（四）部分學生對實踐教學重視不夠

由于受“學歷教育”思想的影響，不少學生首先考慮的是如何通過理論課的考試，順利拿到畢業證，認為只要所有的理論課合格了，還沒有因實踐成績影響畢業的。因此，盡管學校、教師一直強調實踐環節的重要性，但仍有部分學生輕視實踐教學，輪到自己實踐時只是應付一下或干脆將自己的機會讓與別人。

二、提高實踐教學質量的幾點思考

為使職業教育適應新形勢的需要，培養高素質的通信電源專業的高職人才，可以從實踐內容、培訓手段、資源利用、評價方案等方面入手。

（一）優化實踐課程

實踐課的設置及其結構，將影響學生實踐能力的培養。因此，實踐課的安排應注意相互間的銜接，對實踐教學體系進行整體優化，將實踐內容連成一條主線并分階段實施。如《內燃機原理與構造》、《通信配電》、《整流原理與設備》、《軍用發電機組》等專業課都有不同數量的實踐學時，打破課程界限后，對這些課程之間的實踐項目進行綜合統籌開設，對學生采用分組滾動安排，同時開展多項實踐項目。這樣在同樣的實踐課時內，所取得的效果是顯著的，其一，學生實際參與率明顯增加，其二，學生的動手能力和綜合能力得到真正地提高，其三，教學設備得到充分利用。

（二）充分利用多媒體技術

在原有實踐手段的基礎上加入多媒體技術，可以緩解實踐設備數量不足帶來的實踐壓力。利用計算機仿真技術，制作成集聲、圖、文于一體的實踐教學軟件，配上數碼投影儀進行生動的實踐模擬教學，提高實踐教學效果。如內燃機拆裝，可事先采用數字攝像機拍攝各類汽油、柴油機的零件或制作三維動畫，讓學生動手實踐前先了解內燃機零件的拆裝步驟、要點及注意事項，實際操作時就能做到心中有數、有條不紊。又如開關電源設備實踐中的需測量觸發脈沖波形，因設備的限制無法達到實踐目的時，同樣可以通過計算機模擬來實現。總之，利用多媒體可使實踐效果推向一個更廣更深的層次。

（三）充分利用現有資源

充分利用校內現有資源，利用保障單位配發的電源設備開展實踐教學，是一種行之有效的提高實踐教學效率的方法。通信電源對于每個單位來說都是不可或缺的，學校部、系都有比較完備的供電系統，可以在通信電源課間實習和綜合實習時把這些資源充分利用起來。實習時聘請這些單位的值勤人員充當小教師，講解設備的注意事項和操作步驟，學生可以在學習設備操作使用時感受現場工作環境，提高畢業后適應環境的能力。

（四）建立實踐考核與成績評定體系

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智能變電站交直流一體化電源系統的主要的特點是一體化，這種一體化不僅表現在外觀上的一致性，更主要的是在系統的設計安裝方面減少了組屏的數目，這樣使得整個電源系統之間的聯系更加的緊密和美觀。這樣的一體化設計使得電源系統的流程更加簡單，也為后期的維護工作提供了方便。一體化電源系統還縮短了工廠的生產周期，各種型號模塊可提前生產，理論上為現貨，大大縮短供貨時間。

2網絡化和智能化

智能變電站交直流一體化電源系統主要是采用電子信息和電子設備相結合的特點，其由幾個子系統構成，每個系統之間通過網絡進行連接，并且都是受到相同的監控系統的監控，這樣也就使得各個子系統通過監控系統建立起了聯系，從而實現了智能電源系統內部自動化控制，使得運行的各參數能夠很好的配合和調整。此外一體化電源系統在開關方面也是使用了智能化，將低壓開關、傳感器等放在同一個箱體內，可監測開關位置、事故跳閘告警、負荷電流、漏電流等，使得模擬量的采集或是開關控制等都在箱內解決，使電源監測不再有盲點。這種開關的智能化將使得單個的柜體能夠安裝更多的開關，實現開關智能化的檢測或是控制。同時也會使得維護更加的方便，

3安全性高

交直流一體化電源系統采用全模塊設計，絕緣防護更好，并且沒有外引二次接線，無跨屏二次電纜；同時由于使用了模塊化設計，一般故障模塊可以實時更換，無需停電，不需檢修二次線。相同參數模塊可以互換，模塊內一次、二次部分可獨立檢修，單個開關可獨立更換，使得設備檢修更便捷、更安全。交直流一體化電源系統還對蓄電池、各開關之間做防爆、防酸、防燃處理，即使蓄電池放在主控制室內，也不會對其他設備的安全運行造成影響。

智能站用變直流一體化電源系統的應用

1智能站用交直流一體化電源系統的概念

一般來講，智能站用交直流一體化電源系統，主要是指將站用交流電源系統、直流電源系統、逆變電源系統、通信電源系統統一設計，并且進行相應的調試和服務，之后通過網絡通信、優化、系統聯動、設備檔案統一管理的方法，實現站用電源安全和智能，從而實現站用電源的“交鑰匙”工程。

2智能站用交直流一體化電源系統的應用

站用智能交流系統已經成功在大多數的變電站運行，其直流核心充電模塊應用移相諧振軟開發技術，風冷、自冷有機結合。逆變電源正常時進行交流供電，交流斷電之后切換直流逆變。一體化應用成熟的交流技術、直流技術，在技術上不存在風險。通信電源部分應用直流輸入充電模塊，比傳統的充電模式省掉了整流環節。直流的220V電壓經過高頻的開關轉換為48V的電壓，并沒有采用變壓器進行轉換，其中的220V和48V的電壓之間并沒有直接通過電氣進行連接，保障了兩種電壓之間的隔離。蓄電池部分是采用閥控鉛酸蓄電池，110kV及以上變電站使用2到3組的蓄電池，蓄電池的一體化，避免逆變電源和通信電源在進行維護時出現的不精確的問題，同時減少蓄電池組配置組數，蓄電池室也可取消，簡化主控樓的設計，同時解決了UPS電池和通信蓄電池的日常維護和管理問題，也使得實現智能變電站交直流一體化電源系統成為了可能。

3安全性應用

原始的變電站的站用電源系統當有一處出現問題時整個系統可能受到影響，這樣很容易導安全事故的發生，然而智能變電站交直流一體電源系統將很好地解決這一問題.通過對變電站站用電源的一些線路的走向進行調整，將直流和交流完全的進行隔離開來，這樣將會減小由于電流的沖撞導致的事故發生。并且一體化電源系統還統一進行防雷配置，以提高雷擊過電壓或者操作過電壓時，設備安全運行的能力。

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【中圖分類號】 E965【文獻標識碼】B【文章編號】1672-5158（2013）07-0296-02

智能電網（smart power grids），就是電網的智能化，也被稱為“電網2.0”，它是建立在集成的、高速雙向通信網絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法以及先進的決策支持系統技術的應用，實現電網的可靠、安全、經濟、高效、環境友好和使用安全的目標，其主要特征包括自愈、激勵和包括用戶、抵御攻擊、提供滿足21世紀用戶需求的電能質量、容許各種不同發電形式的接入、啟動電力市場以及資產的優化高效運行。

一、通信電源

通信電源是整個通信網絡的關鍵基礎設施，但是通信電源在整個通信行業中占的比例并不大。電信運營商在電源產品上的采購主要是每年的設備維護和系統設，其中電源設備的維護通常占采購量的比重更高。電信運營商每年用于電源系統的建設上的費用相對較少，除非電信系統需要大規模的升級或者擴建，運營商才會增加電源設備的采購量。電力通信電源是智能電網的通信系統的關鍵設備，通信電源系統的質量好壞關系到通信網的安全和質量，如果電源出現故障，對電網的安全和運行帶來了極大的危害，還能產生嚴重的后果。所以，在只能電網通信電源的管理和維護應該被重視。在智能電網中，采用先進的、集中、自動化的管理的方式進行。采用先進、可靠性高的電源電池和穩定的供電方式對構建強大的通信供電系統尤為重要。通信電源供電系統中，一般采用DC-DC轉換器對通信設備供電。蓄電池可采用免維護電池，壽命長且密封性較好。建議采用雙蓄雙充模式，可適當加大直流蓄電池組的容量，采用兩組DC-DC轉換器為通信設備供電，可以保證通信設備供電可靠性。在保證通信設備安全可靠供電的同時，不僅降低了設備投資，實現了資源共享，還可降低工作人員的維護量。

二、數字變電站通信需求及滿足

數字化變電站的基本概念為變電站的信息采集、傳輸、處理、輸出過程全部數字化，基本特征為設備智能化、通信網絡化、模型和通信協議統一化、運行管理自動化等。伴隨著網絡通信技術的發展，數字化變電站乃至數字化電網的逐步建立，為構建智能電網的建設提供了技術基礎。初步統計，國家電網公司系統已有70多座數字化變電站投入運行，在數字化變電站研究和應用領域取得的成果，使在變電站一次設備、變電站通信網絡等方面具備了建設智能電網的條件，對智能電網的發展將起到重大推動作用。推廣數字化變電站，促進電網的智能發展，需要考慮現有通信網絡改造和構建新興通信網絡，以滿足變電站的數字化建設。

2.1 通信開放、標準化

數字化變電站的主要一次設備和二次設備都應為智能設備，這是變電站實現數字化的基礎。智能設備需具備可與其他設備交互參數、狀態和控制命令等信息的通信接口。構建開放的通信架構，形成一個“即插即用”的環境，使電網元件之間能夠進行網絡化的通信。統一技術標準，數字化變電站可以對傳感器、智能電子設備（IEDs）還有應用系統實現無縫通信，就是信息在設備和系統這兩個之間得到完全的理解，這樣才能實現設備和設備時間、設備和系統之間、系統和系統之間的相互操作的功能。實現這個功能，必須依靠電力公司、設備知道企業和標準制定機構之間的相互溝通和各做，才能實現。

2.2 通信網絡化

數字化變電站內設備之間的連接全部采用高速的網絡通信設備，通過網絡真正實現資源共享？并要求通信具備實時性、安全性。目前的通信需求主要是系統物理量的傳遞，主要足四遙：遙測，遙信，遙控，遙調。測量數據、遙控命令等都要求實時傳送，一旦出現故障，則需要傳送大量的數據，要求信息能在站內通信網絡上快速傳遞。通信的安全問題也是至關重要的，可采取只讀訪問以及密碼和防火墻等策略。

2.3 信息集成化

高速通信系統使得各種不同的智能電子設備（IEDs）、智能表計、控制中心、電力電子控制器、保護系統以及用戶進行網絡化的通信，同時，這中間產生的數據和信息都集中采集、統一傳送，實現電網信息的高度集成和共享，采用統一的平臺和模型，實現標準化、規范化和精細化管理。

三、信息管理

3.1 數據采集

在實時數據采集上，智能電網大大擴展了監視控制與數據采集系統（SCADA）的數據采集范圍和數量，提高了電網的“可視化”。智能電網的實時數據主要包括三類：電網運行數據、設備狀態數據和客戶計量數據。電網企業應該加強對設備狀態監測數據和更加詳細的客戶計量數據的采集，為企業提供更多有價值的信息和更有力的決策支持。設備狀態數據的采集有利于推進電力行業設備狀態檢修的發展。電網企業目前在開展狀態檢修和狀態評估的初期工作，設備狀態數據的獲取是狀態檢修和狀態評估的重要基礎。同時，電網企業應該根據不斷更新與變化的設備情況，花大力氣制定和更新設備狀態評估的標準。

3.2 數據傳輸

智能電網需要采集大量的設備狀態數據和客戶計量數據。這兩類數據的特點是：數據量大，采集點多且分散，對實時性要求比電網實時運行數據低，數據需要被多個系統和業務部門使用。在智能電網中，對這部分數據的采集是采用基于開放標準的數字通信網，即基于IP的實時數據傳輸方式。它是基于開放標準（TCP/IP）的數據網絡通信，提供協議轉換器，可以兼容現有設備，多通道共用，提高通道利用率，多通道容量可以被其他數據通利用，更適合對大量的設備狀態數據和計量數據的采集。采用基于IP的實時數據傳輸，各后臺系統通過訂閱方式直接獲取所需數據，減少了數據通道壓力，避免在實時系統和管理系統之間開發多個數據接口，有利于實現實時數據的共享。

3.3 信息集成

針對電力企業已經存在的信息“孤島”和“煙囪”問題，智能電網尤其強調建立企業信息總線（ESB），實現企業級信息集成。智能電網中，需要集成的信息包括自動化系統的實時數據、電網公司內部管理應用系統產生的管理數據、外部應用系統數據。為了實現企業級的信息集成，需要建立企業信息集成總線，實現應用系統之間的數據流動，各應用系統的數據集成到統一的分析數據倉庫。企業信息集成總線中信息交換以及數據中心數據模型參照/遵循CIM標準。

3.4 分析信息

信息分析是智能電網的核心內容，是電網智能化的根本體現，有利于支持電網企業的業務改進與創新。數據分析的水平很大程度上取決于信息集成程度。根據智能電網信息集成程度，將分析優化分為四個層次：實時事件、閉值、通知、屏幕顯示、郵件、傳呼；指標計算、趨勢分析；數據分析、事件的實時或事后診斷處理、數據挖掘；高級優化、業務建模和規劃、決策支持。針對電網企業不同的業務主題，建立完整的分析結構層次，指導對數據的深度利用；電網企業內部不同層次的人員，可以從這個完整的分析結構中訂閱自己需要的分析功能；這樣一個分析結構層次中，實際上包含了電網企業的重要運營和管理指標體系，能夠清楚地表征電網企業的整體運營狀況。

3.5 信息顯示

通過門戶系統，能夠從多個數據源獲取數據，將經過分析優化處理后的信息，以用戶定制的門戶和儀表盤方式呈現給用戶。門戶系統為用戶提供一站式信息訪問，不同層次的用戶獲得自己關注的信息，用戶能夠配置需要顯示的信息和表現方式，還能夠實現對分析結果的企業級分發。

3.6 信息的安全管理

電力系統存在大量的數據信息，包括發電商，電力企業，電網，用戶的資料信息。智能電網中，必須明確各個主題的權限和保護程度，確保各個利益主體的切身利益。信息傳輸過程必須能抵御外部干擾和惡意的竊取，加強主動實時防護和信息的安全存儲、網絡病毒防范、惡意攻擊防范、網絡信任體系與新的密碼等技術。

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中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A

文章編號：1009-0118（2012）07-0217-02

電力系統通信網是電網的重要支柱，是確保電網安全、優質、經濟運行的重要手段，也是智能電網的基礎支撐。

一、通信電源

電力通信電源作為電力通信系統的關鍵設備，特別是在智能電網中，通信電源系統運行質量的好壞直接關系到通信網的安全和運行質量，一旦出現因電源故障造成通信設備停運和電路中斷，對電網安全運行將是極大的危害，甚至產生嚴重的后果。因此，智能電網通信電源的管理和維護應值得重視。

在智能電網中，以先進、集中、自動化的管理維護方式管理通信電源是必然的趨勢。采用先進、可靠性高的電源電池和穩定的供電方式對構建強大的通信供電系統尤為重要。

通信電源供電系統中，一般采用DC-DC轉換器對通信設備供電。蓄電池可采用免維護電池，壽命長且密封性較好。建議采用雙蓄雙充模式，可適當加大直流蓄電池組的容量，采用兩組DC-DC轉換器為通信設備供電，可以保證通信設備供電可靠性。在保證通信設備安全可靠供電的同時，不僅降低了設備投資，實現了資源共享，還可降低工作人員的維護量。

二、數字變電站通信需求及滿足

數字化變電站的基本概念為變電站的信息采集、傳輸、處理、輸出過程全部數字化，基本特征為設備智能化、通信網絡化、模型和通信協議統一化、運行管理自動化等。

伴隨著網絡通信技術的發展，數字化變電站乃至數字化電網的逐步建立，為構建智能電網的建設提供了技術基礎。

初步統計，國家電網公司系統己有70多座數字化變電站投入運行，在數字化變電站研究和應用領域取得的成果，使在變電站一次設備、變電站通信網絡等方面具備了建設智能電網的條件，對智能電網的發展將起到重大推動作用。

推廣數字化變電站，促進電網的智能發展，需要考慮現有通信網絡改造和構建新興通信網絡，以滿足變電站的數字化建設。

（一）通信開放、標準化

數字化變電站的主要一次設備和二次設備都應為智能設備，這是變電站實現數字化的基礎。智能設備需具備可與其他設備交互參數、狀態和控制命令等信息的通信接口。

構建開放的通信架構，形成一個“即插即用”的環境，使電網元件之間能夠進行網絡化的通信。

統一技術標準，它能使所有的傳感器、智能電子設備(IEDs)以及應用系統之間實現無縫的通信，即信息在所有設備和系統之間能夠得到完全的理解，實現設備與設備之間、設備與系統之間、系統與系統之間的互操作功能。這就需要電力公司、設備制造企業以及標準制定機構進行通力的合作，才能實現通信系統的互聯互通。

（二）通信網絡化

數字化變電站內設備之間的連接全部采用高速的網絡通信設備，通過網絡真正實現資源共享。并要求通信具備實時性、安全性。

目前的通信需求主要是系統物理量的傳遞，主要是四遙：遙測，遙信，遙控，遙調。測量數據、遙控命令等都要求實時傳送，一旦出現故障，則需要傳送大量的數據，要求信息能在站內通信網絡上快速傳遞。

通信的安全問題也是至關重要的，可采取只讀訪問以及密碼和防火墻等策略。

（三）信息集成化

高速通信系統使得各種不同的智能電子設備(IEDs)、智能表計、控制中心、電力電子控制器、保護系統以及用戶進行網絡化的通信，同時，這中間產生的數據和信息都集中采集、統一傳送，實現電網信息的高度集成和共享，采用統一的平臺和模型，實現標準化、規范化和精細化管理。

三、信息管理

智能電網的構建，有主網和配網統一協調管理的趨向，從數千個節點的數據采集量到數十萬個節點數據采集，大量的數據如何進行有效的管理，是亞待解決的問題。

按照IBM公司的方案，數據信息的管理可從數據采集、數據傳輸、信息集成、分析優化和信息展現五個方面入手。具體為：

（一）數據采集

在實時數據采集上，智能電網大大擴展了監視控制與數據采集系統(SCADA)的數據采集范圍和數量，提高了電網的“可視化”。智能電網的實時數據主要包括三類：電網運行數據、設備狀態數據和客戶計量數據。電網企業應該加強對設備狀態監測數據和更加詳細的客戶計量數據的采集，為企業提供更多有價值的信息和更有力的決策支持。

設備狀態數據的采集有利于推進電力行業設備狀態檢修的發展。電網企業目前在開展狀態檢修和狀態評估的初期工作，設備狀態數據的獲取是狀態檢修和狀態評估的重要基礎。同時，電網企業應該根據不斷更新與變化的設備情況，花大力氣制定和更新設備狀態評估的標準。

（二）數據傳輸

智能電網需要采集大量的設備狀態數據和客戶計量數據。這兩類數據的特點是：數據量大，采集點多且分散，對實時性要求比電網實時運行數據低，數據需要被多個系統和業務部門使用。

在智能電網中，對這部分數據的采集是采用基于開放標準的數字通信網，即基于IP的實時數據傳輸方式。它是基于開放標準(TCP/IP)的數據網絡通信，提供協議轉換器，可以兼容現有設備，多通道共用，提高通道利用率，多通道容量可以被其他數據通信利用，更適合對大量的設備狀態數據和計量數據的采集。采用基于IP的實時數據傳輸，各后臺系統通過訂閱方式直接獲取所需數據，減少了數據通道壓力，避免在實時系統和管理系統之間開發多個數據接口，有利于實現實時數據的共享。

（三）信息集成

針對電力企業己經存在的信息“孤島”和“煙囪”問題，智能電網尤其強調建立企業信息總線(ESB)，實現企業級信息集成。智能電網中，需要集成的信息包括自動化系統的實時數據、電網公司內部管理應用系統產生的管理數據、外部應用系統數據。為了實現企業級的信息集成，需要建立企業信息集成總線，實現應用系統之間的數據流動，各應用系統的數據集成到統一的分析數據倉庫。企業信息集成總線中信息交換以及數據中心數據模型參照/遵循CIM標準。

（四）分析信息

信息分析是智能電網的核心內容，是電網智能化的根本體現，有利于支持電網企業的業務改進與創新。數據分析的水平很大程度上取決于信息集成程度。根據智能電網信息集成程度，將分析優化分為四個層次：實時事件、閉值、通知、屏幕顯示、郵件、傳呼;指標計算、趨勢分析;數據分析、事件的實時或事后診斷處理、數據挖掘;高級優化、業務建模和規劃、決策支持。

針對電網企業不同的業務主題，建立完整的分析結構層次，指導對數據的深度利用;電網企業內部不同層次的人員，可以從這個完整的分析結構中訂閱自己需要的分析功能;這樣一個分析結構層次中，實際上包含了電網企業的重要運營和管理指標體系，能夠清楚地表征電網企業的整體運營狀況。

（五）信息顯示

通過門戶系統，能夠從多個數據源獲取數據，將經過分析優化處理后的信息，以用戶定制的門戶和儀表盤方式呈現給用戶。門戶系統為用戶提供一站式信息訪問，不同層次的用戶獲得自己關注的信息，用戶能夠配置需要顯示的信息和表現方式，還能夠實現對分析結果的企業級分發。

（六）信息的安全管理

電力系統存在大量的數據信息，包括發電商，電力企業，電網，用戶的資料信息。智能電網中，必須明確各個主題的權限和保護程度，確保各個利益主體的切身利益。信息傳輸過程必須能抵御外部干擾和惡意的竊取，加強主動實時防護和信息的安全存儲、網絡病毒防范、惡意攻擊防范、網絡信任體系與新的密碼等技術。

參考文獻：

［1］曾瑛,丁慧霞,張庚.智能電網下的廣東電力通信網演進方向［J］.廣東電力，2011,24(5)：51-58.

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中圖分類號：TN86 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）18-0035-02

1 蓄電池組

1.1 蓄電池的結構及工作原理

蓄電池通常是指鉛酸蓄電池，它是電池中的一種，屬于二次電池。它的工作原理是：充電時利用外部的電能，使內部活性物質再生，把電能存儲為化學能，需要放電時再次把化學能轉換為電能輸出。

1.1.1 蓄電池的充電

蓄電池充電時，負極會析出氫氣，正極會析出氧氣。析出的氧氣到達負極，與負極起下述反應。正極析氧，在正極充電量達到70%時就開始了。

充電過程2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4

1.1.2 蓄電池的放電

蓄電池作為應急備用能源，其價值和性能是通過放電來實現的，蓄電池放電過程中的化學反應：

放電過程Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O

1.2 蓄電池的維護

在維修過程中，應經常檢查蓄電池的外觀，極柱。若發現電池槽，蓋發生破裂，以及結合部滲漏電解液，極柱周圍出現爬酸現象要及時更換電池。2 V蓄電池在投入運行后的前五年，12 V蓄電池在投入運行后的前兩年，每年應以實際負載進行一次核對性放電試驗，放出標稱容量的30%-40%。2 V蓄電池在投入運行后的第六年起，12 V蓄電池在投入運行后的第三年起，每年應進行一次容量試驗。

2 高頻開關電源

2.1 開關整流器監控單元的原理

開關整流器監控單元的單片機電路對電源參數進行實時采集。缺相檢測和網壓檢測電路對三相交流輸入進行缺相檢測和電網電壓檢測，檢測到的缺相信號和電網電壓信號送給單片機電路進行處理。單片機接受鍵盤指令，采用LCD顯示電源實時數據和控制菜單。輔助電源提供開關整流器內部控制電路所需要的各種電源。溫度檢測電路檢測主散熱器溫度，送給單片機系統。單片機系統根據主散熱器溫度，通過風扇控制電路控制風扇的工作狀態。

2.2 負荷均分的概念

一套高頻開關電源系統至少需要兩個高頻開關電源模塊并聯工作，大的系統甚至需要多達數十個電源模塊并聯工作，這就要求并聯工作的電源模塊能夠共同平均分擔負載電流，即均分負載電流。目前高頻開關電源均采用PWM型均流方式，是一種數字式調整均流方式，具有均流精度高，動態響應特性好，抗干擾性較好，模塊控制數多的優點。

2.3 負荷均分的原理

US為系統取樣電壓，Ur為系統基準電壓，兩者比較后產生誤差電壓UD，UD與三角波比較產生一個脈寬調制方波信號，其波寬受UD大小控制。這個方波信號送至每個整流模塊，通過模塊內光耦，隔離，整形，放大后與模塊電流比較。這個比較信號再與模塊內的預先設定參考電壓值相疊加，調整模塊的輸出電流，改變模塊的輸出電壓，使每個模塊的輸出電流相等。

3 UPS電源

不間斷供電電源系統（UPS）是能夠持續穩定不間斷向負載供電的一類重要電源設備。從廣義上說UPS包括交流不間斷電源系統和直流不間斷電源系統。長期以來，已習慣于把交流不間斷電源系統稱為UPS。

3.1 UPS原理

交流市電電源輸入由整流器轉換為直流電源。逆變器將此直流電源或來自電池的直流電源轉換為交流電提供給負載。市電中斷時，由電池通過逆變器給負載提供后備電源。市電電源還可通過靜態旁路向負載供電。需要對UPS維修保養時，可將負載切換到維修旁路供電，負載電源不中斷。

3.2 UPS幷機系統特點

并聯UPS軟件和硬件與單機模式完全一致。幷機系統的配置可通過參數設置軟件實現。幷機系統各單機的參數設置要求一致。幷機控制電纜形成閉環連接，為系統提供可靠性和冗余。雙母線控制電纜連接在兩個母線的任兩個UPS單機之間。智能幷機邏輯為用戶提供最大靈活性。例如，可按任意順序關閉或啟動幷機系統中的各單機。可實現正常模式和旁路模式之間的無縫切換，并且可以自動恢復。即過載消除后，系統會自動恢復到原來的運行模式。可以通過各單機的LCD查詢幷機系統的總負載量。

3.3 UPS單機并聯的要求

多個單機并聯組成的UPS系統相當于一個大的UPS系統。但是具有更高的系統可靠性。為了保證各單機使用度相同并符合相關配線規定，應滿足以下要求。

1）所有單機必須容量相同并且并接到相同的旁路電源。

2）旁路電源和整流輸入電源必須接到相同的中線輸入端子。

3）如安裝漏電檢測儀器（RCD），必須正確設置并且安裝在共同的中線輸入端子前。或者該器件必須監控系統的保護地電流。

4）所有的UPS單機的輸出連接到共同的輸出母線上。

3.4 UPS特殊工作模式

3.4.1 旁路模式

正常模式下，如遇逆變器故障，逆變器過載或手動關閉逆變器，靜態開關將負載從逆變器側切換到旁路電源側。如此時逆變器相位與旁路相位不同步，靜態開關將負載從逆變器輸出切換到旁路電源輸出，但會出現負載電源短時中斷。該功能可避免不同步交流電源的并聯引起大環流。負載電源中斷時間可設置，通常小于3/4周期。例如：頻率50 Hz時，中斷時間小于15 ms：頻率60 Hz時，中斷時間小于12.5 ms。

3.4.2 并聯冗余模式

為提高系統容量或可靠性，或既提高系統容量又提高可靠性，可將數個UPS單機設置為直接并聯，由各UPS單機內的幷機控制邏輯保證所有單機自動均分負載。幷機系統最多可由4個單機并聯組成。

3.4.3 頻率變換器模式

UPS可設置為頻率變換器模式。提供50 Hz或60 Hz的穩定輸出頻率。輸入頻率范圍40 Hz-70 Hz。該模式下，靜態旁路無效，電池為可選。根據是否需要以電池模式運行來確定是否選用電池。

3.4.4 自動開機模式

UPS提供自動開機功能，即市電停電時間過長，電池放電至終止電壓導致逆變器關機后，如市電恢復，經過延時后，UPS會自動開機。該功能及自動開機延時的時間可由調試工程師設置。

3.4.5 電池模式

由電池經過電池升壓電路通過逆變器給負載提供后備電源的運行模式為電池模式。市電停電時，系統自動轉入電池模式運行。負載電源不中斷。此后市電恢復時，系統又自動切換回正常模式，無需任何人工干預，并且負載電源不中斷。

3.5 UPS高級功能

UPS提供電池維護測試功能。電池定期自動放電，每次放電量為電池額定容量的20%，實際負載必須超過UPS標稱容量的20%。如果低于20%，則無法執行自動放電維護。自動放電間隔時間30天-360天可以自行設置。電池自檢可禁止。

在線式UPS中，無論市電是否正常，都由逆變器供電，所以市電故障瞬間，UPS的輸出不會間斷。另外由于在線式UPS加有輸入EMC濾波器和輸出濾波器，所以來自電網的干擾能得到很大的衰減。

參考文獻

[1]孫法文.淺談化工生產供電系統UPS的選配[J].中氮肥，2005.

篇9

中圖分類號：TM46 文獻標識碼：A

電源是現代生活必需品，衣食住行離不開電源，文化娛樂、辦公學習、科學研究、國防建設、交通運輸都離不了電源。計算機、電視機、X光機等雖然也是打開開關就能工作，但是這些機器里面都已經做了電能變換處理，將正弦的交流市電轉換成各自需要的直流電、高壓電、脈沖電。另外用蓄電池經過電能變換可獲得電能。衛星、飛行器，把太陽能收集起來，再經過電能變換獲是需要的各種電能來維持長期運行。近年來，通信技術發展迅速，通信產品日趨小型化、綠色化，這對其供電模塊，即通信電源模塊，提出了越來越高的要求。通信電源模塊的發展趨勢為高效率、高功率密度、高可靠性，與此同時，它還要有良好的動態性能和適應寬輸入范圍的能力，這些對通信電源模塊的設計提出了很大的挑戰，尤其是寬輸入范圍。由于通信電源模塊大多數時間工作在額定電壓下，因此保證額定輸入電壓時的高效率十分重要，它是高功率密度和高可靠性的保障。針對寬輸入電壓范圍，選擇合適的電路拓撲十分重要。Buck 型拓撲結構的變換效率最高點一般在輸入電壓較低時，而Boost 型則恰恰相反，因此很難在額定輸入電壓時取得最高的效率。

1直直變換器概述

1.1直直變換器源頭

要想探究變換器的源頭，我們就要先來了解一下開關電源的分類。現代開關電源分為直流開關電源和交流開關電源兩類，前者輸出質量較高的直流電，后者輸出質量較高的交流電。開關電源的核心是電力電子變換器。電力電子變換器是應用電力電子器件將一種電能轉變為另一種或多種形式電能的裝置，按轉換電能的種類，可分為四種類型：直流-直流變換器，它是一種直流電能轉換成另一種或多種直流電能的變換器，是直流開關電源的主要部件；逆變器，是將直流電轉換為交流電的電能變換器，是交流開關電源和不間斷電源UPS的主要部件；整流器，是將交流電轉換為直流電的電能變換器；交交變頻器，是將一頻率的交流電直接轉換為另一種恒定頻率或可變頻的交流電，或是將變頻交流電直接轉換為恒頻交流電的電能變換器。這四類變換器可以是單向變換的，也可以是雙向變換的。單向電能變換器只能將電能從一個方向輸入，經變換后從另一個方向輸出；雙向電能變換器可實現電能的雙向流動。近些年還有人提出一種新穎的四開關Buck-Boost 變換器及其控制策略，該變換器由Buck變換器和Boost變換器級聯等效而成，其可以將寬范圍的輸入電壓高效率變換到額定電壓附近，這樣對后級變換器而言輸入就是一個窄范圍，從而保證了后級變換器的優化設計；與此同時，四開關Buck-Boost變換器的濾波工作模式還保證了額定輸入電壓附近效率的最高。之后，推導出輸入與輸出電壓關系式和電感電流紋波理論值。設計并制作出樣機，經實驗證明理論分析的正確性，并給出詳細的實驗數據，包括MOSFE T驅動時序、漏源極波形、電壓紋波、輸入與輸出電壓關系驗證表和開關占空比與主電路效率關系曲線圖。它以TI的MSP430F6638芯片為控制核心，主電路以四開關單電感Buck-Boost結構為拓撲，采用同步整流控制，外擴驅動電路和電壓、電流檢測電路。MOSFET驅動信號是由430片內兩個PWM 模塊發出的四路PWM 波提供，通過430片內12位ADC采集輸入電壓、電流和輸出電壓、電流，通過數字PI 算法來調節PWM 占空比即可實現電源的恒壓、恒流輸出和恒定功率輸出。系統外接了鍵盤和液晶屏可進行人機交互。另外其通信端口可以和其它設備進行通信，可根據系統要求進行電源參數設定。高效性、靈活性和寬范圍的輸入、輸出電壓是數字開關電源的重要性能指標。對于主電路拓撲的選擇考慮在不需要隔離的電源系統中，盡量不采用有變壓器的拓撲，以提高效率；在非隔離型的基本變換器中具有升降壓功能的拓撲Buck-Boost、Cuk、Zeta 和Sepic，但Buck-Boost 和Cuk的輸出電壓與輸入電壓極性相反，使檢測電路設計復雜化；而Cuk、Zeta 和Sepic所需儲能元件多，不利于電源參數的靈活調節。本系統主電路采用同步整流方式控制的四開關單電感Buck-Boost 結構。它是由一個同步Buck 電路通過電感橋接到一個同步Boost 電路。此電路具有升降壓功能，把原有的Buck電路和Boost電路的續流二極管用低導通電阻的MOSFET管代替，利用其反向導電特性降低了導通損耗，提高了轉換效率。

1.2直流變換器的分類

直流變換按輸入與輸出間是否有電氣隔離可分為兩類：沒有電氣隔離的稱為非隔離的直流變換器，有電氣隔離的稱為隔離的直流變換器。非隔離型的直流變換器按所用有源功率器的個數，可分為單管、雙管、和四管三類。隔離型的變換器可以實現輸入與輸出間電氣隔離，通常采用變壓器實現隔離，變壓器本身具有變壓的功能，有利于擴大變換器的應用范圍。非有隔離型的變換器和隔離型的變換器組合得到單個變換器不具備的特性。按能量傳遞來分，直流變換器有單向和雙向兩種。

按開關管的開關條件，直流變換器可分為硬開關和軟開關兩種。軟開關直流變壓器的開關管在開通或關斷過程中，或是加于其上的電壓為零，即零電壓開關，這種開關方式顯著地減少了開關損耗和開關過程中引起的震蕩，可以大幅度地提高開關頻率，為變換器的小型化的模塊化創造了條件。

直直變換器分類示意圖如圖一所示：

圖1：直直變換器分類

1.3直直變換器基本概念

直直變換器，即直流/直流變換器，它是將一種直流電源變換成另一種具有不同輸出特性的直流電源的電力電子裝置。直直變換器可將某種直流電能變換成負載所需的電壓或電流可控的直流電源，它通過對電力電子器件的快速通、斷控制，而反恒定直流電壓斬成一系列的脈沖電壓，通過控制占空比的變化來改變這一脈沖序列的脈沖寬度，以實現輸出電壓平均值的調節，再經輸出濾波器濾波，在負載上得到電壓可控的直流電能。

1.4控制輸出電壓方法

控制輸出電壓的基本方法有以下三種：

（1）定頻調寬控制，稱為脈沖寬度調制型，即：PWM型。

（2）定寬調頻控制，稱為脈沖頻率調制型。

（3）調頻調寬混合控制。

在固定開關頻率的脈寬調制（PWM）方法中，開關通、斷控制信號由此產生。

2 Cuk直直變換器

2.1 Cuk直直變換器基本形式及工作狀態

Cuk直直變換器是非隔離型變換器的一種，Cuk型電路可以看成是由升壓型電路和降壓型前后級聯而成的。Cuk電路及Cuk等效電路如圖二所示。

圖2：Cuk電路（左）及Cuk等效電路（右）

（1）S通時，Ui―L-S回路和R-L1-C1-S回路有電流。

（2）S斷時，Ui―L-C1-D回路和R-L1-D回路有電流。

（3）電路相當于開關S在A、B兩點之間交替切換。

2.2 利用伏秒平衡推導

對電感L：UiTon =（Uc1-Ui）Toff

對電感L1：（Uc1+U0）Ton=- U0 Toff

U0/Ui=-D/（1-D）

等式右邊的負號表示輸出電壓與輸入電壓極性相反，其輸出電壓即可以高于其輸入電壓，也可以低于輸入電壓。

2.3優點

與升降壓斬波電路相比，期優點在于輸入電源電流和輸出負載電流都是連續的，且脈動很小，有利于對輸入、輸出進行濾波。

3 直流開關電源及其應用

直流開關電源是具有直流變換器且輸出電壓恒定或按要求變化的直流電源，其輸入為直流電，也可以是交流電。直流開關電源部分或全部符合以下特征：電源電壓和負載在規定的范圍內變化時，輸出電壓應保持在允許的范圍內變化；輸入與輸出間有好的電氣隔離；可以輸出單路或多路電壓，各路之間有電氣隔離。

直流開關電源與直流線性電源相比，其電力電子器件在開關狀態工作，電源內部損耗小，效率高；開關頻率高，電源體積和重量小。

直流開關電源在大型計算機、通信系統、航空航天器中的電源是分布式電源系統，包括三個部分：第一部分為發電系統，第二部分是一次電源，第三個部分是二次電源。發電系統是將其他能量轉化為電能的設備一次電源用于將變化范圍較大的輸入電壓轉變為所需的輸出電壓。二次電源則直接面向用電設備，分布式電源系統的發電系統、一次電源和部分二次電源為多冗余度電源，電源間互相并聯，電源模塊內有運行狀態監控電路，可準確判斷電源故障，并切除故障電源，因而有較高的可靠性。同時，一次電源和輸出都并有蓄電池，從而防止發電系統或個別一次電源故障引起的匯流條電壓中斷，實現了不間斷供電。因此，分布式電源系統是高可靠和不間斷供電系統，目前只有直流供電系統才能實現完善的不間斷供電。

4對直流開關電源的要求

電源是電子設備正常工作的基礎部件，有很高的要求，包括使用要求和電氣性能要求。使用要求是：高的可靠性、好的可維修性、小的體積重量、低的價格及使用費用和好的電氣性能。平均故障間隔時間MTBF是衡量開關電源和其他設備可靠性的重要標志。減小損耗、提高效率和改善散熱條件，從而減小電源的溫度升高，是提高可靠性的基本方法。加強生產過程質量控制，保證好的電氣絕緣和機械強度等也十分和重要。對于中大型開關電源，改善可維修性十分重要。及時診斷故障部位，不用專用工夾具即能排除故障是可維修性好壞的衡量標志。可維修性包括現場維修和車間維修兩個方面。現場維修要求在電源系統運行情況下快速卸下故障電源模塊，更換新模塊，并有新模塊方便地投入系統運行。車間維修是對故障電源本身的修理。對于小功率電源模塊則一般不再修理。隨著芯片集成的不斷提高，電子設備內功能部件的體積不斷減小，因而要求設備內部電源的體積和重量不斷減小。直接裝在印制板上的模塊電源，還要求薄型化。提高開關頻率要求發展高速電力電子器件和高頻損耗的磁芯及電容器，發展高強度、高絕緣性能和高導熱性的絕緣材料，發展新型的零開關損耗電路拓撲和相應的電源結構與工藝方法。降低開關電源生產成本和使用費是提高市場競爭力的主要條件。直流開關電源的輸入電源有兩種：直流電源和交流電源。交流輸入時，交流電壓往往要先經整濾波變換成直流電壓后，再通過直流變換器轉變為所需的直流電壓。使用直流電源時，電源電壓額定值及其變化范圍，輸入電流額定值及其變化范圍。輸入沖擊電流，輸入電壓的突然下降或瞬時斷電，輸入漏電流等是必須考慮的因素。輸入為交流時還必須考慮輸入電壓相數，電源額定頻率用項變動范圍，輸入電流波形和輸入功率因數等要求。開關電源還應有輸出過壓、欠壓、過流和過熱等保護功能，以免損壞用電設備。直流開關電源的發展高頻化、小型化、模塊化和智能化是直流開關發展方向。智能化是便于使用和維修的基礎，無人值守的電源機房、航空和航天器電源系統等等都要求高度智能化，以實現正常、故障應急和危急情況下對電源的自動管理。

5 CUK變換器電路拓撲和控制方式

由于BUCK/BOOST變換器的Lf在BUCK/BOOST變換器的這個缺點，美國加州理工學院SLOBODAN （下轉第188頁）（上接第163頁）CUK教授提出了單管CUK變換器，該變換器在輸入端和輸出端均有電感，從而顯著地減小了輸入和輸出電流的脈動。和BUCK或BOOST相比，CUK電路有兩個電感，輸入是電感L1和輸出電感L2，另外還增加了一個電容C1。它的輸出電壓Vo極性和輸入電壓Vin相反，與BUCK/BOOST是相同。另一個與BOOCK/BOOST的相同點是輸出電壓Vo也可低于、等于或高于輸入電壓Vin。開關管Q也是采用PWM控制方式。變換器也有電流連續和斷續兩種工作方式。但與前三種變換器不同，這里不是指電感電流的斷續，而是指流過二極管的電流連續或斷續。在一開關周期中開關管Q的截止時1-Dy）TS內，若二極管電流總是大于零，則為電流連續；若二極管電流在一段時間內為零，則為電流斷續工作；若二極管電流在t=Ts時剛降為零，則為臨界連續工作方式。

6結語

本文力圖按照直流開關電源軟開關技術的發展過程來論述各類軟開關技術的基本思路、概念和工作原理，使大家能從中得到一些有益的思路，并且舉一反三，從而進一步豐富和發展直關電源軟開關技術。特別是在高新技術領域的應用，推動了高新技術產品的小型化、輕便化。另外開關電源的發展與應用在節約能源、節約資源及保護環境方面都具有重要的意義。開關電源還應用在有輸出過壓、欠電壓、過流和過熱等保護功能，以免損壞用電設備。在構成電源系統時，開關電源還應有遙控、遙測和遙信功能。以及開關電源應有高的電能轉換效率、低的噪音、好的電磁兼容性和絕緣性能等。

篇10

核心機房交流負荷均屬于保證交流負荷,即在市電停電后油機供電時,必須保證供電的用電負荷。在實際應用中,核心機房保證交流負荷按照重要性可以分為關鍵交流負荷和一般交流負荷,而關鍵交流負荷主要包括設備保證負荷(直流電源系統、UPS電源系統等)、建筑保證負荷(機房專用空調系統、照明等)等核心電源和空調設備的用電負荷,其他交流負荷則為一般交流負荷。

1 核心機房關鍵交流用電設備供電存在的

安全隱患

以某地核心機房160KVA 1+1 UPS電源系統宕機造成部分通信業務中斷為例。該UPS電源系統交流輸入柜從低壓室低壓輸出饋電柜空開接入一路保證交流電源,由于數據網等設備擴容,導致UPS電源總負荷常載下超過80%額定容量。故障處理時,卸載部分負荷仍然無法合閘,將原有連接電纜改接到旁邊的同型號輸出空開,仍然無法投合送電。經檢查低壓空開的整定值僅僅設置為30%額定容量,而負荷容量遠遠大于該整定值,低壓配電空開跳閘無法投合,造成UPS電源系統交流供電中斷。由于負荷較重,后備電池在10多分鐘后也停止供電,系統完全癱瘓。

該樞紐樓低壓配電系統到主機房樓層的交流供電路由只有唯一的一路,沒有備份的或旁路的交流路由。當唯一交流供電路由(包括開關元件和供電線路)發生故障時,樓層電源系統無法得電,必然造成電源系統癱瘓。此時,如果UPS電源系統具備油機直供接入路由,則可立即恢復供電,大大縮短交流中斷或故障恢復時間。

從目前在網運行的通信供電系統調查得知,核心機房關鍵交流負荷通常的供配電方式一般采用在配電室設置配電柜(箱)或主機房樓層設置交流二次分配柜(箱)來實現。這種供電方式的優點是系統結構簡單,容量和端口具備一定冗余性,在一定程度上可以保證系統的安全性和可維護性。但其顯著缺點在于供電系統的設備側缺少供電路由的冗余性,供電網絡存在單節點瓶頸和運行隱患,主要表現在:

(1)高低壓配電系統需要停電檢修時,如主進線開關、市電/油機ATS、低壓輸出饋電柜故障或進行維護作業檢修等,將導致后級交流負載全部停電。對直流電源系統而言,其后備蓄電池組一般可延續數小時供電時間;但對于UPS電源系統而言,特別是大型樞紐使用的大容量UPS電源,其后備電池在額定功率條件下延續供電時間一般只有0.5～1小時,根本無法滿足配電系統維護或故障檢修的時間需要。

(2)核心機房交流割接(如UPS電源和機房空調更換配電柜,配電柜擴容開關、更改低壓母線、低壓交流負荷調整等)時,如果沒有油機直供回路,就需被迫采用帶電割接,既增加了割接難度,割接安全也無法充分保障。

通信供電網絡的具體實際對我們的規劃設計提出了新的要求。為此,如何建立核心機房關鍵交流用電設備的應急供電路由,提供更加符合維護實際需求的供電系統,以確保關鍵交流用電設備最短的停電時間,就成了一個迫切需要解決的問題。

2 核心機房關鍵交流用電設備優化供電方式

2.1 基本思路

核心機房關鍵交流負荷通常的供配電系統必須進行供電網絡結構優化,建立應急供電機制。同時,作為解決核心機房供電系統單節點瓶頸的有益補充,有必要建立一個端到端的獨立的應急供電路由,即主供路由之外的交流旁路供電路由。其主要包括:為后級交流接入設備特別是關鍵交流用電設備提供路由和端口的冗余或備份,克服供電網絡單節點瓶頸隱患;充分利用現有系統資源,以最小的投入實現系統配置(包括常用和應急供電網絡)的冗余。

2.2 應急供電網絡電源的容量核定

核心機房應急供電網絡應包括機房固定油機和外接油機車電源供給。已經在網運行的供電系統應予改造,以滿足兩種油機后備電源的接入。固定油機配置容量按照相關規范和集團公司企標配置,油機車配置容量按照需要實際接入的關鍵交流用電設備負荷量及一定冗余量計算。

應急供電網絡交流后備電源來自于上述兩種電源,它僅僅考慮配電系統停電或故障檢修等非常狀況時的應急供電問題,在實際應用中,主要考慮機房直流電源系統、UPS電源系統和部分機房空調的應急接入。

2.3 應急供電網絡的應用原則

應急供電網絡的配置在配電系統中應具有相對獨立性。即采用應急供電網絡供電時,應確保正常供電時的配電系統設備(如進線、轉換、補償、輸出等設備)不帶電,便于維護和檢修。

要做到應急供電網絡配置的獨立性,就需要提出油機直供的概念。

2.4 油機直供的概念

顧名思義,油機直供是指機房關鍵交流用電設備的后備交流電源直接來自于機房固定的或外接的油機電源,油機電源經由簡單配電(油機直供柜)直接送達機房樓層配電設備側,并采用手動切換、人工職守等原始簡單的操作運行維護模式,實現機房關鍵設備的應急供電。顯然,這種供電模式是臨時的、相對短暫的。

2.5 油機直供的應用原則

油機直供電源,是在整個配電系統出現故障或需要全面停電檢修的緊急情況下才使用,是一種非正常狀態下的應急預案,必須正確使用,嚴防兩種不同的電源進入同一大樓,造成電源短路或倒灌事故;其次,油機直供電源的使用,必須是人工職守的,總路控制最好采用手動切換方式;再次,不是所有機房設備電源都需要油機直供保證,油機直供電源只針對部分關鍵負載,特別是后備供電時間短暫(如UPS電源、開關電源等系統)的交流用電設備。如果要接入部分空調,應該考慮設置啟動時延。另外,配電系統越復雜,節點越多,故障概率越高,不要人為地把配電系統網絡連接復雜化。

同樣,需要外接應急油機車的情況是在出現比上述任何應急供電更加緊急的情況時。油機車目前限于功率和機動性,功率不會做得太大(比相應固定油機小很多)。因此,雖然配電系統可提供外接油機車的緊急接口,但一定要事先制定應急預案,確定現網重要負荷分級(比如一級交換、傳輸,二級網管數據計費等設備用電,相關空調等級可略低一擋,等等)。屆時可以按照預先設定的分級限電預案逐級供電,而首先應以確保語音等業務正常為最低目標。

2.6 應急供電網絡建設方案

應急供電網絡原理如圖1所示。

專用油機直供配電柜設置的相關要求:

(1)直供柜安裝位置:宜選擇油機室或靠近油機室的機房,如低壓室等。

(2)直供柜安裝方式:落地安裝。

(3)直供柜輸入:直接從油機輸出斷路器屏取電。根據油機容量設置一個與之匹配的斷路器或閘刀開關,當油機容量較大,輸出斷路器屏輸出母排接入電纜有限,無法直接接入油機直供柜時,可以從油機斷路器柜后的轉接分配柜接入;當有兩臺油機時應設置油機手動轉換柜。

(4)直供柜輸出:輸出分路應根據機房關鍵交流用電設備的容量和數量,并考慮容量(根據規范確定)和端口的適度冗余(1～2個端口余量)。系統容量較小時可以將油機手動轉換和輸出回路合并在一個機柜配置。

(5)直供柜接地:根據規范采用熱鍍鋅扁鋼就近接入機房聯合接地網。

2.7 技術可行性分析

對于新建交流供電系統,在規劃及設計中應考慮配置油機直供路由。

對于原有供電系統沒有設置油機直供系統的,應予改造。在油機室或靠近油機室的機房只要可以提供安裝新建油機直供柜的空間,以及電纜連接布放通道,就該按照圖1所示建設方案實施簡單改造。

注意:對于機房關鍵交流設備側交流二次分配屏不具備雙電源接口的,應予改造。該雙電源轉換設備一般選用手動切換為好,確保回路有明顯斷開點,也便于檢修維護。

2.8 投資及效益分析

以某通信樞紐2000KVA固定柴油發電機組建設油機直供系統為例,相關費用見表1:

表1某2000KVA固定柴油發電機組建設油機直供系統的費用