节能型VTS雷达站的电源子系统设计与设备选型方法

（2）采用”间隔”启动方法，避免负载启动浪涌叠加

常备功率大的发电机组，其备用功率也相应较大。为了提高负载率，使发电机组运行于经济区间，发电机组的常备功率又不应储备过大，因此备用功率的储备也是有限的。由于发电机组可能接入多个动力负载，如空调等。此时，若将发电机的所有负载并接在一个开关上同时启动，则瞬态启动浪涌的叠加可能造成发电机因过载而无法正常启动负载。

此时，应对发电机负载设置独立开关，采取“间隔”启动，即顺序、间隔数秒启动负载的方法，避免负载启动浪涌叠加。启动顺序的设置原则是：重要负载先启动，如UPS；次要负载后启动，如空调等；瞬态启动功耗大的负载先启动，功耗小的负载后启动；任何时候，只允许启动一个负载。

需要注意的是，采用“间隔”启动法之前，应测试负载的瞬态和稳态功耗，并通过计算，确保发电机的备用过载功率始终大于任意负载启动的瞬态功耗加上已完成启动的负载的稳态总功耗。

对无人值守的机房，“间隔”启动的自动执行可通过配置延时继电器完成。

（3）优先采用PMG发电机组

解决负载启动瞬态功耗过大造成发电机组可能无法正常带载的问题，除了采用“间隔”启动法处理，还可采用带PMG（永磁自励磁）的发电机组来解决。

由于PMG系统提供一个与定子输出电压波形畸变及大小无关的恒定的励磁电源，因而能提供较高的电动机起动承受能力，并对非线性负载产生的主机定子输出电压的波形畸变具有抗干扰性，可提高发电机带非线性负载能力，通常可达 300% 的额定电流，持续 10s[8] 。而普通自励磁发电机的备用功率（过载能力）仅具备110%的额定输出功率（ISO3046-1标准要求），要提高发电机的瞬态过载能力必须通过增加发电机的额定输出功率。

可见， PMG发电机非常适合瞬态过载功耗较大，但稳态功耗较低的雷达站应用。比如，14kVA PMG发电机组，具备42kVA/10s的瞬态过载能力，可以完全满足节能型10kVA UPS、一台1P空调及2kVA的用电设备的同时启动要求。

对雷达站应用而言，在同等备用功率下，PMG发电机组较传统发电机组的采购成本基本持平甚至还要低些；同等额定输出功率下，PMG发电机组较传统发电机组具备更高的备用功率。应优先采用PMG发电机组。

6，节能型电源子系统拓扑

节能型电源子系统拓扑的选择，应根据的负荷大小、可靠度要求等实际情况而定。可考虑如下几种方案：

方案1. 对负荷较小，市电供应可靠度较高的雷达站，可采用图8所示的单模块UPS电源子系统拓扑。

方案2. 对负荷较小，市电供应可靠度较差的雷达站，可采用图9所示的UPS模块冗余电源子系统拓扑。

方案3. 对于负符较大；市电可靠性差；地理位置偏远的雷达站，可采用图9所示的大负荷、UPS模块冗余电源子系统拓扑。

图8：单模块UPS电源子系统拓扑

图9：UPS模块冗余电源子系统拓扑

图10：大负荷、UPS模块冗余电源子系统拓扑

7，节能型电源子系统的主要技术规格汇总

1）节能UPS主要技术规格

表6：节能型雷达站电源子系统之UPS主要技术规格

2）节能UPS配套发电机组的主要技术规格

表7：节能型雷达站电源子系统之发电机主要技术规格

五，节能型雷达站电源子系统的效益分析

案例1采用节能型UPS后，仅UPS效率就由原来的57%提高到80%(双变换模式),甚至90%(ECO模式)；节能率至少23%。原雷达站UPS输入总功耗为1933 W/h，改用节能型UPS后，功耗将降到1377W/h，节能556 W/h，24小时节能13344W，一个月节能400.3KW，一年节能4803KW。这样的节能幅度，对供电困难、供电费用较高的海岛雷达站是非常有价值的。如建设中的珠海VTS担杆岛雷达站和外伶仃雷达站，两站均为海岛雷达站，岛上居民采用发电机组自给发电，协议电费每度2.5～3.5元。如果采用节能雷达站设计，一年至少可节电：1.2～1.7万元。

再如珠海VTS荷包岛雷达站，因该站为独立海岛，没有市电供应，采用双柴油发电机与UPS组成“8+8+8”小时供电（即每天每台柴油各自轮流发电8小时，然后停机转由UPS不间断接续剩余的8小时）。该站计划设置成有人值守站，一台定频空调及2路1kVA其他用电设备需要与UPS一并接入发电机。若采用节能型UPS，可采用14kVA柴油发电机组（而传统高耗能雷达站则需22kVA或更大功率发电机组）。英国威尔信14kVA机组较22kVA的每小时燃油消耗节省约1～2L。每天节油16～32L，一年节油5760～11520升。按每升柴油到雷达站的总成本为7～10元计（含人工及运费），采用节能型UPS及发电机组后，每年仅燃油可节约4.0～12万元人民币。

节能雷达站电源子系统的采购成本可能略高于高耗能雷达站电源子系统，但由于前者的运行成本显著低于后者，因而前者的综合成本并不高于后者。特别是在缺电的雷达站，采用了节能电源子系统设计及设备选型后，长期能耗及资金的节约率将显著高于传统高耗能电源子系统。因而，无论是从环保角度还是投资角度，节能型电源子系统均值得采用的。