Диплом1 Принципы организации электроснабжения телекоммуникационн. Принципы организации электроснабжения телекоммуникационных устройств и сетей
 Скачать 302.07 Kb.
|
|
3.2. Система контроля и управления оборудованием электроустановок телекоммуникационных устройств и сетей г. Худжанда Система вентиляции и кондиционирования воздуха (СВ и К) создаёт и автоматически поддерживает в закрытых помещениях параметры на определённом уровне с целью обеспечения оптимальных метеорологических условий, наиболее приятных для самочувствия людей и нормального функционирования СЭП. Кондиционирование воздуха осуществляется комплексом технических средств забора воздуха, подготовки (придания необходимой кондиции), перемещения и его распределения, а также средства хладо- и теплоснабжения, автоматики, дистанционного управления и контроля. СВ и К обслуживаются, как правило, комплексными автоматизированными системами управления. Автоматизированная система кондиционирования поддерживает заданное состояние воздуха в помещении независимо от колебаний параметров окружающей среды. Система мониторинга и управления (СМ и У) осуществляет удалённый контроль и управление состоянием СЭП. Такая возможность связи с системой управления системой минимизирует затраты на персонал, издержки на эксплуатацию и обслуживание. Наличие полной информации в сочетании с избирательным доступом к ней повышает скорость и эффективность при устранении повреждений в СЭП. В памяти контроллера в течение нескольких дней сохраняются данные о сбоях и измеренные значения параметров, что позволяет проверять долгосрочное поведение определённых величин. Это позволяет считывать и анализировать нужные данные с помощью локальной консоли оператора или из удаленного центра управления. Запись, хранение и передача системной информации создаёт основу для статистического анализа и планирования с оптимизацией издержек. Кроме того, это позволяет своевременно обнаруживать неисправности. На контроллер поступает текущая информация о работе системы: напряжение нагрузки, ток нагрузки, ток батареи, текущее состояние выпрямительных устройств, состояние системы питания переменного тока; информация с датчика температуры выпрямительных устройств, информация с датчика температуры батареи и т.д. Контроллер выполняет следующие управляющие функции: 1) заряд батареи с управлением по току; 2) заряд батареи с управлением по времени; 3) контроль контакта отключения батареи при её «глубоком» разряде; 4) регулировку уровня напряжения «плавающего заряда» в зависимости от температуры; 5) отключение батареи в зависимости от температуры; 6) дистанционное управление выпрямительными устройствами и т.д. Кроме того, контроллер обеспечивает аналоговую сигнализацию о сбоях для удалённого оборудования через плавающие переключательные контакты, а также цифровую сигнализацию через модем: контроль напряжения нагрузки, контроль батарейного напряжения, контроль предохранителей, контроль выпрямителей, контроль мощности переменного тока. 3.3. Надежность устройств и систем электропитания телекоммуникационных устройств и сетей г. Худжанда. Под надежностью понимают способность устройства или систе мы выполнять свои функции в процессе эксплуатации. Надежность системы определяется надежностью ее элементов и узлов, наличи ем или отсутствием резервирования и условиями эксплуатации аппа ратуры. Надежность является одним из наиболее важных технико-экономических показателей любых устройств и систем. Для количественной оценки надежности конкретного элемента аппаратуры используют понятие интенсивности отказов элемента Л. Эта величина показывает, чему равно относительное количество оди наковых элементов вышедших из строя за единицу времени эксплуа тации: X=n/(NAt), где п — количество элементов вышедших из строя, N — общее коли чество элементов данного типа, At — время эксплуатации элементов. Под отказом устройства или системы понимают выход хотя бы одного параметра устройства или системы за допустимые пределы как в установившемся, так и в переходном режимах. Если нет резер вирования, то отказ одного элемента приводит к выходу из строя все го устройства. Для восстанавливаемой в процессе эксплуатации аппаратуры, помимо приведенных параметров оценки надежности, применяют также среднее время восстановления (простоя) аппаратуры либо ее узла, интенсивность восстановления аппаратуры и коэффициент го товности аппаратуры к функционированию. Среднее время восста новления тв включает в себя время активного ремонта неисправно сти, время диагностирования и определения неисправности и время доставки аппаратуры или ее узла к месту ремонта. Среднее время восстановления во многом зависит от системы контроля и ее надежно сти, а также от квалификации обслуживающего персонала. В прин ципе не всякая неисправность может быть выявлена сразу систе мой контроля или обслуживающим персоналом. Поэтому различа ют неисправность, которая может быть выявлена сразу, и так на зываемую «спящую» неисправность, которая с той или иной вероят ностью может быть выявлена при тестировании, профилактическом обслуживании и предупредительном ремонте аппаратуры. В даль нейшем будем предполагать отсутствие «спящих» неисправностей. Интенсивность восстановления является величиной обратной сред нему времени восстановления. Для восстанавливаемой аппаратуры необходимо использовать не среднее время наработки на отказ, а среднее время между двумя от казами Tcp=tcp+tb. В реальной аппаратуре электропитания устройств и систем те лекоммуникаций tcp<С тв, поэтому среднее время восстановления между двумя отказами будет практически равно tcp. С целью повышения надежности в источниках (системах) электропитания широко применяют резервирование по блокам, устройствам, источникам электрической энергии. Резервирование может быть «горячим» и «холодным». При «горячем» резервировании резервирующее устройство постоянно включено и либо работает совместно с резервируемыми устройствами на общую нагрузку, либо находится в режиме холостого хода. Предположим, что в состав буферной системы электропитания с вольтодобавочными конверторами входят пять постоянно включенных вольтодобавочных конверторов, тогда как для обеспечения питания аппаратуры (при отключении сети переменного тока) требуется четыре конвертора, т.е. в этом случае пятый конвертор используется как резервирующий. Если все конверторы исправны, то каждый из них работает с неполной загрузкой по мощности. В этом случае при выходе одного конверторов из строя, «избыточный» конвертор позволяет обеспечить нормальную работу аппаратуры. В случае «холодного» резервирования резервирующее устройство включается только тогда, когда происходит отказ одного из резервируемых устройств. Для оценки надежности систем с резервированием используют ма тематический аппарат теории процессов Маркова с использованием так называемых ориентированных графов. В этом случае предпола гают, что система может находиться в одном изпсостояний, n— 1 из которых соответствуют обеспечению заданных параметров систе мы, а одно состояние соответствует выходу системы из строя. За исходное принимают состояние, когда все узлы (элементы) системы исправны. Отказ одного из узлов (элементов) системы переводит ее в другое состояние. Момент перехода системы из одного состояния в другое является дискретной случайной величиной. Предполагают, что вероятность перехода из одного состояния в другое не зависит от предыстории системы (система без памяти), а время перехода из од ного состояния в другое распределено по закону Пуассона (закон рас пределения редких событий). Тогда для оценки надежности можно использовать теорию графов в приложении к цепям Маркова Требования по надежности электроснабжения потребителей изложены прежде всего в таком основополагающем нормативном документе, как «Правила устройства электроустановок» (ПУЭ). В качестве главного показателя надежности электроснабжения вводится категория надежности. В правилах различают три категории (с третьей по первую) в зависимости от требований к надежности и времени устранения неисправностей, при этом в первой категории выделяют особую группу. В Таблице 3.1. приведены сведения о количестве независимых, взаиморезервирующих источников электроснабжения и соответствующих категориях надежности. Следует иметь в виду, что энергосистема предоставляет потребителю не более двух источников электроснабжения, т. е. подключение обеспечивается не более чем к двум электрическим подстанциям. Прочие источники, ДЭС или ИБП, не являются объектами энергосистемы.  Таблица 3.1. Категории надежности электроснабжения. Качество электроэнергии влияет на работоспособность и эффективность функционирования питаемого оборудования. Применительно к инфокоммуникационным системам его следует рассматривать как воздействие кондуктивных помех (электромагнитных помех, распространяющихся по элементам электрической сети) на оборудование. Если уровень помех (показатели качества электроэнергии) не превышает устанавливаемых стандартом норм, то оборудование функционирует исправно, и нарушений (сбоев, снижения эффективности) инфокоммуникационных систем не происходит. Качество электроэнергии (качество напряжения) нормируется в ГОСТе 13109-97 «Нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения». В стандарте определяются показатели и нормы качества электроэнергии в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения переменного трехфазного и однофазного тока частотой 50 Гц в точках присоединения электрических сетей, находящихся в собственности различных потребителей электроэнергиии. Показатели качества электроэнергии в электрических сетях, находящихся в собственности потребителей, регламентируются отраслевыми стандартами и иными нормативными документами, но они не должны быть ниже норм ГОСТа для точек общего присоединения. Когда указанные отраслевые стандарты и иные нормативные документы отсутствуют, нормы настоящего стандарта обязательны для электрических сетей потребителей электроэнергии. Устанавливаемые ГОСТом показатели качества электроэнергии определяют предельный уровень электромагнитной совместимости для кондуктивных электромагнитных помех в системах электроснабжения общего назначения. При соблюдении этих норм обеспечивается электромагнитная совместимость электрических сетей систем электроснабжения общего назначения и электрических сетей потребителей электроэнергии (приемников электроэнергии), не возникает нарушений и помех в работе оборудования вследствие неудовлетворительного качества электроснабжения. Современные системы телекоммуникаций г. Худжанда характеризуются высокой надежностью, что обеспечивает качество и бесперебойность услуг связи. Одним из важных компонентов обеспечения надежности функционирования оборудования связи г. Худжанда является правильный выбор структуры и алгоритма функционирования системы электропитания. В современных комплексах телекоммуникационного оборудования г. Худжанда требования к системам электропитания очень высоки и включают в себя помимо высоких качественных характеристик питающих напряжений жесткие требования к структуре системы, которая должна обеспечивать бесперебойность и переход на автономное питание без изменения заданных технических характеристик. Классическая схема системы электропитания объекта связи г. Худжанда включает источники бесперебойного питания (ИБП) и автономный источник электроэнергии, обычно дизель-генераторную установку (ДГУ). Современный комплекс электропитания такого состава полностью автоматизирован, что обеспечивает высокие характеристики надежности функционирования оборудования связи при любых неполадках в питающей сети в непрерывном режиме. Однако в стандартной комплектации оборудования не всегда учитываются особенности работы энергетического оборудования при комплексировании ИБП и ДГУ в условиях непредсказуемого характера отклонений в характеристиках питающей сети. Опыт эксплуатации подобных систем электропитания определил необходимость поиска нестандартных решений в комплексировании ИБП и ДГУ г. Худжанда, эксплуатационно-технические характеристики которых разнородны и определяются разными принципами заложенными в основу их работы. В частности, для ИБП это характеристики зарядно-разрядных циклов аккумуляторных батарей служащих элементом сохранения энергии при аварии внешнего источника питания, а для ДГУ это циклы запуска-останова, являющиеся наиболее сложными режимами для работы двигателя. В то же время опыт эксплуатации оборудования показывает на высокую вероятность выхода параметров питающей сети за нормированные пределы с высокой частотой повторяемости. В этих условиях работа классической схемы ИБП и ДГУ проходит в далеком от оптимального режиме. Так для ИБП многократные кратковременные переключения на использование энергии аккумуляторных батарей приводят к нарушению зарядно-разрядного цикла и как следствие полному разряду аккумуляторной батареи, после чего ИБП перестает выполнять свою функцию защиты нагрузки от кратковременных отключений питания. В случае если время между отказами питающей сети достаточно для запуска ДГУ, тогда это приводит ко второй «слабой точке» в функционировании системы: многократный запуск и остановы генератора являются наиболее тяжелым режимом функционирования и это, в свою очередь может привести к отказу ДГУ. В результате анализа возможных вариантов устранения отмеченных выше недостатков, мы остановились на некотором изменении системы управления стартом и остановом дизель-генератора. В структуру системы введен специальный формирователь сигнала запуска и останова генератора. Формирователь управляется от ИБП: сигнал на запуск генератора формируется только после допустимого разряда аккумуляторной батареи в ИБП при отсутствии входной сети. Сигнал останова формируется только после полного заряда батарей в ИБП и при наличии напряжения входной сети, находящегося в заданных пределах. Блок-схема системы представлена на рис.3.1. Питающая сеть через коммутатор поступает на вход ИБП. При любом перерыве в питании первичной сети или если напряжение первичной сети выходит по величине за рамки допуска, коммутатор отключает ИБП от сети и он переходит на работу в режиме «батареи», продолжая питать нагрузку. При разряде батареи соответствующий сигнал с информационного выхода ИБП поступает на формирователь сигнала управления. Сигнал управления поступает на панель управления ДГУ,обеспечивая запуск двигателя и переход ДГУ в рабочий режим.  Рис.3.1. Система обеспечивает нагрузку качественным напряжением независимо от перерывов в электропитании от сети и дизель-генератор не запускается до полного разряда батарей в ИБП. Алгоритм поведения системы в том случае, когда перерыв в электропитании более длинный, чем необходимый для заряда батарей интервал времени, отличается только тем, что сигнал на остановку дизель - генератора формируется после восстановления питания от сети. В течение коротких перерывов в электропитании от сети система ведет себя аналогично. Дизель-генератор начинает работать только после разряда батареи. Такой алгоритм предотвращает сериальные старты дизель -генератора за короткие интервалы времени и тем самым обеспечивает «мягкий» режим эксплуатации дизель -генераторов, заключающийся в существенном сокращении количества стартов и остановов дизель-генератора, что приводит к увеличению срока его службы. Описанная система бесперебойного электропитания обеспечивает критические нагрузки надежным и качественным электропитанием во всех случаях отказа сети как на длительное время, так и при кратковременных перерывах в электропитании. Практически реализованы несколько систем с описанной структурой и алгоритмом работ. Статистика эксплуатации реальных объектов показывает рост такого показателя надежности и качества системы электропитания, как срок эксплуатации в сравнении с таким параметром для классических структур. Результаты технического обслуживания систем в течение нескольких лет также показывают снижение затрат на эксплуатацию. Заключение Развитие систем радиосвязи и применение цифровых методов обработки информации, а также увеличивающийся объём обрабатываемой информации предъявляют всё более жёсткие требования к бесперебойной подаче электрической энергии необходимого качества. Правильное функционирование любой аппаратуры систем связи возможно только при условии нормальной работы всех систем и устройств электропитания. Для электрических сетей общего назначения РТ характерно низкое качество электрической энергии - отключения, высокочастотный шум, отклонения частоты, провалы напряжения и др. Согласно заключению Государственного центра метрологического обеспечения в области электромагнитной совместимости (ГЦМО ЭМС), требования ГОСТ к показателям качества электрической энергии (ПКЭ) энергоснабжающими и энергораспределяющими организациями, как правило, не выполняются. Кроме того, требования по качеству электроэнергии, установленные в ГОСТ, зачастую недостаточно высоки в отношении современного телекоммуникационного оборудования. Очевидно, что подключение к реально существующим электрическим сетям высокотехнологического оборудования, чувствительного к ухудшению качества электрической энергии (компьютеров, активного оборудования вычислительных сетей, телекоммуникационной аппаратуры, банковского и офисного оборудования), связано не только с повышенным риском нарушения функционирования, но и выхода данного оборудования из строя. В этих условиях установка статических источников бесперебойного питания (ИБП), работающих в режиме "on-line" (двойного преобразования), как средства получения электроэнергии требуемого качества, является необходимой предпосылкой обеспечения устойчивой работы компьютерного и телекоммуникационного оборудования. Кроме того, для современного оборудования характерно применение импульсных блоков питания с нелинейным характером потребления. Использование мощных трехфазных ИБП с двойным преобразованием для питания такого рода оборудования является оптимальным, поскольку позволяет избежать перегрузок нейтральных кабелей входных электросетей и оборудования трансформаторных подстанций. Мощные ИБП структуры "on-line" являются основой построения систем гарантированного энергоснабжения (СГЭ) и обеспечивают качественную работу подключенной к ним нагрузки как в штатном режиме (при наличии электропитания на входе), так и в автономном режиме (при отключении входной сети электропитания) за счет энергии, накопленной в аккумуляторных батареях. Как правило, такие системы проектируются для работы в автономном режиме в течение промежутка времени от нескольких минут до нескольких часов. При необходимости обеспечения работы подключенной нагрузки в течение более длительного времени в качестве резервного источника энергии в комплекс включаются автономные электрогенераторные установки, построенные на базе двигателей внутреннего сгорания (как правило, дизельных). Источники электропитания, являясь неотъемлемой частью любой системы радиосвязи и во многом определяют надёжность их функционирования и другие технико-экономические показатели. Развитие средств связи, широкое внедрение компьютерных технологий невозможно без создания высокоэффективных источников электропитания, удовлетворяющих современным требованиям. Переход от низкочастотных технологий преобразования электрической энергии к высокочастотным, широкое применение активной коррекции коэффициента мощности, внедрение модульного принципа построения устройств и систем электропитания, переход на цифровые методы управления устройствами и системами электропитания, широкое применение мониторинга с удаленного центра управления для контроля за работой отдельных устройств и электроустановок в целом. В дипломной работе рассмотрены вопросы организации электроснабжения предприятий связи и его резервирования, приведены основные сведения по элементной базе устройств электропитания с учётом современных тенденций её развития. При изложении материала большое внимание уделено принципам управления и физическим процессам в современных высокочастотных устройствах преобразования электрической энергии. Рассмотрены принципы построения и основные характеристики как самих цифровых преобразовательных устройств, так и систем электропитания телекоммуникационной аппаратуры, система контроля и управления оборудованием электроустановок телекоммуникационных устройств и сетей г. Худжанда, надежность устройств и систем электропитания телекоммуникационных устройств и сетей г. Худжанда. Литература
|