一種遠端機房交流電源輸入的雷電過電壓保護方法及系統的製作方法

2023-06-30 20:46:31

專利名稱：一種遠端機房交流電源輸入的雷電過電壓保護方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及雷電過電壓保護的技術領域，具體涉及用於採用含有畜電 池組的直流電源單元供電的遠端通信機房或基站交流電源輸入的雷電過電 壓保，方法及系統。
背景技術：
據各種通信機房雷擊數據統計，目前，遠端才幾房及通訊基站設備雷擊
故障60%以上是交流電源引入雷電過電壓所致。
目前，通信機房交流電源輸入主要採用等電位原理進行雷電過電壓保 護。如圖l所示，對於單相交流電源，通過在交流配電箱加裝B級防雷器， 以及在直流電源設備加裝C級防雷器來實現過電壓保護。如圖1所示，交 流配電箱的輸入端採用1+1的B級防雷器保護方式，即在交流配電箱內、 在L相交流電與中性線N之間並聯一 B級防雷器，並且在中性線N與保護 地排PE之間也並聯一 B級防雷器；直流電源拒採用1+1的C級防雷器保 護方式，即在直流電源拒內的交流側，L相交流電與中性線N之間並聯一 C級防雷器，並且在中性線N與保護地排PE之間也並聯一 C級防雷器。
而對於三相交流電源的防雷，主要在交流配電箱內和直流電源拒內分 別採用的是3+l的B級防雷器和3+1的C級防雷器，也就是說參照圖所示 的單相交流電的防雷方法，在每相交流電與中性線N之間都分別並聯一 B 級防雷器、和C級防雷器。
上述圖1的防雷方式，主要是釆用等電位原理進行雷電過電壓保護， 交流電源輸入的雷電過電壓經過交流配電箱B級防雷器和直流電源設備C
級防雷器保護後，其防雷器及其接地線上的殘壓仍會使後繼通訊設備在電
流埠遭受一定能量的浪湧衝擊。而且，在機房內交流電源引入的雷電過
電壓還可能通過耦合、地電位反擊等方式對機房內各設備造成二次沖擊影 響。所以，釆用圖1所示的防雷方式，仍然存在一定問題，需要進一步的 改進。

發明內容
本方法的目的在於提供一種遠端機房交流電源輸入的雷電過電壓保護 方法及系統，其克服了現有的等電位防護技術中由於交流電源線上的雷電 過電壓引入機房存在後繼設備受到衝擊影響的缺點，並且還解決了現有技 術中存在的可靠性方面缺陷，合理的解決了遠端機房交流電源線引入的雷
本發明具體採用如下技術方案。
本發明的遠端機房交流電源輸入的雷電過電壓保護系統，其用於遠端 機房內，本發明的系統包括一動力環境監控系統和交流電源開關，動力環
境監控系統包括監控設備、通信傳輸設備和通信接入設備；交流電源開關 串接在交流電輸入端與遠端機房內交流配電箱的輸入端之間，該交流電源 開關的控制端連接所述監控設備的開關控制信號輸出端；用於獲得來自機 房當地氣象部門的雷電預警信息的監控中心依次通過所述通信傳輸設備、 通信接入設備向所述監控設備發送控制指令，所述監控設備根據該控制指 令向所述交流電源開關發送執行命令，用於控制所述交流電源開關斷開或 閉合。
其中，所述系統還包括雷電檢測裝置，用於檢測所述機房所在地的 雷電信息，並將檢測到的雷電信息發送到所述監控設備；所述監控設備接 收來自所述雷電檢測裝置的雷電信息，並向所述交流電源開關發送執行命 令，用於控制所述交流電源開關斷開或閉合。其中，所述通信傳輸設備為 準同步數字儀、同步數字儀或微波設備中的一種。其中，所述通信接入設 備為交換機或基站中的一種。
採用上述系統的雷電過電壓保護方法，所述方法按以下步驟進行
入、當監控中心接收到機房當地氣象部門雷電預警的信息時，所述監控 中心依次通過通信傳輸設備、通信接入設備向監控設備發送用於關斷交流 電源開關的一號控制指令；B、判斷所述監控設備是否接收到來自監控中心 的一號控制指令；是則執行步驟C; C、所述監控設備向交流電源開關發送 執行命令，用於斷開所述交流電源開關。
其中，所述方法還包括以下步驟D、當所述交流電源開關斷開後，由 直流電源裝置內的蓄電池組向後繼設備供電。
其中，所述方法還包括E、當監控中心接收到機房當地氣象部門解除 雷電告警的信息時，所述監控中心依次通過通信傳輸設備、通信接入設備 向所述監控設備發送用於閉合交流電源開關的二號控制指令；F、判斷所述 監控設備是否接接收到來自監控中心的二號控制指令;是則執行步驟G; G、 所述監控設備向所述交流電源開關發送執行命令，用於閉合所述交流電源 開關。
其中，所述步驟A還包括以下步驟Al、通過雷電檢測裝置檢測機房 所在地的雷電信息，當所述雷電檢測裝置檢測到雷電信息時，將所述雷電 信息傳送給監控設備。
其中，當所述步驟B的判斷結果為是時，還執行以下步驟判斷所述 監控設備是否接收到來自雷電檢測裝置的雷電信息，是則執行步驟C。
其中，當所述步驟F的判斷結果為是時，還執行以下步驟判斷所述 監控設備在一段時間內未接收來自雷電檢測裝置的雷電信息，是則執行步 驟G。
本發明通過動力環境監控系統及利用隔離絕緣方式可以保護機房內電 源、監控、傳輸、交換、接入、基站等通訊設備及空調、照明等設備免受
來自於交流電源線雷電過電壓的沖擊。隨著通訊技術和控制技術的發展， 以及通信運營商運維管理水平的提高，越來越多的遠端機房及基站安裝了 動力環境監控系統，通過通訊系統專用信道實現遠端機房基站環境動力參 數的監測和控制。隨之而來，遠端機房的雷電過電壓參數檢測控制已成為 可能。而且遠端通信機房或基站通常均採用含有畜電池組的直流電源裝置 供電，其直流電源裝置的畜電池組一般可以在交流電源中斷後維持機房內 各直流電源設備工作六個小時以上。而雷雨天氣持續這麼長時間的概率很 小。因此，可以應用絕緣隔離方式切斷交流電源通i 各實現雷電過電壓防護。
本發明的防雷系統是在原動力環境監控系統的基礎上增加交流電源開 關、f電檢測裝置及其控制算法軟體。當雷電檢測裝置檢測到機房所在地 雷電信息時和(或)監控中心接收到機房當地氣象部門雷電預警信息時， 釆用在線或離線控制方式切斷交流電源開關，將交流電纜上的雷電過電壓 絕緣隔離在機房入口之外，從而保護了機房內設備不受雷電過電壓的衝擊。 此時，機房內各通信設備包括動力環境監控系統設備採用直流電源裝置的 畜電池組供電。在雷電檢測裝置未檢測到所在地雷電信息一段時間，和(或) 監控中心接收到機房當地氣象部門解除雷電告警信息後，採用在線或離線 控制方式合上 哭流電源開關，恢復對才幾房內各設備正常供電。
採用本發明所述方法，在雷電來臨時切斷交流電源輸入，從而將交流 電源輸入的雷電過電壓隔離在機房之外。由於交流電源開關具有很強的電 氣隔離能力，可以根本解決遠端機房交流電源線引入的雷電過電壓對機房 內各種電子通訊設備的沖擊破壞問題。


圖1為現有技術中單相交流電源防雷的原理圖； 圖2為本發明的系統結構示意圖； 圖3為本發明方法的流程圖。
具體實施例方式
以下將詳細描述本發明的各較佳實施例。
如圖2所示，本發明的遠端機房交流電源輸入的雷電過電壓保護系統，
其用於遠端機房內，該機房包括交流配電箱200和含有蓄電池組的直流 電源裝置210;交流配電箱200和直流電源裝置210均採用常規的連接方式。 而且目前的遠端機房均安裝有動力環境監控系統，該系統包括 監控設備250，屬於防雷系統的檢測和控制裝置，負責接收通信網中接 收監控中心或本地雷電檢測裝置發來的雷電信息，並根據控制算法發出"交 流電源開/關"指令，是原動力環境監控系統的一個組成部分；
通信傳輸設備230,屬於防雷系統的通信傳輸單元，可以是PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy, 準同步數字儀)、SDH (Synchronous Digital Hierarchy,同步數字儀)或微波設備等，是原動力環境監控系統的 一個組成部分；
通信接入設備220，屬於本發明防雷系統的通信接入單元，可以是交換 機、接入設備或基站等，是原動力環境監控系統的一個組成部分；
本發明在原動力環境監控系統的基礎上增加了 一組或一個交流電源開 關270,此交流電源開關270串接在交流電輸入端與遠端機房內交流配電箱 200的輸入端之間，該交流電源開關270的控制端連接監控設備250的開關 控制信號輸出端。交流電源開關270屬於本發明防雷系統的執行機構，接 收監控設備信號執行"交流電源開/關，，任務，當接收到監控設備發出的斷電 指令後切斷交流電源輸入，具有很強電氣隔離能力，可安裝在機房入口處 靠近配電箱旁。
本發明的防雷系統還可以與遠端或近端的監控中心進行通信，實現在 線或離線控制方式切斷交流電源開關，監控中心屬於本發明防雷系統的遠 端控制及管理單元，負責雷電信息的收集、統計、分析和控制。如圖2所 示，用於獲得來自機房當地氣象部門的雷電預警信息的監控中心240依次頁
通過通信傳輸設備230、通信接入設備220向監控設備250發送控制指令， 監控設備250 #>據該控制指令向交流電源開關270發送執行命令，用於控 制交流電源開關270斷開或閉合。
當然，本發明的防雷系統還可以實現本地測量雷電信息，如圖2所示， 需要在本發明的系統中增加一個或一組雷電檢測裝置260,其用於檢測所述 機房所在地的雷電信息，並將檢測到的雷電信息發送到監控設備250;監控 設備250接收來自雷電檢測裝置260的雷電信息，並向交流電源開關270 發送執行命令，用於控制交流電源開關270斷開或閉合。雷電檢測裝置260 屬於本發明防雷系統的傳感裝置，將檢測到的機房所在地雷電信息發送到 監控設備，而且還可以上傳至監控中心240中。此裝置可以是通過檢測機 房地線電流變化，或通過^r測機房所在地雲層電閃等方式實現。此為在原 動力環境監控系統之上新增的設備，從而成為本發明防雷系統的傳感裝置， 但又不是本防雷系統的必需部分。
基於上述系統結構的基礎上，本發明還提供了以下雷電過電壓保護方 法，其具體說明了如何實現雷電過電壓保護。如圖3所示，本發明的方法 可以按照以下步驟進行
100、當監控中心接收到機房當地氣象部門雷電預警的信息時，監控中 心依次通過通信傳輸設備、通信接入設備向監控設備發送用於關斷交流電 源開關的一號控制指令；
105、通過雷電檢測裝置檢測機房所在地的雷電信息，當雷電檢測裝置 檢測到雷電信息時，將雷電信息傳送給監控設備；
110、判斷監控設備是否接收到來自監控中心的一號控制指令；是則執 行步驟115;否，則返回步驟IOO或105,也可以直接執^f於步驟115;
115、判斷所述監控設備是否接收到來自雷電檢測裝置的雷電信息，是 則執行步驟120;否，則執行返回步驟110;
120、監控設備向交流電源開關發送執行命令，用於斷開交流電源開關；
125、當所述交流電源開關斷開後，由直流電源裝置內的蓄電池組向後
繼設備供電；
130、當監控中心接收到機房當地氣象部門解除雷電告警的信息時，所 述監控中心依次通過通信傳輸設備、通信接入設備向所述監控設備發送用 於閉合交流電源開關的二號控制指令；
135、判斷所述監控設備是否接接收到來自監控中心的二號控制指令； 是則執行步驟140;否則執行步驟140或保持交流電源開關斷開狀態；
140、判斷所述監控設備在一段時間內未接收來自雷電檢測裝置的雷電 信息，是則執行步驟145;否則保持交流電源開關斷開狀態；
145、所述監控設備向所述交流電源開關發送執行命令，用於閉合所述 交流電源開關。
上述步驟100至120屬於斷開交流電源開關的控制流程，在此控制過 程中，步驟110和步驟105及115給出兩個判斷條件，此兩個判斷條件分 別是 一是監控設備是否接收到來自監控中心的一號控制指令，這表徵 了監控中心是否接收到機房當地氣象部門的雷電預警信息；二是監控設 備是否接收到來自雷電檢測裝置的雷電信息，這表徵了本地是否通過雷電 檢測裝置檢測到雷電信息。上述過程中給出了這兩個判斷條件組合使用的 情況，也就是說，當雷電檢測裝置檢測到機房所在地雷電信息時、並且監 控中心接收到機房當地氣象部門雷電預警信息時，監控設備控制交流電源 開關斷開；當然，具體實施方法不限於此，這兩個判斷條件也可以單獨使 用，比如，只要當雷電檢測裝置檢測到機房所在地雷電信息時，就可以採 用離線控制方式切斷交流電源開關，將交流電纜上的雷電過電壓絕緣隔離 在機房入口之外，從而保護了機房內設備不受雷電過電壓的沖擊；或者是 只要當監控中心接收到機房當地氣象部門雷電預警信息時，就可以採用在 線控制方式切斷交流電源開關。相比較而言，前一種組合使用時，可以提 高判斷精度，避免誤操作；後一種單獨使用時，可以降低本發明防雷系統
的危險係數，提高可靠性。
上述步驟130至步驟145屬於閉合交流電源開關的控制流程，在此控
制過程中，步驟135和步驟140給出兩個判斷條件，此兩個判斷條件分別 是 一是監控設備是否接收到來自監控中心的二號控制指令，這表徵了 監控中心是否接收到機房當地氣象部門的解除雷電告警信息；二是監控 設備在一段時間內未接收來自雷電檢測裝置的雷電信息。上述過程中給出 了這兩個判斷條件組合使用的情況，也就是說，當在一段時間內雷電檢測 裝置未檢測到機房所在地雷電信息時、並且監控中心接收到機房當地氣象 部門的解除雷電告警信息時，監控設備控制交流電源開關閉合；當然，具 體實施方法不限於此，這兩個判斷條件也可以單獨使用，比如，只要當雷 電檢測裝置在一段時間內未檢測到所在地雷電信息時，就可以釆用離線控 制方式合上交流電源開關，恢復對機房內各設備正常供電；或者是只要當 監控中心接收到機房當地氣象部門解除雷電告警的信息時，就可以採用在 線控制方式合上交流電源開關，恢復對機房內各設備正常供電。
綜上所述，本發明的系統結構簡單，添加的部件少、改造成本低；而 且，本發明的方法具有自適應性，能夠起到高效地雷電過壓保護。
上述各具體步驟的舉例說明較為具體，並不能因此而認為是對本發明 的專利保護範圍的限制，本發明的專利保護範圍應以所附權利要求為準。
權利要求
1、一種遠端機房交流電源輸入的雷電過電壓保護系統，其用於遠端機房內，所述系統包括一動力環境監控系統，該動力環境監控系統包括監控設備、通信傳輸設備和通信接入設備；其特徵在於，所述系統還包括交流電源開關，該交流電源開關串接在交流電輸入端與遠端機房內交流配電箱的輸入端之間，該交流電源開關的控制端連接所述監控設備的開關控制信號輸出端；用於獲得來自機房當地氣象部門的雷電預警信息的監控中心依次通過所述通信傳輸設備、通信接入設備向所述監控設備發送控制指令，所述監控設備根據該控制指令向所述交流電源開關發送執行命令，用於控制所述交流電源開關斷開或閉合。
2、 根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述系統還包括雷電 檢測裝置，用於檢測所述機房所在地的雷電信息，並將檢測到的雷電信息 發送到所述監控設備；所述監控設備接收來自所述雷電檢測裝置的雷電信 息，並向所述交流電源開關發送執行命令，用於控制所述交流電源開關斷 開或閉合。
3、 根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述通信傳輸設備為 準同步數字儀、同步數字儀或微波設備中的一種。
4、 根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述通信接入設備為 交換機或基站中的一種。
5、 .採用權利要求1所述系統的雷電過電壓保護方法，其特徵在於，所 述方法按以下步驟進行A、當監控中心接收到機房當地氣象部門雷電預警的信息時，所述監 .控中心依次通過通信傳輸設備、通信接入設備向監控設備發送用 於關斷交流電源開關的 一號控制指令；B、判斷所述監控設備是否接收到來自監控中心的一號控制指令；是 則執行步驟C;、C、所述監控設備向交流電源開關發送執行命令，用於斷開所述交流 電源開關。
6、 根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括以下步驟D、當所述交流電源開關斷開後，由直流電源裝置內的蓄電池組向後 繼設備供電。
7、 根據權利要求5或6所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括 .E、當監控中心接收到機房當地氣象部門解除雷電告警的信息時，所述監控中心依次通過通信傳輸設備、通信接入設備向所述監控設 備發送用於閉合交流電源開關的二號控制指令；F、 判斷所述監控設備是否接接收到來自監控中心的二號控制指令； 是則執行步驟G;G、 所述監控設備向所述交流電源開關發送執行命令，用於閉合所述 交流電源開關。
8、 根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述步驟A還包括以下 步驟Al、通過雷電檢測裝置檢測機房所在地的雷電信息，當所述雷電檢測 裝置4企測到雷電信息時，將所述雷電信息傳送給監控設備。
9、 根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，當所述步驟B的判斷結 果為是時，還執行以下步驟 判斷所述監控設備是否接收到來自雷電檢測裝置的雷電信息，是則執 行步驟C。
10、根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，當所述步驟F的判斷 結果為是時，還執行以下步驟判斷所述監控設備在一段時間內未接收來自雷電檢測裝置的雷電信息，是則執行步驟G。
全文摘要
本發明公開了一種遠端機房交流電源輸入的雷電過電壓保護方法及系統，其包括一動力環境監控系統和交流電源開關；交流電源開關串接在交流電輸入端與遠端機房內交流配電箱的輸入端之間，該交流電源開關的控制端連接所述監控設備的開關控制信號輸出端；用於獲得來自機房當地氣象部門的雷電預警信息的監控中心依次通過所述通信傳輸設備、通信接入設備向所述監控設備發送控制指令，所述監控設備根據該控制指令向所述交流電源開關發送執行命令，用於控制所述交流電源開關斷開或閉合。本發明通過動力環境監控系統及利用隔離絕緣方式可以保護機房內電源、監控、傳輸、交換、接入、基站等通訊設備及空調、照明等設備免受來自於交流電源線雷電過電壓的衝擊。
文檔編號H02H3/20GK101170249SQ20071012444
公開日2008年4月30日 申請日期2007年11月6日 優先權日2007年11月6日
發明者黎小剛 申請人:中興通訊股份有限公司