数字分布式供电系统

数字分布式供电系统
直流供电系统是电子半导体器件,综合自动控制、计算机(微处理器)技术、电磁技术和通讯技术的多学科边缘交叉技术,在保证通讯系统,电力系统的正常工作起着关键作用.低成本、低功耗、低污染、高效率、高可靠性、易于维护等要求促使供电系统不断在技术上有新的改进. 一个典型的供电系统包括开关电源模块、电源馈出单元、系统信息采集与控制单元、系统监控单元和其他智能设备(如接地选线与蓄电池在线监测装置等), 对各个部分进行数字化改进并且应用分布式方式重新整合个单元的功能适应对这些挑战的手段之一.


        (一)开关电源模块:目前的开关电源模块多为模拟信号控制,会产生不利于智能控制、信号的畸变失真、杂散信号的干扰,不易于故障自诊断、容错等技术等的发展.采用数字信号处理为基础的DSP系统与传统的模拟信号处理系统相比较有以下优点: 第一,接口简单、方便.由于数字信号的电气特性简单,不同的DSP系统相互连接时,在硬件接口上容易实现.在数据流接口上,各系统间只要遵循特定的标准协议即可,利于实现与系统监控单元等多的信息交流,实现全面的四遥功能,可以对模块采用实时远程诊断,另外采用数字通讯避免了采用模拟遥调方式控制线引入的各种干扰,有利于提高模块本身工作的稳定度.第二,精度高,稳定性好.数字信号处理仅受到量化误差和有限字长的影响,处理过程不引入其它噪声,因此具有较高的信噪比,而模拟系统的性能受到元器件参数性能影响比较大,在数字系统中模块本身的遥调遥控信号来自于监控单元提供的数字信号,能够有效避免外界的串扰,实现输出稳流和稳压的更高精度.第三,编程方便,容易实现复杂的算法.在DSP系统中,DSP芯片提供了一个高速计算平台,系统功能依赖于软件编程实现,基于可控软件平台实现更大的灵活性、更高的智能化程度,不仅可控制电源,而且还能提供诸如智能故障管理、数字电流共享与激活冲击控制等功能.第四,集成方便.现代DSP芯片都是将DSP芯核及其外围电路综合集成在单一芯片上,这种结构为减小体积,简化复杂的控制系统提供了基础.目前的DSP芯片已达到90亿次浮点运算/秒(9000MFLOPS),按照CMOS的发展趋势,DSP的运算速度再提高100倍是完全有可能的,能有效的提高模块的瞬态响应.第五,采用统一的DSP处理方式可以有效的减少元器件数量,提高稳定性,降低成本.
        (二)系统信息采集与控制单元与系统监控单元:传统的监控是将信息采集与系统管理的功能合而为一,在无人值守的情况下无法满足系统的运行需要,把信息采集作用分离出来,并进行A/D转换,组成信息采集模块是很有效的解决方式,如充放电电流、电池组电压、系统电压、交流输入切换、短路器开关状况、温度、湿度以至于空调控制、烟感等;监控单元的的作用就可以作为系统级的控制、数据分析并兼有后台的功能,如故障告警、部分故障分析、均/浮控制、信息后传等功能,方便与系统维护、调试.
       (三)分布式供电:现代大型通信系统、电力变电所等场合,设备多而且距离较远.传统的集中式供电系统在供电的可靠性、灵活性方面面临挑战.如果集中式供电电源产生故障就会形成整个局、站的停电事故;电源到负载的距离越大,配电电线的寄生电感在负载电流高速变化时所导致的电压波动也就越大,另外一方面,各负载的电源在供电端是并联在同一段母线上的,如果某负载的启动冲击电流或者是寄生干扰过大就会返回到电源系统中形成叠加.最理想的做法,便是每块板或每一类相关设备有一个独立的电源进行供电,但是它的缺点是成本较高,折衷的办法是采用单元供电方式, 将众多的负载分成易于单独供电的负载单元,为各个单元单独建立独立的供电电源,然后通过集中监控单元对子供电系统的信息管理与控制进行整合.在通讯局站中低电压、大电流已经成为不可逆转的趋势,减少电源与负载间的供电距离,是提高稳定性和减少干扰的必然选择,采用分布式电源不仅能满足以上的要求,而且在未来系统扩容、电源更换方面有明显的优势.


        数字分布式开关电源系统有着许多显而易见的优点,是供电系统发展的必然趋势,可以分用户提供易维护、高可靠性的电源解决方案,同时建立数字开发平台可以有效的减少新产品开发中的成本、提高开发速度、同时形成的远程维护能力使系统易于调试,有效控制系统售后服务的成本.