...MOS电池失效引起黑屏故障

李淑红

[摘 要]2017年3月4日，地铁调度大厅报中央大屏失电黑屏，ATS和ISCS设备正常”。经合闸处理，大屏恢复正常显示。再经过3个多小时后 ，中央大屏再次失电黑屏，故障信息为中心ISCS配电箱二内输出开关再次跳闸，调度大厅大屏黑屏。本文主要对本次故障进行分析探讨。

[关键词]调度；配电；检修

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）31-0263-01

第一次故障发生后，检修人员经现场检查发现中心ISCS配电箱二内输出开关、馈线开关3、馈线开关6、馈线开关7 跳闸，随即对输出开关送电合闸，并依次启动大屏6#、8#、2#、1#服务器，服务器启动成功后依次启动PSCADA、ATS、CCTV操作软件。操作软件启动成功，对所有节点机断电并送电。送电成功后在6#服务器操作界面重启节点机、打开所有显示单元、点击模式。做完上述操作后发现ATS 3#、7#、8#、10#屏幕，CCTV 1#、2#、4#屏幕，PSCADA2#、3#、4#屏幕仍旧黑屏，查看后发现对应投影机失电，随即对“中心ISCS配电箱二”内馈线开关3、馈线开关6、馈线开关7 送电合闸，依次关闭所有显示单元、节点机后再次按顺序重启上述设备。之后大屏ATS、PSCADA所属屏幕恢复正常使用，CCTV一块屏幕蓝屏。待对CCTV蓝屏故障修复后所有大屏恢复正常显示

第二次故障发生后，检修人员经现场查看发现中心ISCS配电箱二”内输出开关再次跳闸，下接馈线开关未跳闸。随后对输出开关送电合闸成功后专业人员开始依次启动大屏6#、8#、2#、1#服务器，服务器启动成功后依次启动PSCADA、ATS、CCTV操作软件。操作软件启动成功，对所有节点机断电并送电。送电成功后在6#服务器操作界面重启节点机、打开所有显示单元、点击模式。随后大屏所有显示屏幕均能正常显示，服务器、配电箱正常。

综合考虑大屏已恢复正常运行，在暂不影响行车安全的前提下，维持原设备状态不动，加强巡视确保出现异常时第一时间处理。

2017年3月7日晚，组织相关专业人员对大屏失电故障进行排查，首先进行UPS功能排查。当拉断UPS大屏主电源主开关时，发现负载没有自动切换至蓄电池逆变供电模式，而是转为UPS旁路供电模式，UPS蓄电池不能正常工作。当切断UPS大屏主、备电源后UPS直接断电关机，大屏电源失电，UPS主机无法完成蓄电池逆变供电的过程。通过查看UPS报警信息，未发现UPS故障信息。随即对UPS下端的蓄电池电压进行测量，发现蓄电池组11号蓄电池电池容量不足，需更换11号电池后再测试UPS。

2017年3月9日，我们再次组织相关专业人员现场处理，由供电检修人员对大屏UPS蓄电池11号电池进行更换。蓄电池更换后，我们再次对UPS进行功能性测试，当拉断UPS大屏主电源主开关时，发现负载没有自动切换至蓄电池逆变供电模式，而是转为UPS旁路供电模式，但在蓄电池逆变供电时，其供电过程只能持续10秒UPS就停机，在UPS蓄电池逆变供电的情况下发现蓄电池电压从394.96V快速降至278V。针对此情况，我们再次重启UPS并使其处于蓄电池逆变供电的情况下依次检测蓄电池电压，发现大屏电池组1号电池快速从13.8V降至8.7V，初步判定1号蓄电池内部开路。由于暂无此规格型号电池备件（12V 80AH），故将1号电池拆除并进行隔离短接并再次重启UPS，并使其处于蓄电池逆变供电的情况下检测蓄电池电压。经检测，当拉断UPS大屏主电源主开关或UPS大屏主、备电源开关均拉断时，其蓄电池组在蓄电池逆变供电的情况下可以持续为大屏提供稳定电压，并未出现明显的电压降低，当UPS的输出电压将至376V时趋于稳定，大屏和UPS均可正常工作。

综上，造成此次故障的原因主要为蓄电池组的11号电池及1号电池存在故障，由于11号电池容量不足放电过快以及1号电池内部存在开路现象，导致UPS大屏主电源主开关或主、备开关同时拉断时，蓄电池逆变供电的过程中不能提供给UPS主机正常工作电压，从而导致UPS不能工作在蓄电池逆变供电状态，造成大屏短暂失电，在带负载的情况下切换至旁路供电时，大电流冲击造成二级配电箱跳闸，从而造成大屏电源失电导致黑屏。

通过此案例，我们掌握了大屏失电导致黑屏的处理方法。经现场查看，现场大屏用UPS为Liebert ITA 16kVA，型号为UHA3R-0160L。

其工作原理为：第一，UPS由市电输入（主路和旁路）、输入/输出滤波器、整流/PFC、充电器、逆变器、旁路、电池、DSP控制器、辅助电源和UPS输出等功能模块组成；第二，市电正常时，整流器启动，同时充电器给电池组充电。在UPS开机前，輸出电压为旁路电压，市电通过旁路给负载供电。开机后，电子转换开关将负载与逆变输出相连，市电经过整流/PFC电路后输出直流电给逆变电路，经过逆变电路变换输出纯净的正弦波交流电，通过电子转换开关提供给负载；第三，市电异常时，电池电压经过整流/PFC电路升压后输入给逆变电路，经过逆变电路变换输出纯净的正弦波交流电，通过电子转换开关提供给负载；第四，市电恢复正常后，UPS自动从电池模式切换回正常模式，市电仍然经过整流/PFC电路后输出直流电给逆变电路，通过电子转换开关提供给负载。具体如图1所示：

经查阅产品资料，了解到市电到电池的转换时间为0ms，而逆变到旁路的转换时间为10ms，即逆变器与旁路电源不同步，负载在旁路与逆变器之间的切换将导致短暂的负载供电中断。由此造成在负载未正常关闭的情况下启动，启动电流过大造成二级配电箱跳闸。

对于此类故障，我们应采取的检修方法为：1、检测大屏UPS功能；2、检测UPS蓄电池组。第一步查看UPS报警信息，若没有故障报文显示，则表明UPS主机运行正常。第二步检修蓄电池，主要是测量蓄电池在有负载和无负载情况下的压降情况。

在条件不具备的前提下应采取的应急措施：1、对1号电池进行隔离短接。蓄电池组共有30节蓄电池，目前只有29节蓄电池在使用，大屏UPS现运行正常。待到货后，补齐1号电池。2、由于大屏蓄电池自使用至今已有将近5年时间，其蓄电池的使用寿命一般为3-5年，蓄电池已接近使用周期，电池存在故障隐患，且该故障为不可控故障，如单独更换单节电池由于新旧电池的内阻存在差异，在充电过程中会降低其电池组的使用寿命，所以建议对整组电池组进行全部更换。