Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электропитание устройств и систем телекоммуникаций. Учебное пособие. Курс лекций
.pdf
151
Контрольные вопросы
1. Дать определение понятия «Электроустановка».
2. Основные технические требования, предъявляемые к электро-
установке.
3. Функции, выполняемые оборудованием электроустановки.
4. Основные виды оборудования, входящие в состав электроуста-
новки предприятия связи.
5. Классификация установок электропитания.
6. Технические требования к оборудованию установок электропита-
ния.
7. Состав ЭПУ бесперебойного питания.
8. Что понимается под системой бесперебойного электропитания
постоянного тока.
9. Пояснить принцип действия схемы УБП постоянного тока с не-
прерывным подзарядом аккумуляторной батареи.
10. Пояснить принцип действия схемы ЭПУ, выполненной по буфер-
ной СЭП с вольтодобавочными конверторами.
11. Пояснить принцип действия схемы устройства off-line.
12. Пояснить принцип действия функциональной схемы УГП типа
line- interactive.
13. Пояснить принцип действия функциональной схемы УБП типа
on-ine.
14. Пояснить принцип действия функциональной схемы комбиниро-
ванной системы электропитания с использованием преобразователей постоянного и переменного тока.
15. Пояснить принцип действия функциональной схемы универсаль-
ной УБП.
152
ЛЕКЦИЯ №7
Тема лекции: Дистанционное электропитание аппаратуры
электросвязи. Контроль оборудования
электроустановок
Вопросы лекции:
1. Принципы организации дистанционного электропитания.
2. Принципы построения электропитания аппаратуры необслуживаемых
регенерационных пунктов волоконно-оптических линий передачи.
3. Система контроля и управления оборудованием электроустановок.
ВОПРОС 1. Принципы организации дистанционного
электропитания
Аппаратура систем передачи данных может размещаться на станциях,
в которых постоянно присутствует эксплуатационный персонал, или на
полностью автоматизированных усилительных пунктах без постоянного
присутствия персонала. Последние получили название необслуживаемых
усилительных пунктов (НУП) или регенерационных пунктов (НРП). В соответствии с принятыми принципами построения систем передачи по коаксиальным и симметричным кабелям с медными жилами аппаратура НУП и
НРП получает электроэнергию из обслуживаемых станций ОУП (ОРП) с
помощью аппаратуры дистанционного питания по тем же проводам, по которым передаются информационные сигналы [4]. Дистанционное питания
(ДП) аппаратуры линейного тракта в системах передачи позволяет на магистрали автоматизировать до 98... 99 % всех станций, причем из общей мощности, потребляемой аппаратурой линейного тракта, примерно 90 % требуется для дистанционного питания. Отсюда следует, что в аппаратуре линейного тракта, устанавливаемой на ОУП (ОРП), заметная доля отводится
устройствам ДП. К основным особенностям этих устройств нужно отнести
их способность работать в условиях резких изменений нагрузки и гарантировать высокую надежность. Нагрузки НУП (НРП), провода и устройства
153
ДП объединяются в цепь ДП. Обычно аппаратура НУП (НРП) одной системы передачи питается от одной цепи ДП. Указанное положение позволяет получать полную независимость каждой системы, что наряду с повышением живучести обеспечивает также большую их помехозащищенность.
Участок магистрали между двумя соседними ОУП (ОРП) называется
секцией ДП. Аппаратура НУП (НРП) секции ДП может получать электроэнергию либо с одного ОУП (ОРП) (ДП по секциям), либо с двух соседних
ОУП (ОРП), ограничивающих эту секцию (ДП по полусекциям). Во втором
случае обычно в середине секции устанавливаются два шлейфа по ДП. На
рисунке 1,а изображена схема секции цепи ДП, а на рис. 1,б— двух полусекций.
Рисунок 1 - Секция (а) и полусекция (б) ДП
Применение ДП по полусекциям позволяет обеспечить большую
длину секции ДП, т.е. пропитать максимальное количество НУП (НРП) от
двух смежных ОУП (ОРП). В связи с повышением требований к надежности систем передачи целесообразно стремиться к предельному упрощению
устройства приема ДП в НУП (НРП). Отечественный и зарубежный опыт
разработок систем передачи показывает, что наиболее простые и надежные
устройства приема ДП на НУП (НРП) получаются при последовательном
включении их в цепь ДП и электропитании с ОУП (ОРП) стабилизирован-
154
ным постоянным током. Как правило, при таком включении нагрузок в
НУП (НРП) не требуется применения каких либо преобразовательных
устройств и появляется возможность свести потери в линии к минимуму.
Кроме того, применение схемы с последовательным включением нагрузок
обеспечивает максимальную длину секции ДП.
Цепи ДП в симметричных кабелях организуются по средним точкам
линейных трансформаторов двух симметричных пар, выделенных для передачи сигналов конкретной системы. Пары могут находиться как в одном,
так и в двух кабелях (при организации связи по двухкабельной системе).
Напряжение ДП при этом не может превышать 450 В при однокабельной и
900 В при двухкабельной системе. Выбор способа ДП должен производиться по результатам конкретного проектирования.
Цепи ДП в коаксиальных кабелях организуются по центральным проводам коаксиальных пар, электрическая прочность изоляции которых нормируется относительно обратного провода (трубки) коаксиальной пары. В
нормальном режиме работы цепи и устройств ДП напряжение ДП прикладывается к двум цепям разных направлений передачи и распределяется
между ними в соответствии с сопротивлением изоляции. Чтобы избежать
зависимости от сопротивления изоляции и равномерно распределить
между парами напряжение ДП, на выходе устройства ДП включается делитель напряжения, сопротивление которого существенно меньше сопротивления изоляции коаксиальных пар. Для контроля целостности изоляции пар
средняя точка делителя заземляется через устройство контроля. Устройство
ДП на ОУП (ОРП) представляет собой стабилизатор постоянного тока, который при широких изменениях нагрузки обеспечивает поддержание тока
в пределах одного-двух процентов при воздействии всех дестабилизирующих факторов. К устройству предъявляются высокие требования по надежности. Обычно эти устройства имеют среднее время наработки на отказ не
менее 200000 ч.
155
ВОПРОС 2. Принципы построения электропитания аппаратуры
необслуживаемых регенерационных пунктов
волоконно-оптических линий передачи
НРП волоконно-оптических линий передачи (ВОЛП) может располагаться на предприятиях связи, получающих электроэнергию от энергосетей, или в специальных помещениях, где отсутствуют источники электроэнергии. В случаях размещения аппаратуры НРП на предприятии связи она
получает бесперебойное электропитание от станционной выпрямительноаккумуляторной установки и обслуживается так же, как и другая аппаратура связи, размещенная на этом предприятии [4].
Значительные трудности возникают при построении установки электропитания и её эксплуатации в НРП, расположенных вне предприятий
связи. В этом случае аппаратура НРП ВОСП, как правило, размещается в
помещении контейнерного типа. Помещение НРП состоит из неотапливаемой наземной и подземной частей. Оборудование электроустановки работает в разных климатических условиях, а также в условиях ограниченного
объема помещений, имеющих металлическую конструкцию. Все это приводит к тому, что помещения НРП по степени опасности поражения электрическим током относится к особо опасным. НРП ВОЛП должен иметь
электроустановку (ЭУ), выполненную по структурной схеме (рисунок 2).
Рисунок 2 - Структурная схема электроустановки на НРП ВОЛС
156
Аппаратура связи ВОСП относится по условиям надежности электроснабжения к потребителям особой группы I категории. Все остальные
нагрузки НРП (электрическое освещение, кондиционер, электроинструмент, электроизмерительные приборы) относятся к потребителям I категории.
В состав ЭУ входят:
линии электропередачи (ЛЭП1 и ЛЭП2);
трансформаторные подстанции (ТП1, ТП2);
устройства защиты (УЗ);
устройство приема переменного тока (УППТ);
установка бесперебойного питания (УБП);
электрическое освещение;
защитные заземляющие устройства.
Подача электроэнергии на НРП ВОЛП должна осуществляться по воздушным либо кабельным линиям электропередачи от двух независимых источников электроэнергии с напряжением 10 или 6 кВ. При невозможности,
по местным условиям, получения электроэнергии от двух независимых источников электрических сетей энергосистемы электроснабжение НРП
ВОЛП допускается осуществлять от одного источника по двум ЛЭП, подключенным к разным подстанциям или разным секциям шин одной подстанции.
В состав ЭУ НРП ВОЛП должны входить две, как правило, столбовые
(мачтовые) ТП трансформаторные подстанции (ТП1 и ТП2). В обоснованных случаях допускается размещение ТП в отдельных строениях или на
огороженных площадках.
ТП содержат:
понижающие трансформаторы Т1 и Т2;
высоковольтные разъединители Q1 и (Q2;
высоковольтные разрядники Р1 и Р2;
оборудование коммутации (низковольтные разъединители Q3 и
Q4) и защиты (предохранители) на стороне низкого напряжения.
157
Высоковольтные разъединители должны иметь заземляющие ножи со
стороны трансформатора с механической блокировкой, исключающей появление напряжения на трансформаторе при проведении профилактических или ремонтных работ на ТП. Привод этих разъединителей (Q1 и Q2)
должен запираться на замок, а управление ими должно осуществляться с
земли.
Трансформаторы, входящие в состав ТП, должны иметь защищенное
или герметичное исполнение и быть рассчитаны на естественное воздушное охлаждение в соответствии с ГОСТ 11677-85. Номинальная мощность
каждого из трансформаторов на ТП должна быть не менее 10 кВА. Номинальное значение напряжения на низкой стороне -230 В. Качество электроэнергии на низкой стороне ТП должно соответствовать требованиям ГОСТ
13109-97.
Устройства защиты обеспечивают:
прием электроэнергии, поступающей от ТП;
защиту от перенапряжений;
передачу электроэнергии электрических сетей на устройства
приема переменного тока (УППТ).
УППТ предназначено для:
приема электроэнергии с выходных выводов УЗ;
приема электроэнергии от передвижной электростанции (ПЭС);
питания нагрузок НРП ВОЛП от любого из источников электриче-
ских энергии;
автоматического переключения на исправный источник;
контроля напряжения, поступающего от электрических сетей
энергосистем;
учета активной электроэнергии, потребляемой от электрических
сетей;
токораспределения по нагрузкам НРП;
защиты от сверхтоков в цепях переменного тока;
автоматического защитного отключения и контроля сопротивле-
ния изоляции;
сигнализации о режимах работы УППТ.
158
УППТ имеют минимум три выходных вывода:
1) мощностью до 8 кВА для подключения УБП;
2) мощностью до 0,7 кВА для питания измерительных приборов;
3) мощностью до 1 кВА для питания освещения и электроинстру-
мента через понижающий трансформатор 220/42 В.
Для обеспечения бесперебойности питания аппаратуры на НРП
ВОЛП предусмотрена УБП, общая для аппаратуры всех систем передачи
данного НРП. В состав УБП входят: стабилизированные выпрямители;
двухгруппная аккумуляторная батарея; устройства контроля и управления
режимами УБП; устройства распределения и защиты цепей переменного и
постоянного тока.
При наличии сети переменного тока выпрямительные устройства,
входящие в состав УБП обеспечивают питание аппаратуры связи и непрерывный подзаряд аккумуляторной батареи. В случае пропадания сети переменного тока питание аппаратуры связи осуществляется от разряжающейся
аккумуляторной батареи. При восстановлении сети или по прибытию ПЭС
УБП обеспечивает питание аппаатуры с одновременным зарядом аккумуляторной батареи.
Аккумуляторная батарея комплектуется кислотными герметизированными аккумуляторами. Емкость каждой группы аккумуляторной батареи выбирается из условия питания аппаратуры связи в течение по крайней
мере 24 ч, Время восстановления 90 % емкости батареи не должно превышать 24 ч.
В УБП предусмотрено автоматическое аварийное отключение аккумуляторной батареи при понижении напряжения на ней до 1,75 В на элемент. В УБП имеется предупредительная сигнализация о пропадании
напряжения переменного тока на входных зажимах выпрямителей и повреждении выпрямителей, а также аварийная сигнализация при перегорании
предохранителей в цепи аккумуляторной батареи, отключении аккумуляторной батареи при понижении напряжения на ней до 1,75 В на элемент и
срабатывании устройств защиты в цепях питания аппаратуры. Обобщенный предупредительный аварийный сигнал транслируется по цепи телеконтроля системы передачи.
159
Оборудование УБП, как правило, размещается в шкафах с габаритами, обеспечивающими их размещение в контейнере (цистерне) НРП
ВОЛП. Конструкция шкафов с преобразовательным оборудованием УБП
обеспечивает обслуживание с лицевой стороны и допускает их установку к
стене.
Аккумуляторы, входящие в состав УБП, устанавливаются на стеллажах или в шкафах, обеспечивающих возможность обслуживания, монтажа
и демонтажа каждой группы батареи без нарушения работы УБП.
Электрическое освещение НРП должно быть рассчитано на питание
через входящий в состав УППТ понижающий трансформатор мощностью
до 1 кВт с выходным напряжением не более 42 В.
В надземной надстройке НРП ВОЛП предусмотрен однополюсный
выключатель в цепи 42 В, общий для всех светильников. В качестве светильников применяются лампы накаливания.
Аварийное освещение НРП осуществляется от ручных осветительных
приборов с аккумуляторами или сухими элементами.
ВОПРОС 3. Система контроля и управления оборудованием
электроустановок
Качество, надежность и эксплуатационные характеристики современных электроустановок для телекоммуникационных систем во многом определяются возможностями информационных технологий, которые в них используются [4].
Цифровые контроллеры в модулях управления и отдельных устройствах электроустановки осуществляют постоянный контроль состояния
оборудования, оптимизируют режимы работы и прогнозируют возможные
неисправности для их своевременного устранения, а также контролируют
показатели окружающей среды, параметры питающей сети и осуществляют
мониторинг других устройств электроустановки.
Именно использование цифровых контроллеров в ЭПУ позволяет существенно повысить надежность электропитания аппаратуры. Действительно, коэффициент готовности ЭПУ определяется в том числе и време-
160
нем восстановления. Наличие системы управления и мониторинга в ЭПУ,
возможность передачи информации с использованием современных эффек-
тивных технологий коммутации пакетов позволяет своевременно осу-
ществлять регламентные и профилактические работы, что сокращает до
минимума время простоя.
Повышение требований к надежности, расширение номенклатуры
элементов установок и применение на сетях связи децентрализованных систем электропитания резко повысили требования к системам контроля и
управления установками электропитания. Упомянутые факторы потребовали новых разработок и внедрения в повседневную практику систем контроля и управления оборудования электропитания.
Система контроля и управления представляет собой иерархическую
систему, которая обеспечивает взаимодействие ее элементов между собой
и с оборудованием электроустановок по сетям передачи данных или (и)
другим сетям на основе стандартизованных протоколов и интерфейсов.
При построении системы используются устройства, предназначенные
для обработки сигналов контроля, управления и обеспечения интерпретации информации для пользователя, а также необходимые преобразователи
для согласования стандартных интерфейсов с различными протоколами.
Система обеспечивает оперативную информацию о неисправностях и
изменениях состояния контролируемых и управляемых элементов оборудования в реальном масштабе времени как автоматически, так и по запросу
оператора, ведение журналов регистрации неисправностей и состояния
оборудования с возможностью вывода информации на печать и на внешние
запоминающие устройства, а также осуществлять установку приоритетов
доступа.
Система позволяет задавать и изменять режимы работы устройств,
включая уставки пороговых значений контролируемых параметров для выработки аварийных сигналов, и дистанционно изменить конфигурацию
установки электропитания для обеспечения нормальой работы путем включения и отключения ее элементов.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]