通信电源系统日常维护测试

第12章通信电源系统日常维护测试本章内容·通信电源日常维护测试的基本要求和误差控制。·交流参数指标的测量。·温升、压降的测量。·整流模块的测量。·直流杂音电压的测量。·蓄电池组的测量。·柴油发电机组的测量。·接地电阻的测量。·机房专用空调的测量。本章重点·温升、压降的测量。·直流杂音电压的测量。·蓄电池组的测量。·接地电阻的测量。本章难点·通信电源日常维护测试的误差控制。·蓄电池组容量的测量。·整流模块的测量。本章学时数8课时。学习本章目的和要求·理解通信电源日常维护测试的基本要求和误差控制。·掌握交流参数指标；温升、压降的测量方法和指标。·掌握整流模块的各种性能的测试。·理解直流杂音电压概念以及测试的注意事项，掌握杂音电压测试方法和指标。·掌握蓄电池组标识电池选择、端压均匀性判断、极柱压降测量和容量判断方法。·掌握柴油发电机组绝缘电阻、输出电压、频率、正弦畸变率、功率因数、噪声的测量方法及指标。·掌握接地电阻直线布极法的测量。·了解空调的构造，掌握机房专用空调高低压力的测试及制冷、加热、除湿、加湿等功能的测试。12.1通信电源日常维护测试概述通信网络的正常运行，首先要求通信电源系统必须安全、可靠地运行。而供电网络的安全运行，归根结底是电源网络各种设备运行参数必须符合指标的要求，包括电压、电流、功率、功率因数、谐波、杂音电压、接地电阻以及温升等等。所以为了使供电质量满足通信网络的要求，从而保证通信网络的良好运行，必须对电源网络的各种参数进行定期或不定期的测量和调整，以便及时的了解电源网络的运行情况。12.1.1测量操作的基本要求随着电源技术的发展，电源设备种类很多，并且各类设备均有不同的技术指标要求，因而对供电网络各种运行参数进行测量时必须针对不同的设备采取不同的测试仪表和测试方法。但各类运行参数的测量也有相同的操作规范，以保证测试过程的安全性和检测参数的准确性。以下各点是对测量操作的基本要求。①被测参数的测量精度与选用的仪表，测量方法，测量的环境等有一定的关系。在通常情况下，一般性的测量调试对仪表精度要求不太高，在1％～3％范围内即可，在要求高精度的测试中，要尽量选用高精度等级的测量仪表，一般要求精度等级高于0.5级。②仪表在进行测量之前，一般应根据要求进行预热和校零。③被测试信号的幅值必须在测试仪表的量程范围以内。当不明被测信号电压值的范围时，可将仪表的量程放在最大档，待知道被测信号范围后，再把仪表的量程放在适当位置上进行测试，避免损坏仪表或造成测量不准。④保证仪表接线正确，以免损坏仪表。⑤在测量中，表笔和被测量电路要牢靠接触，尽量减小接触误差，同时要防止短路，烧坏电路或仪表。⑥由于大部分仪表属于电磁类仪表，所以测量时仪表周围应避免强磁场的干扰，以免影响测量精度。12.1.2测量的误差控制测量是为确定被测对象的量值而进行的实验过程。一个量在被观测时，该量本身所具有的真实大小称为真值。在测量过程中，由于对客观规律认识的局限性、测量器具不准确、测量手段不完善、测量条件发生变化及测量工作中的疏忽或错误等原因，都会使测量结果与真值不同，这个差别就是测量误差。不同的测量，对其测量误差的要求也不同。但随着科学技术的发展和生产水平的提高，对减小测量误差提出了越来越高的要求。对很多测量来说，测量工作的价值完全取决于测量的准确程度。当测量误差超过一定程度，测量工作和测量结果不但变得毫无意义，甚至会给工作带来很大危害。1．测量误差的定义测量误差就是测量结果与被测量真值的差别。通常可分为绝对误差和相对误差。（1）绝对误差绝对误差=测得值真值（12-1）真值虽然客观存在，但要确切地说出真值的大小却很困难。在一般测量工作中，只要按规定的要求，达到误差可以忽略不计，就可以将它来代替真值。满足规定准确度要求，用来代替真值使用的量值称为实际值。在实际测量中，常把用高一等级的计量标准所测得的量值作为实际值。所以式（12-1）可表示为：绝对误差=测得值实际值（12-2）绝对误差可以是正也可以是负。（2）相对误差绝对误差的表示方法有它的不足之处，这就是它往往不能确切地反映测量的准确程度。例如，测量两个频率，其中一个频率f1=1000Hz，假设其绝对误差为1Hz；另一个频率f2=1000000Hz，其绝对误差假设为10Hz。尽管前者绝对误差小于后者，但我们并不能因此得出f1的测量较f2准确的结论。为了弥补绝对误差的不足，提出了相对误差的概念。①相对误差相对误差=(绝对误差/实在值)×100％（12-3）相对误差也叫相对真误差。它是一个百分数，有正负，但没有单位。②相对额定误差相对额定误差=(绝对误差/仪表最大量程)×100％（12-4）相对额定误差也叫允许误差。它也是一个百分数，有正负，没有单位。仪表的准确度等级（简称仪表等级）就是根据允许误差的纯数值来划分的。例如，某仪表表盘上写有1.5表示1.5级的仪表，其允许误差就是±1.5％。由式（12-3）和式（12-4）可导出，相对误差等于相对额定误差乘以仪表的额定值（最大量程），再与被测值（实在值）之比，即相对误差=(相对额定误差×仪表最大量程)/实在值（12-5）例如，用一个准确度为1.5级，量程为100A的电流表分别去测80A和30A的电流，问测量时可能产生的最大相对误差各为多少？测80A时的相对误差=(±1.5％×100)/80=±1.875％测30A时的相对误差=(±1.5％×100)/30=±4.999％可见，被测值相比仪表的最大量程越小，则测量的误差越大。这就是使被测值在仪表刻度的2/3以上区间，可以减小测量误差，提高测量准确度的道理。2．测量误差的分类根据测量误差的性质和特点，可将它分为系统误差、随机误差和粗大误差三大类。（1）系统误差系统误差是指在相同条件下多次测量同一量时，误差的绝对值和符号保持恒定，或在条件改变时按某种规律而变化的误差。造成系统误差的原因很多，常见的有：测量设备的缺陷、测量仪表不准、测量仪表的安装放置和使用不当等。例如：电表零点不准引起的误差；测量环境变化，如温度、湿度、电源电压变化、周围电磁场的影响等带来的误差；测量时使用的方法不完善，所依据的理论不严密或采用了某些近似公式等造成的误差。（2）随机误差随机误差是指在实际相同条件下多次测量同一量时，误差的绝对值和符号以不可预定的方式变化着的误差。随机误差主要是由那些对测量值影响较微小，又互不相关的多种因素共同造成的。例如，热骚动，噪声干扰，电磁场的变化，空气扰动，大地微振以及测量人员感觉器官的各种无规律的微小变化等。一次测量的随机误差没有规律，不可预定、不能控制也不能用实验的方法加以消除。（3）粗大误差粗大误差是指超出在规定条件下预期的误差，也就是说在一定的测量条件下，测量结果明显偏离了真值。粗大误差也称为寄生误差，它主要是由于读数错误、测量方法错误、测量仪器有缺陷等原因造成的。粗大误差明显地歪曲了测量结果，因此对应的测量结果（称为坏值）应剔除不用。3．测量的正确度、精密度和准确度正确度是表示测量结果中系统误差大小的程度。精密度是表示测量结果中随机误差大小的程度，简称精度。测量值越集中，测量精度越高。如果测量的正确度和精密度均高，则称为测量的准确度高，准确度表示测量结果与真值的一致程度。在一定条件下，我们总是力求测量结果尽量接近真值，即力求准确度高。4．误差的控制和处理（1）随机误差的控制和处理随机误差变化的特点是：在多次测量中，随机误差的绝对值实际上不会超出一定的界限，即随机误差具有界限性；绝对值相等的正负误差出现的机会相同，即随机误差具有对称性；随机误差的算术平均值随着测量次数的无限增加而趋于零，即随机误差具有低偿性。因此，我们可以通过多次测量取平均值的方法来消弱随机误差对测量结果的影响。（2）系统误差的控制和处理对待系统误差，很难说有什么通用的方法，通常是针对具体测量条件采用一定的技术措施。这些处理主要取决于测量人员的经验、学识和技巧。但是，对系统误差的处理，一般总是涉及以下几个方面：①设法检验系统误差是否存在。②分析可能造成系统误差的原因，并在测量之前尽力消除。测量仪器本身存在误差和对仪器安装、使用不当，测量方法或原理存在缺点，测量环境变化以及测量人员的主观原因都可能造成系统误差。在开始测量以前应尽量消除这些误差来源或设法防止测量受这些误差来源的影响，这是消除或减弱系统误差最好的方法。在测量中，除从测量原理和方法上尽力做到正确、严格外，还要对测量仪器定期检定和校准，注意仪器的正确使用条件和方法。例如仪器的放置位置、工作状态、使用频率范围、电源供给、接地方法、附件以及导线的使用和连接都要注意符合规定并正确合理。对测量人员主观原因造成的系统误差，在提高测量人员业务技术水平和工作责任心的同时，还可以从改进设备方面尽量避免测量人员造成的误差。例如用数字式仪表常常可以减免读数误差。又如用耳机来判断两频率之差，由于人耳一般不能听到16Hz以下的频率，所以会带来误差，若把耳机指示改成用示波器或数字式频率计指示，就可以避免这个误差。测量人员不要过度疲劳，必要时变更测量人员重新进行测量也有利于消除测量人员造成的误差。③在测量过程中采用某些技术措施，来尽力消除或减弱系统误差的影响。虽然在测量之前注意分析和避免产生系统误差的来源，但仍然很难消除产生系统误差的全部因素，因此在测量过程中，可以采用一些专门的测量技术和测量方法，借以消除或减弱系统误差。这些技术和方法往往要根据测量的具体条件和内容来决定，并且种类也很多，其中比较典型的有零示法、代替法、交换法和微差法等。④设法估计出残存的系统误差的数值或范围。有时系统误差的变化规律过于复杂，采取了一定的技术措施后仍难完全解决；或者虽然可以采取一些措施来消除误差源，但在具体测量条件下采取这些措施在经济上价格昂贵或技术上过于复杂，这时作为以中治标的办法，应尽量找出系统误差的方向和数值，采用修正值的方法加以修正。例如，可在不同温度时进行多次测量，找出温度对测量值影响的关系，然后在实际测量时，根据当时的实际温度对测量结果进行修正。12.2交流参数指标的测量在供电系统中，交流供电是使用最普遍、获取最容易的一种供电方式，也是最重要的一种供电方式。电信企业对电源的不可用度有着严格的要求，重要的局站均要求实现一类市电供电方式。掌握交流电量参数的定义和测量方法是动力维护人员做好动力维护工作的基础，也是需要掌握的最基本的技能。12.2.1交流电压的测量电流的方向、大小不随时间而变化的电流称为直流电流。大小和方向随时间而变化的电流称为交变电流简称交流电。常见的交变电流（即电厂供应的交流电）是按正弦规律变化的我们称之为正弦交流电。交流电压又可分为峰值电压、峰—峰值电压、有效值电压和平均值电压等四种。交流电压的测量通常使用万用表、示波器或交流电压表（不低于1.5级）。测量方法主要有直读法和示波器测量法。（1）直读法测量根据被测电路的状态，将万用表放在适当的交流电压量程上，测试表棒直接并联在被测电路两端，电压表的读数即为被测交流电源的有效值电压。以上方法适用于低压交流电的测量。对于高压电，为了保证测试人员和测量设备的安全，一般采用电压互感器将高压变换到电压表量程范围内，然后通过表头直接读取。在电压测量回路中，电压互感器的作用类似于变压器。值得一提的是进行电压互感器的安装和维护时，严禁将电压互感器输出端短路。常用的交流电压表和万用表测量出的交流电压值，多为有效值。通过交流电压的有效值，经过相应的系数换算，可以得到该交流电源的全波整流平均值、峰值和峰—峰值。表12-1中列出了各种交流电源的有效值，全波整波平均值、峰值和峰—峰值的转换关系，供测量电压时查阅。（2）示波器测量法用示波器测量电压，不但能测量到电压值的大小，而且能正确地测定波形的峰值、周期以及波形各部分的形状，对于测量某些非正弦波形的峰值或波形某部分的大小，示波器测量法是必不可少的。用存储示波器测量电压时，不但可以利用屏幕上的光标对波形进行直接测量，并且能够将存储下来的波形复制到计算机中以便日后进行比较和分析。用示波器可以测出交流电源的峰值电压或峰—峰值电压