輻射環(huán)境監(jiān)測自動站供電系統(tǒng)配置及維護

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摘要：隨著核資源的廣泛利用，核安全也越來越受到人們的關(guān)注，在新的安全形勢下，國家布設(shè)了大量在線輻射環(huán)境監(jiān)測自動站，以獲得及時準(zhǔn)確的輻射環(huán)境水平。為了獲得連續(xù)及時的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，對輻射監(jiān)測自動站運行穩(wěn)定性提出了更高的要求，而自動站供電系統(tǒng)是影響自動站穩(wěn)定運行的重要因素?；诖耍疚膹淖詣诱竟╇娤到y(tǒng)入手，主要對自動監(jiān)測站供電系統(tǒng)在實際中的應(yīng)用及運維情況進行分析和討論，以更好地保障監(jiān)測自動站的供電安全和穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：輻射環(huán)境監(jiān)測自動站；供電系統(tǒng)；應(yīng)用；運維

生態(tài)環(huán)境部、國家能源局、國防科工局等聯(lián)合的《核安全與放射性污染防治“十三五”規(guī)劃及2025年遠景目標(biāo)》提到至“十三五”末，全國的國控輻射環(huán)境自動監(jiān)測站點將達到500個，國家輻射環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)覆蓋全國地級以上城市。大量輻射環(huán)境監(jiān)測自動站投入使用后，為確保輻射環(huán)境監(jiān)測自動站安全、可靠、穩(wěn)定運行，最大限度發(fā)揮輻射環(huán)境自動站實時監(jiān)測作用，使環(huán)境保護部門能及時、準(zhǔn)確、完整地掌握實時輻射環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)[1]，對監(jiān)測自動站運維工作提出了更高的要求。而自動站供電系統(tǒng)作為監(jiān)測自動站能源基礎(chǔ)，一旦出現(xiàn)故障將會導(dǎo)致各個環(huán)節(jié)出現(xiàn)停滯，甚至引起大面積癱瘓，造成監(jiān)測子站無法連續(xù)運行。因此相關(guān)技術(shù)人員對于監(jiān)測自動站電源系統(tǒng)選擇和運維高度重視。

1自動站供電系統(tǒng)配置及架構(gòu)介紹

供電系統(tǒng)通常采用單總線UPS供電系統(tǒng)。電源監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備對市電輸入、UPS供電系統(tǒng)、直流供電狀態(tài)監(jiān)視和告警功能；應(yīng)具備對UPS蓄電池組、設(shè)備內(nèi)置電池性能等參數(shù)監(jiān)視功能。圖1為連云港市新浦輻射環(huán)境監(jiān)測自動站選擇的供電系統(tǒng)基本架構(gòu)圖。高氣壓電離室內(nèi)部配置電池，具備對供電及電池參數(shù)推送功能；UPS具備電源及電池參數(shù)推送功能，STS具備輸入項參數(shù)推送功能；數(shù)據(jù)采集終端可接收3路推送數(shù)據(jù)，并可進行數(shù)據(jù)分析處理，同時可推送1路數(shù)據(jù)至遠端服務(wù)器，遠端服務(wù)器具備數(shù)據(jù)進行再分析、存儲及處理。高氣壓電離室配置內(nèi)置電池、RS232串行數(shù)據(jù)接口和TCP/IP接口可推送電池及供電參數(shù)；UPS具備RS232串行數(shù)據(jù)接口，接口可推送電池及供電參數(shù)；STS具備兩路輸入和RS232串行數(shù)據(jù)接口，接口可推送兩路輸入運行參數(shù)；數(shù)據(jù)采集終端包括一路網(wǎng)口和三路串行接口，并具備存儲采集數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行判斷，遠端服務(wù)器同時采集來自數(shù)據(jù)采集終端數(shù)據(jù)并存儲采集數(shù)據(jù)。高氣壓電離室供電來自STS輸出，在供電正常的情況下同時給其內(nèi)置電池充電，并通過TCP/IP接口將充電參數(shù)及電池狀態(tài)數(shù)據(jù)推送至數(shù)據(jù)采集終端。UPS供電輸入來自市電，輸出連接至STS輸入端，市電給UPS供電的同時給其后背電池充電，并將充電參數(shù)及電池狀態(tài)數(shù)據(jù)通過UPS串行（RS232）接口推送至數(shù)據(jù)采集終端。STS供電輸入為兩路，一路來自市電，一路來自UPS，STS輸出供電給高氣壓電離室和數(shù)據(jù)采集終端，并將兩路輸入狀態(tài)參數(shù)通過STS串行（RS232）接口推送至數(shù)據(jù)采集終端。

2自動站供電系統(tǒng)實際應(yīng)用

數(shù)據(jù)采集終端接收來自STS、UPS、高氣壓電離室電源參數(shù)數(shù)據(jù)，每1分鐘對數(shù)據(jù)進行分析處理，并將分析結(jié)果實時傳輸至遠端服務(wù)器。市電正常是STS輸出保持在UPS供電，因為其輸出電壓波形穩(wěn)定，當(dāng)市電中斷時，UPS后背電池開始供電，保障正常供電，同時STS會將切換參數(shù)推送至數(shù)據(jù)終端，數(shù)據(jù)終端將結(jié)果傳輸至運維系統(tǒng)，運維系統(tǒng)發(fā)出告警信息，當(dāng)市電恢復(fù)后，STS會將輸入?yún)?shù)告知服務(wù)器，并通知運維系統(tǒng)，故障解除。當(dāng)UPS故障時，STS會自動將輸出切換為市電路，并將切換參數(shù)推送至數(shù)據(jù)終端，數(shù)據(jù)終端將結(jié)果傳輸至運維系統(tǒng)，運維系統(tǒng)發(fā)出告警信息，UPS故障恢復(fù)后，STS會將輸入?yún)?shù)告知服務(wù)器，并通知運維系統(tǒng)，故障解除。當(dāng)STS出現(xiàn)故障后，高氣壓電離室內(nèi)置電池會為高氣壓電離室持續(xù)供電，保證高氣壓電離室工作正常，數(shù)采終端會工作異常（停止工作），遠端服務(wù)器可通過判斷數(shù)據(jù)連續(xù)性，得出STS故障結(jié)論，并通知運維系統(tǒng)發(fā)出告警信息，STS恢復(fù)正常后，會將輸入?yún)?shù)告知服務(wù)器，并通知運維系統(tǒng)，故障解除。通過三重保障（高氣壓電離室內(nèi)部供電系統(tǒng)、STS轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、UPS）可保障高氣壓電離室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)持續(xù)供電，并通過3路運行參數(shù)，讓故障判斷更為具體化，例如STS工作正常，而高氣壓電離室供電異常，可準(zhǔn)確判斷STS與高氣壓電離室間，供電線路存在異常。

3自動站供電系統(tǒng)運維

3.1定期對自動組供電系統(tǒng)各單元運行參數(shù)進行檢查

根據(jù)供電系統(tǒng)各單元的故障頻次確定巡檢周期，定期安排運維人員對各單元運行參數(shù)進行檢查。檢查內(nèi)容主要包括有無異物阻塞設(shè)備風(fēng)冷通道、有無導(dǎo)線裸露或接觸不良，對供電系統(tǒng)安置環(huán)境嚴(yán)格管控，使其溫度、濕度保持在合理范圍內(nèi)。對巡檢查過程作詳細記錄，特別是出現(xiàn)故障時對故障狀態(tài)詳細描述，為后續(xù)運維總結(jié)分析奠定基礎(chǔ)。

3.2做好防雷工作

統(tǒng)計數(shù)據(jù)資料表明，80%以上的雷害事故都是因為與系統(tǒng)相連的供電單元上感應(yīng)的雷電沖擊過電壓造成的，因此，做好供電系統(tǒng)的防護是整體防雷中不容忽視的一環(huán)。供電系統(tǒng)對雷擊浪涌極為敏感，為了保障供電系統(tǒng)的正常運行，必須保證符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的足夠小的接地電阻，同時為供電系統(tǒng)各個重要鏈路數(shù)據(jù)接口配備性能卓越的信號避雷器，以保障供電系統(tǒng)在極端環(huán)境下正常運行。

3.3UPS主機維護

（1）嚴(yán)格按操作規(guī)程進行操作，主機必須在空載狀態(tài)下啟動，避免帶負載啟動，主機啟動后對負載逐一加載，循序先重負載后輕負載原則，否則容易形成沖擊電流過大，導(dǎo)致瞬態(tài)過載，造成UPS主機部分開關(guān)器件不可逆損壞；（2）對主機荷載功率及實際負載功率進行精準(zhǔn)匹配，一般實際負載功率控制在荷載功率的60%~80%以內(nèi)；（3）負載類型上，UPS主機避免存在感性負載，防止其在開關(guān)瞬間產(chǎn)生反電動勢電壓，造成主機元器件擊穿，減少設(shè)備使用壽命。

3.4UPS后背電池組及設(shè)備內(nèi)置電池日常維護

日常巡查詳細記錄電池運行參數(shù)，如溫度、電壓等，查看其外觀是否存在漏液、短路隱患等現(xiàn)象；定期對電池進行放電時間檢查，確保其滿足后背需求，并對電池內(nèi)阻進行測量，繪制內(nèi)阻變化曲線圖，分析內(nèi)阻變化趨勢；需要注意的是新舊電池不能混用，這是因為新舊電池內(nèi)阻存在差異，容易發(fā)生充電不均，導(dǎo)致電池壽命大為縮短；電池組要避免過充或過放故障發(fā)生，過充或過放均會使電池壽命大打折扣。

3.5備件齊全充足

根據(jù)日常巡檢和故障統(tǒng)計，配備充足備件；做好備品備件使用和故障分析并做好下年備品備件預(yù)算；建立健全備品備件管理制度[1]。

4結(jié)語

輻射環(huán)境監(jiān)測自動站是國家掌握全國輻射環(huán)境水平的重要技術(shù)手段，供電系統(tǒng)是輻射環(huán)境監(jiān)測自動站正常運行的能源保障。選擇合理、可靠的供電架構(gòu)是保證監(jiān)測自動站供電系統(tǒng)平穩(wěn)運行的前提，同時日常對供電系統(tǒng)的巡檢、運維也極為重要?？傊?，輻射環(huán)境監(jiān)測自動站是一個較大的系統(tǒng)，只有供電系統(tǒng)的合理配置與巡檢制度的嚴(yán)格執(zhí)行，才能保障自動站的安全可靠運行。

參考文獻

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作者:曹鵬濤 卞兆娥 單位:連云港輻射環(huán)境監(jiān)測管理站