區(qū)域氣象站電源系統(tǒng)故障的判斷與排除

董彭賡

（福建省寧德市氣象局，福建 寧德 352100）

寧德市區(qū)域自動(dòng)氣象站自從運(yùn)行以來，在防汛抗旱決策氣象服務(wù)之中，在災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)、預(yù)警、監(jiān)測(cè)中發(fā)揮了重要的作用。寧德市現(xiàn)有236個(gè)區(qū)域自動(dòng)氣象站，從2017至2019三年內(nèi)共發(fā)生415次故障，其中2017年141次，2018年103次，2019年171次。這3年的故障中因蓄電池或電源控制器損壞多達(dá)176次，占總故障的42.4%，嚴(yán)重影響自動(dòng)站業(yè)務(wù)運(yùn)行。本文通過比對(duì)2017-2019年自動(dòng)站故障情況，重點(diǎn)分析電源系統(tǒng)故障情況。進(jìn)而研究其產(chǎn)生故障的原因，提出解決方案，最終減少電源系統(tǒng)的故障，提高寧德市自動(dòng)站的業(yè)務(wù)穩(wěn)定運(yùn)行能力。

1 區(qū)域自動(dòng)氣象站電源系統(tǒng)的組成與原理

區(qū)域自動(dòng)氣象站電源由電源控制器、太陽能板、和蓄電池構(gòu)成，電源輸出電壓直流12V，提供數(shù)據(jù)采集器，通常數(shù)據(jù)采集器在供電10V到15V之間則可以正常運(yùn)行。這之中最重要的是電源控制器。電源控制器全稱是太陽能充放電控制器，它是一種自動(dòng)控制的設(shè)備，在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中控制太陽能板給蓄電池充電，還控制蓄電池給采集器供電。它具備過充電與過放電保護(hù)的功能，還具備過載保護(hù)的功能。

2 電源故障原因分析

電源故障主要是蓄電池?zé)o法正常的對(duì)數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行供電，大多是工作電壓不能達(dá)到正常的12V左右，數(shù)據(jù)采集器在電壓太低的情況下不能運(yùn)行。造成此原因有以下四個(gè)方面。第一，電源控制器故障，不能給蓄電池充電或者輸出電壓不足。第二，電池由于過久使用，慢慢開始老化，從而導(dǎo)致蓄電能力逐漸減弱，此為無法修復(fù)的故障。第三，由于長(zhǎng)期的陰雨天氣，太陽能板無法及時(shí)對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，蓄電池長(zhǎng)期沒有進(jìn)行充電，它的電量將在使用之中出現(xiàn)虧損。第四，太陽能板故障或線路損壞導(dǎo)致不能正常對(duì)設(shè)備供電。

3 電源故障判斷方法

前往發(fā)生故障的區(qū)域站后，根據(jù)具體的故障現(xiàn)象，直接檢測(cè)做出相應(yīng)的判斷。第一，觀察電源線是否接觸不良或者已經(jīng)損壞，對(duì)此可以利用萬用電表對(duì)斷開部分線路進(jìn)行測(cè)量。第二，當(dāng)光照充足時(shí)電源指示燈卻不亮，可以用萬用電表來測(cè)量電池兩端的輸出電壓，如果測(cè)量出的電壓低于15V左右，則很有可能是太陽能板發(fā)生了故障。第三，當(dāng)光照充足，完全可以給蓄電池進(jìn)行充電時(shí)，電源控制器上的電源指示燈也是常亮，但是蓄電池的電壓卻低于10V。這種情況可以認(rèn)為是蓄電池的蓄電能力開始不足，正在老化之中，無法提供各種設(shè)備所需要的正常電壓。第四，電源控制器上有三個(gè)指示燈，它們分別是蓄電池欠壓指示燈，太陽能充電指示燈與輸出過載指示燈。輸出過載指示燈閃爍時(shí)表明輸出過載或者短路[1]。由此可以通過指示燈的明滅情況進(jìn)行判斷電源控制模塊的故障。輸出過載指示燈亮，測(cè)量負(fù)載輸出電壓過低，則表明自動(dòng)站過載或電源控制器輸出電路故障[2]。如果電源控制模塊損壞就直接更換新的，并且返廠維修。

4 電源系統(tǒng)的三種改造方式

（1）條件許可時(shí)引入市電，同時(shí)引入開關(guān)電源與時(shí)控開關(guān)，將220V市電經(jīng)過時(shí)控開關(guān)接入開關(guān)電源之后，經(jīng)過調(diào)整降壓為略高于12V的輸出電壓，再將其與太陽能輸電線并聯(lián)加入電源控制器的太陽能輸入端。可將時(shí)控開關(guān)調(diào)整為每天8點(diǎn)到18點(diǎn)間關(guān)閉，剩余時(shí)段則打開。

（2）條件許可時(shí)利用交流電直接給自動(dòng)站供電。斷開太陽能板與電源控制器的連接，將220V市電接入開關(guān)電源，經(jīng)過調(diào)整降壓為略高于12V的輸出電壓，再將其加入電源控制器的太陽能輸入端。如此改造后自動(dòng)站的蓄電池得到充分的充電，改造花費(fèi)也最低，供電相對(duì)穩(wěn)定。然而此方案同樣需要站點(diǎn)位置能夠方便引入市電，并且交流電源如果長(zhǎng)時(shí)間斷電，蓄電池將會(huì)消耗過大的電量，設(shè)備將無法得到穩(wěn)定供電。

5 結(jié)語

供電系統(tǒng)的穩(wěn)定對(duì)區(qū)域自動(dòng)站運(yùn)行有著重大影響，要加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)站的維護(hù)維修，及時(shí)排除電源故障，必要時(shí)還可以對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行改造，最大程度上減少電源故障的發(fā)生，提高區(qū)域自動(dòng)站的業(yè)務(wù)穩(wěn)定運(yùn)行能力。