1引言

為了確保高鐵的可靠運(yùn)行，需要在鐵路沿線部署用于信號(hào)監(jiān)測(cè)和控制的遠(yuǎn)程基站，UpS為基站中的電子設(shè)備提供凈化的不間斷電源，因而UpS的可靠性對(duì)基站的正常工作以及高鐵的可靠運(yùn)行至關(guān)重要。通常，UpS主要是針對(duì)數(shù)據(jù)中心或辦公室內(nèi)的IT設(shè)備設(shè)計(jì)的，當(dāng)應(yīng)用環(huán)境發(fā)生顯著變化時(shí)，UpS的可靠運(yùn)行將面臨一些新的挑戰(zhàn)。本文針對(duì)鐵路遠(yuǎn)程基站的特殊應(yīng)用環(huán)境，分析影響UpS可靠運(yùn)行的主要因素，并給出一些建議和對(duì)策。

2影響UpS可靠運(yùn)行的主要因素與對(duì)策

2.1雷擊

雷擊是導(dǎo)致電子產(chǎn)品故障的主要原因之一，IEC61000-4-5對(duì)電子類(lèi)產(chǎn)品防雷等級(jí)定義如表1所示，UpS一般按照防護(hù)等級(jí)4設(shè)計(jì)，即在電源輸入端口放置壓敏電阻或氣體放電管來(lái)吸收雷擊脈沖能量，進(jìn)而避免電源內(nèi)的半導(dǎo)體器件損壞。

表1IEC61000-4-5防雷等級(jí)

在室內(nèi)應(yīng)用場(chǎng)合，雷擊脈沖經(jīng)配電系統(tǒng)衰減后才能到達(dá)UpS的電源輸入端，由于遠(yuǎn)程基站暴露在戶外，存在被雷電直接擊中的可能。如果系統(tǒng)防雷措施不夠完善，UpS作為安裝在基站設(shè)備前面的電源保護(hù)裝置，將直接承受雷擊帶來(lái)的電壓與電流沖擊，導(dǎo)致UpS損壞。因此，為了保證基站的可靠運(yùn)行，在基站設(shè)計(jì)階段就應(yīng)考慮足夠的雷擊防護(hù)，可采取的措施有：

(1)加強(qiáng)基站外部防雷系統(tǒng)，條件允許的情況下可以考慮為基站配置建筑物屏蔽。

(2)確?；緝?nèi)良好接地。

(3)加強(qiáng)基站電源接入系統(tǒng)的防雷保護(hù)，盡量避免雷擊脈沖由電力線直接進(jìn)入U(xiǎn)pS。

(4)定制更高防雷等級(jí)的UpS。

2.2環(huán)境溫度

UpS是由大量電子元器件組成的精密電氣設(shè)備，環(huán)境溫度影響著UpS的可靠運(yùn)行。

(1)環(huán)境溫度過(guò)高

依據(jù)MIL-HDBK-217F或TelcordiaSR-332手冊(cè)可知，環(huán)境溫度越高，UpS的平均無(wú)故障間隔時(shí)間(MTBF)越短。如果環(huán)境溫度超出UpS允許的最高工作溫度（一般為40oC），會(huì)觸發(fā)過(guò)溫保護(hù)或損壞內(nèi)部器件，造成UpS無(wú)法正常工作。

(2)環(huán)境溫度過(guò)低

由元器件規(guī)格書(shū)可知，環(huán)境溫度越低，鉛酸蓄電池、電解電容等含有液體成分的器件性能變差。如果環(huán)境溫度低于UpS允許的最低工作溫度（一般為0oC），會(huì)導(dǎo)致部分元器件失效，造成UpS無(wú)法正常工作。

在室內(nèi)應(yīng)用場(chǎng)合，由于空調(diào)系統(tǒng)的存在，室溫在25oC左右，UpS工作在較為理想的環(huán)境溫度中，可靠性較高。然而，在遠(yuǎn)程基站的應(yīng)用場(chǎng)合，不完善的環(huán)境溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)會(huì)使UpS工作溫度超出設(shè)計(jì)規(guī)格，導(dǎo)致UpS保護(hù)或損壞。可采取以下對(duì)策來(lái)改善應(yīng)用環(huán)境：

(1)配備相應(yīng)的空調(diào)設(shè)施并為基站內(nèi)部設(shè)備配置合理的散熱通道。

(2)在無(wú)法配備相應(yīng)空調(diào)設(shè)施的情況下，應(yīng)采取其它的散熱措施如加強(qiáng)通風(fēng)。

(3)在氣溫較低時(shí)，加強(qiáng)基站保溫措施。

(4)定制工作溫度范圍更寬的UpS。

2.3粉塵與凝露

(1)環(huán)境粉塵

UpS在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的熱量(與負(fù)載大小和轉(zhuǎn)換效率有關(guān))，當(dāng)采用風(fēng)冷散熱時(shí)，UpS便具有了“吸塵器”功能，會(huì)將空氣中的粉塵吸入U(xiǎn)pS內(nèi)部。粉塵粘附在風(fēng)扇或電路板上，影響UpS散熱，并有造成電路短路的風(fēng)險(xiǎn)，影響UpS可靠運(yùn)行。

(2)凝露

UpS對(duì)環(huán)境濕度有著嚴(yán)格要求，濕度超過(guò)規(guī)格時(shí)(一般為85%)，遇機(jī)房冷氣時(shí)會(huì)在設(shè)備內(nèi)形成水霧或細(xì)水珠，尤其在潮濕的雨季，容易造成電路板短路，進(jìn)而損壞設(shè)備。

UpS一般按照IEC529-598規(guī)定的Ip20等級(jí)設(shè)計(jì)，即可以防止直徑大于12.5mm的外物侵入，防止手指接觸內(nèi)部零件，沒(méi)有對(duì)水或者濕氣的防護(hù)。UpS在遠(yuǎn)程基站的應(yīng)用環(huán)境下，應(yīng)采取以下措施來(lái)保障UpS的可靠運(yùn)行：

(1)采用通風(fēng)冷卻時(shí)，可選用Ip54或以上等級(jí)的UpS，但是此類(lèi)UpS產(chǎn)品較少且價(jià)格昂貴。

(2)采用通風(fēng)冷卻時(shí)，若使用Ip20等級(jí)UpS，必須加強(qiáng)對(duì)灰塵的過(guò)濾，按時(shí)維護(hù)過(guò)濾裝置。

(3)采用空調(diào)制冷時(shí)，應(yīng)選用精密空調(diào)，以保證環(huán)境濕度。

(4)采用空調(diào)制冷時(shí)，若使用普通商用空調(diào)，要防止空調(diào)冷風(fēng)直接吹到UpS產(chǎn)生凝露，必要時(shí)還需配備除濕裝置。

2.4遠(yuǎn)程監(jiān)控與維護(hù)

UpS一般具有標(biāo)配的以太網(wǎng)接口，并有監(jiān)控卡供選購(gòu)，可方便提供網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)總線集中管理。

在室內(nèi)應(yīng)用場(chǎng)合，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控人員較多，對(duì)于UpS遠(yuǎn)程監(jiān)控功能要求不高，多數(shù)情況下，UpS的通信接口并沒(méi)有得到充分利用。然而，當(dāng)UpS應(yīng)用于鐵路沿線的遠(yuǎn)程基站時(shí)，很難安排大量的現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)基站進(jìn)行快速、準(zhǔn)確及全面的巡檢，遠(yuǎn)程監(jiān)控與維護(hù)功能就變得非常重要。

通過(guò)UpS的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，鐵路監(jiān)控中心可以實(shí)時(shí)了解UpS運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)UpS運(yùn)行異常時(shí)可以立即采取相應(yīng)措施。因此，在遠(yuǎn)程基站設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)選用通信接口豐富的UpS產(chǎn)品，并充分利用接口功能，提高基站運(yùn)行可靠性。

2.5海拔

海拔影響著UpS的可靠運(yùn)行。隨著海拔的升高，UpS的絕緣性能變差，應(yīng)加大安規(guī)距離；由于空氣變得稀薄，采用風(fēng)冷散熱的效果變差。通常UpS設(shè)計(jì)是面向海拔低于3000米的應(yīng)用場(chǎng)合，當(dāng)海拔超出規(guī)格時(shí)，UpS的可靠性將大大降低。

高鐵的遠(yuǎn)程基站分布在鐵路沿線，海拔高度差異很大，在UpS的選取與使用時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮海拔因素。在應(yīng)用到高海拔地區(qū)時(shí)，應(yīng)做以下考慮：

(1)選取或定制安規(guī)間隙較大UpS產(chǎn)品，以避免電路內(nèi)部打火故障。

(2)對(duì)UpS進(jìn)行降額使用，以防止UpS過(guò)溫保護(hù)。表2為IEC62040-3、GB/T7260.3、GB/T3859.2中通用的功率折算系數(shù)，也可參考廠家建議的折算系數(shù)。

表2不同海拔高度的功率折算系數(shù)

UpS自身的設(shè)計(jì)方式對(duì)基站的供電質(zhì)量有著重要的影響，在高鐵遠(yuǎn)程基站中，應(yīng)優(yōu)先選用可用性較高的UpS產(chǎn)品，其具備如下特點(diǎn)：

(1)內(nèi)置有多條電源通路。

(2)部署冗余并聯(lián)。

(3)使用電池的可能性最小。

3結(jié)束語(yǔ)

隨著高鐵在我國(guó)的快速建設(shè)，遠(yuǎn)程基站在鐵路沿線被大量部署。UpS作為基站的重要組成部分，對(duì)高鐵的可靠運(yùn)行有著不可忽視的影響。文中分析了影響UpS正常運(yùn)行的主要因素，并給出了一些提高UpS可靠性的建議和對(duì)策，為鐵路遠(yuǎn)程基站建設(shè)提供參考。<