民航甚高频通信系统电源输出异常案列分析

民航甚高频通信系统电源输出异常案列分析

曾锐华

（中国民用航空中南地区空中交通管理局技术保障中心，广东广州， 510405）

摘要：本文主要分析了民航甚高频通信系统电源输出异常的原因，并提出了相应的解决方法，消除了甚高频系统运行的安全隐患，为相关运维人员提供了技术指导。

关键字：甚高频、电流异常

Abstract：This paper mainly analysis the the cause of abnormal output in civil aviation VHF communication system’s power supply. And provides the corresponding solution. Safety hazards of VHF system have been eliminated. Also technical guidance to relevant operation and maintenance personnel is provided.

作者简介：

曾锐华(1985-)，男，硕士，工程师，主要研究方向为民航地空通信技术的发展与应用。

1. 前言

民航甚高频通信系统是空中交通管制地空通信的重要手段，管制员通过甚高频通信系统直接与飞行员进行通话和指挥飞机飞行，实现了“千里传音”和“顺风耳”的功能。由此可见甚高频系统的正常运行，与航空安全息息相关。为保障民航甚高频通信系统的持续稳定运行，甚高频通信系统配备了两套电源，一套是UPS交流电源，作为主用；另一套是24V直流电源，作为备用。当交流电源中断时，由直流电源来保障甚高频系统的正常运行至少4小时。直流电源作为甚高频系统的最后供电保障，确保其正常运行是一项十分重要的运维工作。

2. 异常案例

在交直流两套电源均正常的情况下，甚高频通信系统使用交流电，而直流电源作为备用，正常情况下直流电源输出电流应为零。只有当交流电中断，或甚高频电台的交流电源模块故障时，才会使用直流电源进行供电。运维人员在对某台站的PAE甚高频系统巡视检查时发现，其配套的直流电源输出电流为1.4A，见图1所示。遂怀疑可能是甚高频系统中的某个电台交流电源模块故障所致，但在进一步的检查中发现该系统全部电台的交流模块均处于正常工作状态。在交直流电源均正常的情况，直流电源存在1.4A输出电流，负载未知。此异常状态会导致直流电源长期处于充放电状态，势必影响电池的容量、使用寿命和供电时长，极端情况下无法保障甚高频通信系统的正常运行。运维人员必须排查造成异常电流的原因，以消除安全隐患。

图1 某台站PAE甚高频系统直流电源输出显示

3. 原因排查及分析

针对该台站的PAE甚高频通信系统，首先排查系统内部各电台的工作状态，检查是否存在电台交直流电源模块故障而仍然显示正常的现象。在征得用户同意的情况下，对每一个PAE电台进行自检BIT测试。测试结果显示该系统内部所有电台的交直流电源模块均无异常，由此可以判断直流电源上的未知电流并非由系统内部电台所致。

随后经查阅该PAE甚高频系统的技术手册【1】得知，该版本的PAE甚高频系统支持并已启用VoIP功能，并且该系统的状态监控信号同样基于TCP/IP协议，因此PAE厂家在系统每一个机柜均配置了一台交换机，用于传输电台的VoIP信号和状态监控信号，如图2所示。

图2 PAE甚高频系统VoIP和监控信号传输路由

进一步查阅该交换机（型号为：SPIDER II 16TX EEC）的技术手册【2】得知，该交换机的供电方式为双路直流供电，工作电压范围为18V至32V。并以电压较高的作为主用供电，工作电流约为0.35A。在该PAE甚高频系统里，系统直流电源作为交换机的其中一路供电，另一路由交流转直流进行供电，如图3所示。

图3 PAE甚高频系统所使用的交换机供电说明

用万用表检查系统直流电源的供电电压为26.8V，而交转直模块的输出电压为24.5V。两者相比，系统直流电源的供电电压较高，因此该交换机将系统直流电源的供电作为主用电源。目前该台站的PAE甚高频系统由4个机柜组成，因此有4台交换机。每台交换机工作电流约为0.35A，总电流为0.35A*4=1.4A，与系统直流电源显示的电流值1.4A一致。在不影响用户使用并征得用户同意后，断开该交换机的系统直流电源供电线路后，该交换机仍然正常工作，而系统直流电源输出电流显示由1.4A变为0A，见图4所示。因此判断系统直流电源上的1.4A负载即为PAE甚高频系统所使用的4台交换机。

图4 断开PAE甚高频系统交换机直流电源线路后的电流显示

4. 解决方法及结语

为解决PAE甚高频系统交换机使用直流电源供电，导致直流电源电池长期处于充放电状态的问题，避免影响直流电源电池的使用寿命和供电时长，解决办法之一是更换交换机。将目前系统在用的双直流供电交换机更换为交直流供电（交流优先）交换机。但是一般甚高频系统机柜内部不设置PDU，并且机柜内部空间不足，难以安装新交换机。采用此方法需新采购交直流供电交换机，并重新铺设供电电缆至甚高频机柜，以安装PDU供交换机使用，工作量较大。

解决办法之二是将该交换机的双路直流供电改为单路直流供电。具体做法是切断系统直流电源给其供电的线路，仅保留交转直模块给其供电。但此方法导致该交换机由原来的双路电源保障降为单路电源保障。在交流电故障的情况下，该交换机无法工作，使得VoIP通话信号和状态监控信号中断，进而导致管制员与飞行员的通信中断，严重影响航空安全，因此不能采用此方法。

解决办法之三：由上述得知，该交换机的两路电源由交转直模块和系统直流电源进行供电。查阅该交换机的技术手册【2】得知，其供电采用两路电源中电压较高的电源作为主用。而目前系统直流电源的输出电压值高于交转直模块的输出电压值，因此交换机采用了系统直流电源作为主用。因此解决思路是想办法将交转直模块的输出电压提高，使其高于系统直流电源的电压。由此交换机将采用交转直模块进行供电，而系统直流电源变为备用电源。在交流电故障的情况下，该交换机仍可正常工作，保障甚高频系统VoIP通话和状态监控信号不中断。在对交转直模块的电路原理进行了深入的研究后发现，只需将其输出端的一个电阻更换为可调电阻，即可控制调节其输出电压。经过试验后，通过调节可调电阻，将交转直模块的输出电压调整为27.5V，高于系统直流电源的26.8V。调整后，系统直流电源显示的工作电流变为0A。至此，该台站PAE甚高频系统直流电源输出电流异常问题得到了解决。

甚高频系统作为民航地空通信领域的重要设备，直接影响着航空安全。作为民航设备运维人员，为了保障甚高频系统的持续稳定运行，在日常运维工作碰到设备问题的时候，要做到要细心谨慎，善于思考，权衡利弊，避免盲目蛮干，才能在解决问题的同时避免带来新的问题。

参考文献：

[1] System Handbook of PAE T6 Series;

[2] User Manual of Industrial Ethernet Rail Switch SPIDER II 16TX EEC.