1 概 述

　　1.1 基本情況

　　隨著中國平煤神馬能源化工集團(tuán)有限責(zé)任公司（簡稱中平能化）通信信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，其IT 系統(tǒng)規(guī)模越來越大，信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)越來越復(fù)雜，與之相應(yīng)的對交流不間斷供電的可靠性、靈活性、智能化、免維護(hù)的要求越來越高。

　　在2006年前，信息系統(tǒng)主要以UPS或單機(jī)式逆變器提供不間斷的交流電源。傳統(tǒng)的不間斷電源在應(yīng)用中存在一定的缺陷，具體表現(xiàn)為以下幾方面：

　?。?）單個(gè)模塊輸出電流有限，負(fù)載接得多時(shí)容易旁路；（2）一旦單個(gè)模塊出現(xiàn)問題，容易造成設(shè)備停機(jī)，影響系統(tǒng)運(yùn)行；（3）布線復(fù)雜，一臺模塊的交直流線及保護(hù)地線都要布放，維護(hù)不變；（4）單個(gè)模塊適應(yīng)小容量的負(fù)載設(shè)備，而在設(shè)備集中的地方，負(fù)載大，則不適于應(yīng)用；（5）無網(wǎng)管功能，不易于集中維護(hù)。

　　1.2 并聯(lián)逆變電源技術(shù)的發(fā)展

　　由于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的進(jìn)步，帶動了逆變電源技術(shù)的發(fā)展，電源廠家研制開發(fā)了（N+X）熱插拔模塊并聯(lián)逆變電源，這種電源系統(tǒng)已經(jīng)非常成熟、可靠；在國際國內(nèi)各類通信信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已大量應(yīng)用了這種更科學(xué)的不間斷電源的供電方案。

　　2 并聯(lián)逆變電源的技術(shù)原理

　　2.1 工作原理

　　并聯(lián)逆變電源系統(tǒng)是工作在在線式的并聯(lián)逆變電源系統(tǒng)，系統(tǒng)有直流輸入和交流輸入。正常運(yùn)行時(shí)，并聯(lián)逆變模塊將直流電壓通過高頻功率變換產(chǎn)生高品質(zhì)的交流正弦波電壓，1~20個(gè)并聯(lián)逆變模塊可以通過靈活組合，構(gòu)成需要的容量要求，構(gòu)成n+1,…，n+m并聯(lián)冗余系統(tǒng)，向負(fù)載供電。

　　并聯(lián)逆變智能化電源產(chǎn)品，采用了無主從控制方式的數(shù)字相位同步鎖定技術(shù)，系統(tǒng)完全自主均流，可在線熱插拔以增加或減少并機(jī)模塊，實(shí)現(xiàn)（N+X）熱插拔并聯(lián)冗余。

　　當(dāng)某一模塊故障，故障模塊即自動退出，并發(fā)出報(bào)警，而剩余模塊自動均分負(fù)載，系統(tǒng)照常運(yùn)行。同時(shí)，市電作為備份的旁路電源，一旦需要設(shè)備檢修和其它用途，靜態(tài)開關(guān)模塊不間斷的將負(fù)載切換到市電上去。

　　工作完畢，負(fù)載被不間斷的切換到并聯(lián)逆變模塊上供電。

　　2.2 系統(tǒng)組成

　　本文以DND19并聯(lián)逆變電源系統(tǒng)為例，說明其組成情況。

　　DND19并聯(lián)逆變電源系統(tǒng)由DND19-3 kVA 并聯(lián)逆變模塊、DK04S型監(jiān)控模塊、STS靜態(tài)開關(guān)模塊和交直流配電單元等組成一個(gè)完整的逆變電源系統(tǒng)。

　　DND19并聯(lián)逆變電源系統(tǒng)中的DND19-3 kVA并聯(lián)逆變模塊和監(jiān)控模塊均采用單片機(jī)控制，并通過監(jiān)控模塊監(jiān)控并聯(lián)逆變電源系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。監(jiān)控模塊上的RS232通信口可與本地或遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控。計(jì)算機(jī)后臺軟件將并聯(lián)逆變電源系統(tǒng)的運(yùn)行和告警情況按時(shí)形成文件存入相應(yīng)的子目錄，供隨時(shí)查閱和打印。

　　并聯(lián)逆變電源系統(tǒng)框圖如圖1所示。

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圖1 DND19并聯(lián)逆變電源系統(tǒng)構(gòu)成框圖

　　2.3 模塊功能

　　各模塊功能如下：

　?。?）DND19-3 kVA并聯(lián)逆變模塊功能

　　DND19-3 kVA并聯(lián)逆變模塊將-40~-57 V范圍內(nèi)變化的直流輸入電壓，通過高頻功率變換，產(chǎn)生高品質(zhì)的220 V/50 Hz純正正弦波輸出，并聯(lián)逆變模塊間通過并機(jī)母線交換信息，可以實(shí)現(xiàn)多達(dá)20個(gè)并聯(lián)逆變模塊的直接并聯(lián)，構(gòu)成n+1,…，n+m 并聯(lián)冗余系統(tǒng)。模塊間自動鎖相，無主均流。如果系統(tǒng)有旁路市電輸入，并聯(lián)系統(tǒng)可以和市電鎖相，保證并聯(lián)逆變輸出與旁路市電間的不間斷切換。

　?。?）DK04S型監(jiān)控模塊功能

　　DK04S型監(jiān)控模塊是DND19并聯(lián)逆變電源系統(tǒng)的監(jiān)測和控制單元。模塊采用新型MCU 控制，主要完成以下功能：

　　a.并聯(lián)逆變電源系統(tǒng)工作參數(shù)的測量與顯示，系統(tǒng)工作參數(shù)的設(shè)定。通過液晶屏可以顯示并聯(lián)逆變電源系統(tǒng)的參數(shù)有：直流輸入電壓，交流輸入電壓、頻率，交流輸出電壓、電流和頻率。通過監(jiān)控模塊前面板上的鍵盤可以分別對上述參數(shù)的上下限進(jìn)行設(shè)定。

　　b.并聯(lián)逆變電源系統(tǒng)工作狀態(tài)的顯示，并提供節(jié)點(diǎn)信號。監(jiān)控模塊提供四個(gè)發(fā)光二極管指示燈，分別指示逆變系統(tǒng)的工作狀態(tài)：逆變、旁路、過載和故障。

　　外送的繼電器節(jié)點(diǎn)信號有：逆變、旁路、過載和故障。

　　c.根據(jù)系統(tǒng)的工作情況，控制靜態(tài)開關(guān)模塊的工作狀態(tài)是逆變主用還是市電主用。同時(shí)保證逆變和市電旁路之間實(shí)現(xiàn)不間斷切換。

　　d.RS232接口通信功能的實(shí)現(xiàn)。通過監(jiān)控模塊后部的RS232接口，可以實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程通信。與DND19并聯(lián)逆變電源系統(tǒng)監(jiān)控軟件或其它集中監(jiān)控軟件配合，可以實(shí)現(xiàn)遙測、遙信和遙控功能。

　?。?）STS靜態(tài)開關(guān)模塊功能

　　STS靜態(tài)開關(guān)模塊是DND19并聯(lián)逆變電源系統(tǒng)的重要組成部分。完成的主要功能是旁路市電和并聯(lián)逆變交流電之間的不間斷切換。模塊采用先進(jìn)的控制策略和可靠的可控硅器件，保證切換的平穩(wěn)可靠。靜態(tài)開關(guān)模塊必須與監(jiān)控模塊配合使用，才能實(shí)現(xiàn)并聯(lián)逆變電源系統(tǒng)與旁路市電的不間斷倒換功能。逆變過載倒旁路的倒換時(shí)間為零；并聯(lián)逆變電源系統(tǒng)故障倒旁路的最大倒換時(shí)間小于7 ms.

　　2.4 系統(tǒng)特點(diǎn)

　?。?）DND19-3 kVA并聯(lián)逆變模塊采用高頻功率變換技術(shù)設(shè)計(jì)，體積小、功率密度高、運(yùn)行穩(wěn)定可靠，可廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域；（2）用于大容量的數(shù)據(jù)通信站，支持負(fù)載量大，一套最大能支持近200 A的交流負(fù)載的使用；（3）根據(jù)不同負(fù)載量的大小，可配置適量的模塊，節(jié)約成本投資；（4）輸出交流電壓波動范圍窄，適合負(fù)載的有效工作運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　3 工程設(shè)計(jì)及施工

　　3.1 設(shè)計(jì)原則

　?。?）并聯(lián)逆變電源系統(tǒng)適合IT系統(tǒng)集中的數(shù)據(jù)機(jī)房，且有較大容量的整流電源系統(tǒng)，后備電池組至少在2 000 Ah以上的通信站；（2）適合相對集中的小區(qū)，而且布放小區(qū)的ONU寬窄帶設(shè)備或數(shù)據(jù)交換設(shè)備的電源集中供電的中型以上通信基站；（3）并聯(lián)逆變電源的工作方式以在線式為好，不論市電停電與否，系統(tǒng)不存在工作模式的轉(zhuǎn)換；（4）設(shè)備各類輸入輸出及地線要按終期負(fù)載需求容量來配置線材，保證截面通過的最大電流值，電纜一律采用阻燃型線路；（5）并聯(lián)系統(tǒng)所接的交流電源系統(tǒng)的防雷設(shè)備，要嚴(yán)格按照防雷規(guī)范敷設(shè)，以防設(shè)備遭雷擊或高壓電沖擊。

　　3.2 設(shè)備選型與配置

　　設(shè)備選型一般根據(jù)機(jī)房通信電源電壓級別來選擇。我公司各通信基站全部是-48 V 電源系統(tǒng)，因此，使用的逆變電源系統(tǒng)多為48 V逆變系統(tǒng)。如果有24 V電源系統(tǒng)也可選相應(yīng)的逆變模塊。

　　設(shè)備配置除了一般逆變電源模塊以及必要的交流輸出單元配置外，靜態(tài)旁路模塊及監(jiān)控模塊以及必要的交流輸出單元最好都要配置，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠。

　　3.3 工程施工要求

　?。?）安裝場所要求

　　為確保并聯(lián)逆變電源系統(tǒng)正常工作，將逆變模塊系統(tǒng)安裝在通風(fēng)順暢的場所，且易于配電；環(huán)境干凈且無塵埃污染，環(huán)境溫度為20℃左右，相對濕度不超過80%;無腐蝕性物質(zhì)；地面承重每平方500 kg.

　?。?）輸入直流配電要求

　　輸入直流配電對于容量不同的系統(tǒng)有所不同。輸入不同規(guī)格直流電壓，要在監(jiān)控模塊設(shè)定，注意直流輸入接線時(shí)正負(fù)極性。

　　（3）交流輸入配電要求

　　交流輸入采用單相三線制，緊急旁路開關(guān)在逆變系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)處于斷開位置，只有在系統(tǒng)維護(hù)時(shí)才使用，此時(shí)接通緊急旁路開關(guān)，交流市電直接旁路給負(fù)載供電，然后再關(guān)閉交流輸入和直流輸入對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和檢修，而對負(fù)載供電不會中斷。

　?。?）輸出交流配電要求

　　交流輸出為單相三線制，輸出L,N,PE.交流輸入、輸出的零線N接在一根匯流排上；保護(hù)地PE接在一起。

　?。?）開啟前的檢查要求

　　檢查系統(tǒng)電源電極內(nèi)連接是否正確無誤，系統(tǒng)開啟前，還要詳細(xì)檢查所有的端子外接線連接牢固；單獨(dú)開啟每個(gè)模塊，檢查運(yùn)行情況，地址碼是否正確，有無報(bào)警狀態(tài)。其它請閱隨設(shè)備所帶的《逆變電源系統(tǒng)操作規(guī)程》。

　　本逆變器靜態(tài)旁路輸入端應(yīng)采用有良好接地的220 V50 Hz的交流電，設(shè)備的安裝須由專業(yè)人員安裝。安裝人員必須根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和當(dāng)?shù)?a target="_blank">電氣規(guī)范，對用戶方的電纜、斷路器、負(fù)載進(jìn)行*估，核實(shí)輸入、輸出和接地連接正確。

　　4 日常維護(hù)注意的問題

　　對于日常維護(hù)管理工作應(yīng)把握以下三點(diǎn)：

　　4.1 技術(shù)人員綜合素質(zhì)的提高

　　在工作中，技術(shù)人員通過對故障的處理、分析和技術(shù)鉆研，積極參與各類的技術(shù)交流會，以及廠家提供的專門培訓(xùn)課，來不斷提高對并聯(lián)逆變電源專業(yè)知識的學(xué)習(xí)；思想上，高度認(rèn)識電源供給的電流是各IT信息系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，是各系統(tǒng)的"血液",只有不間斷供給"血液",才能保證整個(gè)IT 系統(tǒng)應(yīng)用提供良好的平臺，服務(wù)社會。

　　4.2 建立完善的周期檢查項(xiàng)目

　　做好并聯(lián)逆變電源的維護(hù)工作，需要建立一個(gè)較完善的周期測試計(jì)劃，主要對以下項(xiàng)目進(jìn)行科學(xué)合理制訂測試計(jì)劃：

　?。?）定時(shí)巡檢設(shè)備，觀察工作環(huán)境，如溫度、濕度等；（2）測量交直流輸入電壓，檢查接地是否牢固等情況；（3）不要讓逆變器超載工作，避免火災(zāi)及電擊事故發(fā)生，如超載要及時(shí)補(bǔ)充模塊等；（4）定期清潔模塊內(nèi)積塵，及時(shí)修理故障模塊；（5）正確的參數(shù)設(shè)置，增加或減少模塊要及時(shí)修改參數(shù)；（6）定期檢查負(fù)載線路有沒有短路、老化現(xiàn)象，以免引起電源故障。

　　4.3 主管部門管理措施到位

　　主管部門建立健全運(yùn)行及維護(hù)管理制度，明確職責(zé)，采用有效技術(shù)措施。平常對于逆變電源維護(hù)管理工作要做到規(guī)范化、制度化和周期化，才能保證電源維護(hù)工作有效進(jìn)行。日常管理工作，既要監(jiān)督檢查，又要技術(shù)指導(dǎo)，從思想上、行動上，技術(shù)上等多個(gè)層面引導(dǎo)技術(shù)人員上標(biāo)準(zhǔn)崗，干標(biāo)準(zhǔn)活，避免停電事故和火災(zāi)事故的發(fā)生。

　　5 應(yīng)用推廣情況

　　中平能化專用通信信息網(wǎng)現(xiàn)已用并聯(lián)逆變電源系統(tǒng)8套，配置3 kVA模塊60多個(gè)，分布在6個(gè)EPON通信系統(tǒng)覆蓋的智能化小區(qū)和2個(gè)中心級IT機(jī)房，實(shí)現(xiàn)了集中供電和分區(qū)供電相結(jié)合的原則，確保電話通信系統(tǒng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可靠穩(wěn)定運(yùn)行；最近在中平能化公司新址又新上的1套18 kVA系統(tǒng)，也將于近段時(shí)間投入運(yùn)行。

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