民航通信导航设备不间断电源供电的运用分析

2018-10-15吴彦明

通信电源技术 2018年8期

吴彦明

（上海民航新时代机场设计研究院有限公司广州分公司，广东广州 510405）

0 引言

在民用航空事业发展过程中，空中交通管制呈现出主导性作用，使飞行器在这种背景下对电子设备产生了一定的依赖性。电源作为电子设备的基础，工作状态的好坏与电子设备的正常运行状态直接相关。所以，要逐渐提高民航通信导航设备运行的稳定性，展现不间断电源供电系统的使用价值。对民空管局的相关设备而言，要采用不间断电源供电机制，结合管制方案、通信、导航和气象等多个设备的用电状况，进行供电系统的中断状况确定，充分发挥系统运行的使用效率，结合民航通信导航设备中的逆变器、可控制硅的静态控制，提高民用航空系统运行的稳定性。

1 概念分析

不间断电源（UPS）可以保证计算机系统运行的稳定性。在计算机系统运用过程中，通过UPS整体解决方案的构建，提高信息数据的保护。对于民航系统来说，系统中的供电要求高，在一些机场管理、空中管制系统中，需要充分保证系统运行的全天候、无间断特点，在空中交通、通信和导航中提高服务管理机制。民航通信导航设备中，为充分保证系统运行的安全性，需构建配套的供电系统，充分保障供电系统运行的安全性。系统运行中，需结合设备终端问题，进行电流及电压的同步切换，避免因为断电、电压不稳造成系统的单点故障，逐渐提高系统运行的安全性、可靠性，实现系统的持久性运行。

2 UPS不间断电流的故障分析

在UPS系统运行过程中，由于传输系统的开关不能进行正常的分闸处理，在合闸过程中会出现来回跳动，在UPM2输出开关断开后，UPSA呈现出旁路工作的状态，需结合存在的问题，合理处理故障问题。

2.1 故障前运行方式

在UPS工作方式确定的过程中，通过对机组正常带负荷和对直流及旁路电源系统运行状况进行分析，确保STS系统实现正常运行[1]。

2.2 UPS故障现象

在民航通信导航系统运行过程中，输出系统的开关呈现来回跳动的现象，在UPM2输出开关断开后，电源静态开关故障被封闭，需要断开电源输入开关。

3 民航通信导航设备中不间断电源供电技术

3.1 旧供电模式技术分析

在航管楼、雷达站和导航台系统运行的过程中，应结合不同作用，制定差异性的供电模式。首先，在航管业务楼及塔台供电配置模式确定的过程中，应该通过对航管楼不同规模的分析，进行电源供电等级和压强的控制。通常状况下，将它维持在高压10 kV或低压380 V的状态下。在通信系统信息通过时，应要求电路来自机场中心的变电站，且不同系统之间需要确定不同电源的供电方案，展现电源设备运用的价值性。电源一端的系统发生故障时，另一端的系统需要负责全部供电的需求。同时，在应急电源运行过程中，柴油发电机出现重大问题时，及时解决负载供电问题，充分保障航管楼设备不出现断电问题，实现通信系统中UPS的稳定运行。其次，雷达站配置模式确定过程中，结合不同发电机组的运行状态进行多雷达站机场外的项目设定，结合供电设备的运行模式进行发电机组的资源确定，避免负载供电现象的出现。同时，在对雷达设备检测过程中，设置2台UPS，通过并联冗余的模式进行系统运行状况的分析。最后，确定导航台的配置模式。通过对蓄电池组、路市电及发电机组系统运行状况的了解，进行导航设备前段小型UPS系统的设置。

3.2 新型供电模式技术分析

通过对民航通信导航系统运行状况的分析，各个机场中的航管楼、雷达站和导航台的红点模式，可以满足一级的电力负载需求。但是，航管楼中只设置了2台UPS系统，也就是一组并联系统呈现冗余状态。供电系统中的末端设备需要自动转换开关，及时切断系统电源。通信系统中的导航设备呈现断路运行状态，应该使用双回路线进行端口处理。为了在民航通信导航设备运用中实现新供电模式，需构建新型的供电系统。在系统设计过程中，也应该增加UPS蓄电池的监控机制，通过在线运行监测，对蓄电池的温度、电压和内阻等进行参数分析，实现系统的实时性监控，并将相关数据生成指标，提升监控系统项目监测的合理性。通过构建新型系统，使管理人员掌握民航通信导航系统的运行信息，及时更换故障电池，提高供电系统运行的可靠性[2]。

3.3 降低环流的调试技术分析

在民航通信系统设备运行过程中，应逐渐降低环流的运行状态。通过降低环流，可以提高UPS系统运行的稳定性，提高解决突发事件的应对能力，构建针对性的解决策略。在降低环流的状态下，通过确定UPS问题，可以提高系统运行的关键技术。在进行UPS设备相位差分析中，存在着环流规律问题，具体变化如表1所示。

在分析降低环流的方法中，主要是降低UPS的输出电压差。这种状况下，应该结合设计及生产中的技术，进行两机一致性分析，也就是在系统运行中保持走线的一致性。在不同系统运行中，结合电抗器的运行状态，抑制瞬间电流浪涌，以保障系统民航通信导航设备运行的稳定性[3]。调试中应该认识到组装调试的重要性。第一，在空载状态下，2台UPS的输出电压差应该维持在0.5 V以内；第二，每台UPS及市电电压都应保持一致，通常维持在3 V以内，当路旁电压稳定时，进行同步电压的调整，将其控制在1 V以内；第三，额定负载状况下，输出电压需要与空载保持一致；第四，电池供电时，输出电压与市电供电保持一致的状态，主要是由于UPS系统在运行过程中需要定期监测电池，关断可控制硅，为电池供电提供负载能量，在这种状况下，电压的变化会引起环流问题；第五，系统运行过程中，主机正常运行时需闭合主机的输出开关，调整输出开关上下口的相位，使两机输出电压差控制在3 V以内；第六，在输出电流互感器运行过程中，采集两机的输出电流的相位状态，保证相位的一致性，一般情况下，相位需要大于128，数值可以在状态码中进行查询。当出现不一致问题时，需要及时调整互感器输出线[4]。

3.4 系统稳定性的判断

通过对系统运行状态的分析，应时刻保持系统运行的稳定性。具体的判定标准如下。第一，对于40 K以内的UPS环流，应保持在2 A以内；对于60～80 K的UPS环流，需要控制在3～8 A的范围内。第二，在UPS电池检查过程中，环流变化不宜过大。第三，处于空载状况下，直流电压中的瞬间突变不能超过275 V。通过对这些判断标准的分析，可以全面了解直流电压的变化。由于在环流系统运行过程中通过能量的反馈，接收能量的UPS通过交流电压和IGBT并联形成二极管，逐渐形成直流电流。在滤波电容充电时，可以实现电流电压的升高。同时，在UPS并机运行中，机内装有反向的二极管，其中反馈的能量不会被电池吸收，所以出现直流电压的变化相对明显[5]。

表1 并机UPS设备相位差所出现的环流规律

4 民航通信导航设备不间断电源供电的运用

在民航空管系统运行过程中，UPS设备目前采用双击并联冗余的备份处理方法。分析问题时，不可避免会存在环流故障。为了及时消除系统运行中存在的安全隐患，避免UPS系统运行中出现故障，应构建有效的解决方法。通过对民航通信导航设备管理系统的分析发现，对STS静态转换开关的运用可以解决这种问题，结构图如1所示。

STS静态转换单元作为一种新型电子转换开关装置，与UPS静态转换开关存在着类似的运行特点。STS单元会采用两组相互对应的并联装置，实现对硅二极管的并联[6]。

4.1 民航通信导航设备STS静态转换特征

系统运行过程中，具体动作特征体现在以下几个方面。第一，实现系统的扩散及转移，并采用先断后通的切换原则，充分保证电源系统在运行过程中无重叠、无环流问题。第二，消除电源的单点故障。系统设计中通常采用分布冗余的方法。第三，不同电源之间的首选电源和备选电源应该相互独立。第四，在首选电源质量降低的状况下，应自动切换各个电源之间的关联。第五，两个线路之间的电源切换呈现快速性和平滑性特点，不会影响负载。

图1 STS静态转换结构图

4.2 STS故障解决方法

STS故障问题分析过程中，需对其故障工作模式进行系统性分析，通过运行调节民航通信导航设备，实施故障处理办法。通常状况下，在故障问题处理中应做到以下内容。第一，在工作静态开关SCR击穿时，继续供电负载被锁定，工作中的静态开关被禁止，需要切换到非工作静态开关，将线上开关断开，避免发生误切现象。第二，在非工作静态开关SCR断路状态下，负载呈现出继续供电的状态，将其切换到非工作静态开关，断开故障中的SCR上线开关，防止发生误切现象。第三，避免电力倒送保护装置的运行。通过对发电机组供电状况的分析，需要及时防止电路从下线往上线输送，保障系统故障解决的合理性[7]。