民航通信導航設備不間斷電源供電的運用分析

吳彥明

（上海民航新時代機場設計研究院有限公司廣州分公司，廣東 廣州 510405）

0 引 言

在民用航空事業發展過程中，空中交通管制呈現出主導性作用，使飛行器在這種背景下對電子設備產生了一定的依賴性。電源作為電子設備的基礎，工作狀態的好壞與電子設備的正常運行狀態直接相關。所以，要逐漸提高民航通信導航設備運行的穩定性，展現不間斷電源供電系統的使用價值。對民空管局的相關設備而言，要采用不間斷電源供電機制，結合管制方案、通信、導航和氣象等多個設備的用電狀況，進行供電系統的中斷狀況確定，充分發揮系統運行的使用效率，結合民航通信導航設備中的逆變器、可控制硅的靜態控制，提高民用航空系統運行的穩定性。

1 概念分析

不間斷電源（UPS）可以保證計算機系統運行的穩定性。在計算機系統運用過程中，通過UPS整體解決方案的構建，提高信息數據的保護。對于民航系統來說，系統中的供電要求高，在一些機場管理、空中管制系統中，需要充分保證系統運行的全天候、無間斷特點，在空中交通、通信和導航中提高服務管理機制。民航通信導航設備中，為充分保證系統運行的安全性，需構建配套的供電系統，充分保障供電系統運行的安全性。系統運行中，需結合設備終端問題，進行電流及電壓的同步切換，避免因為斷電、電壓不穩造成系統的單點故障，逐漸提高系統運行的安全性、可靠性，實現系統的持久性運行。

2 UPS不間斷電流的故障分析

在UPS系統運行過程中，由于傳輸系統的開關不能進行正常的分閘處理，在合閘過程中會出現來回跳動，在UPM2輸出開關斷開后，UPSA呈現出旁路工作的狀態，需結合存在的問題，合理處理故障問題。

2.1 故障前運行方式

在UPS工作方式確定的過程中，通過對機組正常帶負荷和對直流及旁路電源系統運行狀況進行分析，確保STS系統實現正常運行[1]。

2.2 UPS故障現象

在民航通信導航系統運行過程中，輸出系統的開關呈現來回跳動的現象，在UPM2輸出開關斷開后，電源靜態開關故障被封閉，需要斷開電源輸入開關。

3 民航通信導航設備中不間斷電源供電技術

3.1 舊供電模式技術分析

在航管樓、雷達站和導航臺系統運行的過程中，應結合不同作用，制定差異性的供電模式。首先，在航管業務樓及塔臺供電配置模式確定的過程中，應該通過對航管樓不同規模的分析，進行電源供電等級和壓強的控制。通常狀況下，將它維持在高壓10 kV或低壓380 V的狀態下。在通信系統信息通過時，應要求電路來自機場中心的變電站，且不同系統之間需要確定不同電源的供電方案，展現電源設備運用的價值性。電源一端的系統發生故障時，另一端的系統需要負責全部供電的需求。同時，在應急電源運行過程中，柴油發電機出現重大問題時，及時解決負載供電問題，充分保障航管樓設備不出現斷電問題，實現通信系統中UPS的穩定運行。其次，雷達站配置模式確定過程中，結合不同發電機組的運行狀態進行多雷達站機場外的項目設定，結合供電設備的運行模式進行發電機組的資源確定，避免負載供電現象的出現。同時，在對雷達設備檢測過程中，設置2臺UPS，通過并聯冗余的模式進行系統運行狀況的分析。最后，確定導航臺的配置模式。通過對蓄電池組、路市電及發電機組系統運行狀況的了解，進行導航設備前段小型UPS系統的設置。

3.2 新型供電模式技術分析

通過對民航通信導航系統運行狀況的分析，各個機場中的航管樓、雷達站和導航臺的紅點模式，可以滿足一級的電力負載需求。但是，航管樓中只設置了2臺UPS系統，也就是一組并聯系統呈現冗余狀態。供電系統中的末端設備需要自動轉換開關，及時切斷系統電源。通信系統中的導航設備呈現斷路運行狀態，應該使用雙回路線進行端口處理。為了在民航通信導航設備運用中實現新供電模式，需構建新型的供電系統。在系統設計過程中，也應該增加UPS蓄電池的監控機制，通過在線運行監測，對蓄電池的溫度、電壓和內阻等進行參數分析，實現系統的實時性監控，并將相關數據生成指標，提升監控系統項目監測的合理性。通過構建新型系統，使管理人員掌握民航通信導航系統的運行信息，及時更換故障電池，提高供電系統運行的可靠性[2]。

3.3 降低環流的調試技術分析

在民航通信系統設備運行過程中，應逐漸降低環流的運行狀態。通過降低環流，可以提高UPS系統運行的穩定性，提高解決突發事件的應對能力，構建針對性的解決策略。在降低環流的狀態下，通過確定UPS問題，可以提高系統運行的關鍵技術。在進行UPS設備相位差分析中，存在著環流規律問題，具體變化如表1所示。

在分析降低環流的方法中，主要是降低UPS的輸出電壓差。這種狀況下，應該結合設計及生產中的技術，進行兩機一致性分析，也就是在系統運行中保持走線的一致性。在不同系統運行中，結合電抗器的運行狀態，抑制瞬間電流浪涌，以保障系統民航通信導航設備運行的穩定性[3]。調試中應該認識到組裝調試的重要性。第一，在空載狀態下，2臺UPS的輸出電壓差應該維持在0.5 V以內；第二，每臺UPS及市電電壓都應保持一致，通常維持在3 V以內，當路旁電壓穩定時，進行同步電壓的調整，將其控制在1 V以內；第三，額定負載狀況下，輸出電壓需要與空載保持一致；第四，電池供電時，輸出電壓與市電供電保持一致的狀態，主要是由于UPS系統在運行過程中需要定期監測電池，關斷可控制硅，為電池供電提供負載能量，在這種狀況下，電壓的變化會引起環流問題；第五，系統運行過程中，主機正常運行時需閉合主機的輸出開關，調整輸出開關上下口的相位，使兩機輸出電壓差控制在3 V以內；第六，在輸出電流互感器運行過程中，采集兩機的輸出電流的相位狀態，保證相位的一致性，一般情況下，相位需要大于128，數值可以在狀態碼中進行查詢。當出現不一致問題時，需要及時調整互感器輸出線[4]。

3.4 系統穩定性的判斷

通過對系統運行狀態的分析，應時刻保持系統運行的穩定性。具體的判定標準如下。第一，對于40 K以內的UPS環流，應保持在2 A以內；對于60～80 K的UPS環流，需要控制在3～8 A的范圍內。第二，在UPS電池檢查過程中，環流變化不宜過大。第三，處于空載狀況下，直流電壓中的瞬間突變不能超過275 V。通過對這些判斷標準的分析，可以全面了解直流電壓的變化。由于在環流系統運行過程中通過能量的反饋，接收能量的UPS通過交流電壓和IGBT并聯形成二極管，逐漸形成直流電流。在濾波電容充電時，可以實現電流電壓的升高。同時，在UPS并機運行中，機內裝有反向的二極管，其中反饋的能量不會被電池吸收，所以出現直流電壓的變化相對明顯[5]。

表1 并機UPS設備相位差所出現的環流規律

4 民航通信導航設備不間斷電源供電的運用

在民航空管系統運行過程中，UPS設備目前采用雙擊并聯冗余的備份處理方法。分析問題時，不可避免會存在環流故障。為了及時消除系統運行中存在的安全隱患，避免UPS系統運行中出現故障，應構建有效的解決方法。通過對民航通信導航設備管理系統的分析發現，對STS靜態轉換開關的運用可以解決這種問題，結構圖如1所示。

STS靜態轉換單元作為一種新型電子轉換開關裝置，與UPS靜態轉換開關存在著類似的運行特點。STS單元會采用兩組相互對應的并聯裝置，實現對硅二極管的并聯[6]。

4.1 民航通信導航設備STS靜態轉換特征

系統運行過程中，具體動作特征體現在以下幾個方面。第一，實現系統的擴散及轉移，并采用先斷后通的切換原則，充分保證電源系統在運行過程中無重疊、無環流問題。第二，消除電源的單點故障。系統設計中通常采用分布冗余的方法。第三，不同電源之間的首選電源和備選電源應該相互獨立。第四，在首選電源質量降低的狀況下，應自動切換各個電源之間的關聯。第五，兩個線路之間的電源切換呈現快速性和平滑性特點，不會影響負載。

圖1 STS靜態轉換結構圖

4.2 STS故障解決方法

STS故障問題分析過程中，需對其故障工作模式進行系統性分析，通過運行調節民航通信導航設備，實施故障處理辦法。通常狀況下，在故障問題處理中應做到以下內容。第一，在工作靜態開關SCR擊穿時，繼續供電負載被鎖定，工作中的靜態開關被禁止，需要切換到非工作靜態開關，將線上開關斷開，避免發生誤切現象。第二，在非工作靜態開關SCR斷路狀態下，負載呈現出繼續供電的狀態，將其切換到非工作靜態開關，斷開故障中的SCR上線開關，防止發生誤切現象。第三，避免電力倒送保護裝置的運行。通過對發電機組供電狀況的分析，需要及時防止電路從下線往上線輸送，保障系統故障解決的合理性[7]。

5 結 論

現階段，民航通信導航系統運行過程中，通過對不間斷電源供電系統運行狀況的分析，進行民航通信設備運行方案的選擇，逐漸提高系統運行的穩定性和民航通信設備運行的價值性。通常狀況下，在民航通信導航設備運行過程中，應該結合設備運行的狀況構建解決方案，以保障電力系統運行的有效性。