Новости компании «Электросистемы»

21.06.2008

17-20 июня 2008 года в Санкт-Петербурге состоялась конференция «Состояние и перспективы развития энергетики связи» СПРЭС-2008.
В первый день мероприятия с докладом «Вопросы выбора номинального напряжения постоянного тока электропитающей установки для телекоммуникационного оборудования» выступил технический директор ООО «Специальные Электросистемы» Горбунов А.О.

Тезисы доклада

Вопросы выбора номинального напряжения постоянного тока электропитающей установки для телекоммуникационного оборудования

А.О. Горбунов, технический директор ООО «Специальные Электросистемы»
В.В. Головко, руководитель направления систем постоянного тока ТХ «Электросистемы»

В статье рассматриваются практические вопросы, связанные с применением универсальных выпрямительных модулей для телекоммуникационного оборудования с возможностью переключения или перепрограммирования номинала выходного напряжения. На примере выпрямительных модулей фирмы ENATEL показан вариант соответствия специфическим требованиям, связанным с возможностью переключения номинала выходного напряжения.

В настоящее время единого стандарта напряжения для источников питания постоянного тока нет. Обычно на Взаимоувязанной сети связи РФ используются напряжения –60В для питания коммутаторов и абонентских линий, -24В для питания каналообразующей аппаратуры. Импортные системы обычно поставляются на напряжение –48В, а также на +24В. Решение о том, какой номинал вторичного питания выбрать принимается после того, как собрана информация о потребителях, их напряжении питания и потребляемых мощностях. Положение осложняется тем, что срок службы источников питания может не совпадать со сроком службы потребителей, поэтому возникают ситуации, связанные с необходимостью перехода на другой номинал напряжения.

В последнее время чётко наметилась тенденция децентрализации электропитания, что также вносит своё влияние в вопрос выбора номинала напряжения. Появление высоконадёжных герметизированных батарей и миниатюризация самих выпрямительных систем позволяет использовать несколько небольших установок вместо одной централизованной. За счёт этого с одной стороны снижаются потери при передаче энергии, повышается надёжность, с другой стороны пользователь имеет ряд установок вместо одной.
Сложившаяся ситуация приводит к тому, что пользователь вынужден расширять круг поставщиков электропитающего оборудования, на одном узле можно видеть установки сразу нескольких фирм. Это вынуждает расширять склад, тратить время на переподготовку персонала, усложняет общий контроль и мониторинг.

Выход из сложившейся ситуации – это универсальные электропитающие установки, как на широкий диапазон мощностей, так и на несколько номиналов напряжения. Большинство производителей предоставляют возможность перестройки номинала напряжения установки, при этом обычно требуется замена выпрямительных модулей. Ряд фирм идут дальше и поставляют перестраиваемые по номиналу выпрямительные модули, позволяющие работать на 24В/48В или 48В/60В, а иногда даже и на 24В/48В/60В. К ним относятся Enatel, Voigt&Haeffner, Benning, и другие.
Наша фирма, имеющая собственное сборочное производство и обеспечивающая поставки заказчикам различных электропитающих установок, при выборе комплектующих устройств (выпрямителей и контроллеров) руководствуется рядом критериев, позволяющих оптимизировать важнейшие параметры систем и обеспечить для заказчиков существенную экономическую выгоду при реконструкции узлов связи и при изменении номинального напряжения электропитания.

Определим основные факторы целесообразности применения универсальных выпрямительных модулей:

Экономический фактор. Прослеживается явная тенденция снижения номенклатуры, так ведущие фирмы предлагают буквально единицы моделей выпрямительных модулей. Это позволяет за счёт большого тиража снизить стоимость выпрямительных модулей и сфокусировать все усилия на повышении качества и надёжности нескольких моделей. Пользователи также получают дополнительную выгоду за счёт снижения номенклатуры складских запасов выпрямительных модулей за счёт их универсальности.

Гибкость. В экстренных случаях пользователь может настроить выпрямительный модуль на нужное напряжение.

Наиболее часто стоят проблемы при выборе напряжения 48В или 60В. При наличии универсальных выпрямительных модулей одна и та же установка может быть при необходимости перестроена на нужное напряжение после некоторого времени эксплуатации, изменения при этом коснутся только батареи.

Применение универсальных выпрямительных модулей, бесспорно, даёт существенные преимущества пользователям, имеющим смешанное по номинальному напряжению оборудование. Общие требования к универсальным модулям в общем такие же, как и к выпрямителям на одно напряжение – это надёжность, устойчивость к неблагоприятным факторам, возможность контроля внутренних параметров для ранней диагностики возможных отказов.

С другой стороны, возможность перестройки номинала напряжения выпрямительных модулей, накладывает ряд специфических требований как к системному центру электропитающей установки, так и к выпрямительным модулям. Основные требования определены ниже:

Выпрямительный модуль не должен иметь никаких дополнительных органов регулировки. Это позволит устанавливать его в систему электропитания в экстренных случаях без предварительной подготовки, в том числе и неквалифицированным персоналом.

Переключение номиналов должно производиться оперативно, не желательно иметь механические переключатели. Настройки должны сохраняться в энергонезависимой памяти.

Переключение номинала не должно приводить к изменениям входных и выходных параметров выпрямительных модулей – максимальному входному току, диапазону входного напряжения, максимальному выходному току, соответственно аппаратная часть установки не должна требовать никаких изменений или подстроек.

Никакие ошибки или некорректные действия оператора не должны приводить к отказам выпрямительных модулей.

Желательно иметь возможность одной командой перестраивать все подключенные в системном центре выпрямительные модули.

При установке номинала выходного напряжения должны перестраиваться параметры сигнализации и аварийного отключения модуля по повышенному напряжению (OVSD).

Предлагаем на примере выпрямительных модулей фирмы ENATEL рассмотреть вариант реализации сформулированных выше требований. Фирмой ENATEL предлагается 6 вариантов исполнения выпрямителей в двух типоразмерах унифицированных корпусов.

Примечание *. «Ограничение тока / мощности» означает, что в режиме меньшего из переключаемых номинальных напряжений, модуль работает в режиме ограничения тока, а в большем по значению – в режиме ограничения мощности.

Вышеприведённый комплект лёгких и компактных выпрямительных модулей позволяет строить высококачественные электропитающие установки на мощность от десятков Вт до сотен КВт. Так полностью законченная установка с возможностью установки до 4-х модулей имеет габариты всего 3U, при этом обеспечивая суммарный ток до 120А и полный мониторинг по Ethernet. Максимальный суммарный ток может достигать более 4000А.

Рассмотрим режимы работы выпрямительных модулей при переключении на примере 3-х кВт выпрямительного модуля RM3060-48

Как хорошо видно из рисунка, в каждом режиме определена зона нормальной работы, т.е. при изменении номинала выпрямительного модуля производится установка соответствующих границ нормальной работы, вплоть до точки OVSD – автоматического выключения модуля при росте напряжения на его выходе выше заданного порога. Этим достигается безопасная работа при переключении номинала, фактически после программирования модуль полностью соответствует по всем параметрам обычному модулю на одно напряжение.

Настройка выпрямительных модулей производится с помощью фирменной программы общего мониторинга и настройки. Программа позволяет производить как индивидуальную настройку модулей, так и копирование настроек во все подключенные к модулю управления выпрямительные модули.

Выше на Рисунке 2 показано, как производится программирование основных параметров выпрямительных модулей – порог выключения при неконтролируемом росте выходного напряжения (OVSD), верхняя допустимая граница напряжения, выходное напряжение в автономном режиме или при потере связи с модулем управления, ограничение по мощности и ограничение по току. Последнее особенно полезно при использовании выпрямительных модулей в автономном режиме для заряда отдельных групп аккумуляторных батарей, т.е. в режиме сепаратного заряда после проведения контрольного разряда.

Дополнительная возможность – кнопка “Write All Setting To All Rectifiers” (Записать все настройки во все выпрямители) позволяет использовать настройки одного выпрямительного модуля для копирования во все подключенные в данный момент. Такая функция существенно упрощает программирование вновь установленного или установленных выпрямителей – достаточно открыть настройки ранее настроенного выпрямителя и записать их во все установленные.

И в заключении рассмотрим, какие ситуации могут возникнуть при замене или установке универсальных выпрямительных модулей. Не будем рассматривать грубые ошибки, связанные с установкой несовместимых модулей, рассмотрим только случаи действий на примере работы с модулями 48В/60В, когда номинал системы не совпадает с номиналом выпрямителя.
Ситуация первая – система на 60В, переключаемый выпрямитель настроен на 48В, при подключении этот выпрямитель выключится по признаку повышенного напряжения, для его включения требуется подключение ПК с установленной программой и соответствующие настройки.
Ситуация вторая – система на 48В, переключаемый выпрямитель настроен на 60В, выпрямитель нормально включится и под управлением процессора будет работать с номинальным напряжением 48В. Этот режим допустим только при аварийной замене выпрямительного модуля, поскольку при потере связи с модулем управления, этот выпрямительный модуль начнёт выдавать повышенное напряжение.

Общие выводы

В докладе показано, что при необходимости обеспечить электропитание нагрузок с различными стандартами номинального напряжения, использование систем электропитания на базе универсальных программно переключаемых модулей, например, производства компании Enatel, обеспечивает ряд весьма важных преимуществ: снижает затраты на создание и эксплуатацию электропитающих установок, позволяет гибко реагировать на необходимые изменения при реконструкции узлов связи.

Программное переключение и принятые разработчиком меры по предотвращению выхода из строя ЭПУ при ошибочных действиях оператора, обеспечивает весьма высокую надежность при эксплуатации ЭПУ даже в случае необходимости перевода номинального напряжения питания на другое значение непосредственно в полевых условиях на удаленных узлах связи.

Недопустима эксплуатация выпрямителей с широким диапазоном выходного напряжения, например 42В – 70В, перекрывающим два диапазона номинального напряжения 48В и 60В без возможности установки внутренних ограничивающих порогов. При потере связи с модулем управления такого выпрямителя в установке с номинальным напряжением 48В возможен неконтролируемый рост выходного напряжения.

При наличии смешанных по номинальному напряжению электропитающих установок компании Enatel, для экстренных случаев достаточно размещать на складе модули с более высоким номинальным напряжением, а настройку вновь установленных выпрямителей можно произвести и не столь оперативно, как их замену.