Рынок систем электропитания постоянного тока

Новые технические решения для электропитающих установок постоянного тока.
Гольдинер А.Я., генеральный директор
Головко В.В., руководитель направления телекоммуникационного оборудования, ктн
Горбунов А.О., ведущий технический специалист,
ООО “Электросистемы”
Развитие телекоммуникационного оборудования и систем ставят все новые задачи
перед
фирмами-изготовителями
систем
электропитания.
Рассмотрим
основные
современные тенденции в предъявляемых со стороны заказчика требованиях к
электропитающим установкам (ЭПУ) и каким образом фирмы- изготовители отвечают на
такие потребности.
Развитие телекоммуникационных услуг охватывает все более широкие сферы
потребителей информации. Поэтому, телекоммуникационное оборудование размещается
часто не только на традиционных крупных узлах связи в специально предназначенных
для этой цели зданиях, но и в менее приспособленных помещениях, часто совместно с
другим технологическим оборудованием, в жилых зданиях, на объектах заказчика. Все это
в настоящее время предъявляет жесткие требования по снижению габаритных размеров
прежде всего ЭПУ. Более компактные ЭПУ с более высокой плотностью мощности
позволяют
заказчикам
существенно
экономить
на
необходимых
площадях
для
размещения, тем самым снизить капитальные затраты на развертывание узла связи.
Весьма существенной составляющей затрат оператора составляют эксплуатационные
расходы, в том числе и связанные с обслуживанием ЭПУ. Одним из наиболее
эффективных инструментов снижения затрат на эксплуатацию ЭПУ является организация
дистанционного мониторинга и управления. Кроме того, дистанционная диагностика
неисправностей обеспечивает резкое повышение надежности ЭПУ. В современных
системах управления дистанционно передается не сигнал о том, что выпрямитель уже
отказал, или факт снижения напряжения на аккумуляторной батарее до предельного
уровня, а информация, позволяющая прогнозировать возможные будущие отказы
выпрямителей или аккумуляторных батарей.
Рынок
систем
характеризуется
электропитания
значительным
постоянного
ужесточением
тока
для
конкуренции.
телекоммуникаций
Это
заставляет
производителей уже на стадии разработки использовать технические решения, которые в
первую очередь могут обеспечить более низкие затраты при производстве ЭПУ и при их
обслуживании. В последнее время эта тенденция очень отчетливо проявляется у целого
ряда мировых производителей систем электропитания. Эффективной возможностью
снижения затрат при производстве является унификация технических решений, что
позволяет сократить номенклатуру производимого оборудования и их составляющих,
снизить затраты на ЗИП при эксплуатации. В свою очередь, уменьшение номенклатуры
позволяет
достичь
высоких
объемов
производства
оставшихся
немногих
унифицированных модулей, тем самым, резко снизить их стоимость. Если в прошлом
различными фирмами- разработчиками и изготовителями предлагалось по 5-8 типов
выпрямительных модулей на различную мощность, теперь многие, такие как (Eltek Energy,
Powerware, APC, TDI, Delta) сократили номенклатуру до 3-х-4-х выпрямительных
модулей, причем, с учетом двух стандартов напряжения 24В и 48В, число градаций по
мощности сокращается до 2-х-3-х.
Например, фирма Eltek Energy сейчас активно предлагает системы с названием Flat
Pack на базе модулей мощностью 1,5 кВт. Диапазон перекрываемых мощностей от 1500 Вт
до 30 кВт. В верхнем диапазоне мощностей предлагается второй тип выпрямителя – SMPS
4000 (4 Квт).
Аналогичную техническую политику проводит и фирма Powerware. Она также
объявила о переходе на новую номенклатуру с 3-го квартала 2004. Будут использоваться
только два типа модулей APR48 - 1,2 кВт/48В, NPR48 - 3,0 кВт/48В и NPR24 – 1,5
кВт/24В. Таким образом, фирма Powerware представила новую линейку в области ЭПУ
постоянного тока: ЭПУ для электропитания систем доступа серии APS, состоящая из
нескольких моделей. ЭПУ серии APS является легко модифицируемой серией установок
постоянного тока. ЭПУ обеспечивает широкий диапазон выходной мощности - от единиц
ватт до 30 кВт (600А при 48В). ЭПУ этой серии пригодны для электропитания большого
числа разнообразного телекоммуникационного оборудования и аппаратуры доступа
информационных сетей.
В ЭПУ серии APS конфигурирование производится программно. Установки могут
поставляться со стандартной конфигурацией или со специальной, установленной на заводе
- изготовителе по заказу покупателя. Эта возможность гарантирует быструю и
безошибочную пуско-наладку. При необходимости изменения в конфигурации могут быть
легко сделаны и на объекте установки с использованием внешнего ПК или с передней
панели ЭПУ. Одной из новинок, введенной в данную серию ЭПУ, является новая
возможность посылать сообщения о состоянии ЭПУ или аварийные сигналы на любой
сотовый телефон посредством инструмента Сервис коротких текстовых сообщений (SMS).
Такие компактные ЭПУ могут размещаться в различных помещениях, занимая очень
небольшой
объем,
например
в
стойках,
где
располагается
основное
телекоммуникационное оборудование. Большим достоинством ЭПУ этой серии также
является возможность русификации всех сообщений на ЖК дисплее ЭПУ.
Модули Powerware NPR48 и NPR24 предназначены для новой модификация ЭПУ
серии NPS (до 1500А) и серии LPS (до 7800А). Указанные модули обеспечивают
наивысшую плотность мощности среди выпрямительных модулей в диапазоне 3 кВт,
которая составляет 600 кВт на куб. м., и наименьший вес, равный 5 кг, а также широкие
возможности модификации.
Максимальный
КПД
около
93%
и
единичный
коэффициент
мощности
обеспечивают еще меньшие потери энергии на нагрев и наименьшие затраты на
эксплуатацию среди аналогичных выпрямительных модулей.
Основные применения для модулей NPR48 и NPR24 включают базовые станции
мобильных сетей поколения 3G, ответственные узлы телекоммуникационных сетей
фиксированной связи. Выпрямитель с его возможностью работать в температуре до 70 0 С
подходит для эксплуатации в широком диапазоне внешних воздействий, при этом могут
быть соединены в параллель выпрямители на общую мощность до 378 кВт. ЭПУ на базе
выпрямителей NPR48 и NPR24 предлагают очень гибкие по конфигурации системы с
несложными работами по пуско-наладке. Выпрямительные модули обеспечивают режим
«горячей» замены и программируемые установки. Изменения в конфигурации могут быть
сделаны с передней панели модуля управления или дистанционно. Дополнительно, кроме
стандартного информирования о состоянии ЭПУ и возникших аварийных сигналах,
возможна также отправка сообщений на любой сотовый телефон посредством
инструмента Сервис коротких текстовых сообщений (SMS). Модуль контроля также
может быть русифицирован. Следует отметить, что текст сообщений может быть
согласован с требованиями заказчика с учётом специфики применения ЭПУ.
Рассмотрим предлагаемые технические решения в области дистанционного
мониторинга и управления энергетическим оборудованием и сетями.
По мере
конвергенции информационной и телекоммуникационной технологий все больше
стандартных систем управления информационными сетями (NMS) используется для
контроля телекоммуникационных сетей. NMS обеспечивают операторов высоким уровнем
наблюдаемости состояния в основных технологических сетях, при котором основной
фокус направлен на телекоммуникационное оборудование. Однако в процесс контроля
могут быть включены и некоторые вспомогательные элементы, такие как энергетическое
оборудование, системы наблюдения и охраны, система обеспечения температурновлажностного режима.
Язык для коммуникаций, наиболее часто используемый в NMS – это Simple
Network
Management
Protocol
(SNMP).
Он
является
представителем
семейства
совместимых Интернет протоколов и первоначально разрабатывался для управления в
Интернете. Но сейчас он используется для контроля широкого перечня различных
устройств и сетей. SNMP позволяет операторам информационных сетей поддерживать
функционирование систем, диагностировать и решать проблемы в сети.
Наиболее
формирование
важным
моментом
для
обеспечения
аварийных
сигналов.
Таких
таких
предупреждающих
функций
сигналов
является
должно
генерироваться максимально возможное число, особенно в отношении событий,
приводящих к нарушениям основных технологических процессов по обеспечения
клиентов услугами связи. Сигналы сообщений о неисправностях должны указывать на
источник сигнала аварии, тип оборудования и уровень опасности аварии для
оборудования. Более детальная информация не всегда является необходимой, хотя она
помогает оператору определять точнее причину отказа и вырабатывать наиболее
целесообразный путь устранения.
Рассмотрим методы формирования сообщений об авариях, принятые в ЭПУ
постоянного тока Powerware. Оборудование Powerware может обеспечить два метода
получения операторами сетей сообщений о неисправностях посредством использования
NMS на базе ЭПУ Powerware DC.
Первый метод использует PowerManagerII (PMII) – ПО удаленного мониторинга и
управления фирмы Powerware. Это ПО разработано для обмена данными с любыми NMS,
использующими SNMP. PMII может получать и обрабатывать сигналы аварий от ЭПУ
Powerware DC и различного другого оборудования, расположенного на том же объекте,
такие как системы пожарной и охранной сигнализации (ПОС), кондиционеры, другие
энергетические установки. После получения сигнала неисправности PMII формирует
сообщение об аварии (называемое “ловушка” - “trap”) в адрес одной или более систем
NMS. В этих ловушках содержится вся информация, необходимая NMS для
интерпретации сообщения и для определения оператором сети вида отказа, который
вызвал сообщение об аварии. Информация включает локализацию отказа, тип
оборудования, тип отказа и степень “тяжести” отказа с точки зрения срочности реакции
ремонтных служб. Поскольку требования со стороны NMS варьируются, то PMII также
предлагает опции по изменению информации в ловушках для подстройки под требования
сетей.
Второй метод формирования сообщений о неисправностях через NMS позволяет
напрямую выдавать SNMP ловушки от ЭПУ в NMS. Это означает, что NMS имеет
возможность получать сообщения о неисправностях независимо от того, используется или
нет ПО PMII. Таким образом, обеспечивается параллельный канал выдачи сигналов аварий
для увеличения надежности.
Что же происходит при получении сообщения о неисправности. После получения
сообщения о неисправности, оператор сети должен проанализировать доступную
информацию и предпринять соответствующие действия. PMII обеспечивает детальный
обзор состояния ЭПУ Powerware
со всеми текущими данными, которые доступны в
режиме on-line. Может быть также показана моментальная фотография системных
параметров в рабочем режиме и установленные значения задаваемых параметров вплоть
до уровня выпрямительного модуля. Предоставлена также возможность получить
ретроспективу данных о происшедших событиях и значениях параметров, включая
сигналы отказов, записанные в память.
Имеется несколько вариантов обмена данными между PMII и ЭПУ Powerware DC.
Эти варианты включают: глобальные сети на базе TCP/IP (WAN), телефонные сети общего
пользования (ТфОП) и различные варианты соединений “точка-точка” или многоузловые
последовательные соединения.
По информации, полученной от PMII, оператор сети может определить точную
причину сигнала аварии и направить соответствующего технического специалиста для
анализа отказа и для восстановления аппаратуры. Специалист по ЭПУ DC может
использовать PMII для быстрого обзора состояния отказавшего узла и использовать
широкий набор диагностических инструментов для определения причины отказа и для
выработки
решения по
мерам
по
восстановлению
работоспособности.
Система
мониторинга Powerware может дать оценку оставшегося резервного времени работы, когда
система работает от батарей. Это говорит оператору, сколько времени осталось у
сервисного инженера, чтобы прибыть на объект и произвести ремонт. Возможность
быстрого определения, какой специалист требуется для ремонта и какие запасные части
необходимо взять для ремонта, гарантирует решение проблемы на объекте в минимальное
время, до того, как будет прервана работа сети.
Выводы: В докладе показано, что использование в телекоммуникационных сетях
электропитающего оборудования на базе предложенных новых технических решений
позволяет построить современный надежный и экономичный комплекс, эффективно
функционирующий в жестких условиях.