空管系统STS设备选型分析

空管系统STS设备选型分析

杜竣南

中国民用航空深圳空中交通管理站 广东深圳 518000

摘要：空管系统STS设备的选型对于整个系统的稳定性和可靠性具有至关重要的影响。正确的选型可以保证供电系统的稳定运行，从而确保空管设备的正常运转和飞行的安全。本文就空管系统STS设备选型进行如下综述。

关键词：空管系统STS设备；选型分析

前言：空管系统STS设备的选型对于整个空管系统的稳定性和可靠性具有至关重要的影响。正确的选型可以保证供电系统的稳定运行，从而确保空管设备的正常运转和飞行的安全。因此，在选择STS设备时，必须充分考虑使用场景、供电系统配置以及实际运行需求，以确保选用的STS设备能够最大程度地满足系统的要求。

一、空管供电系统简介

空管供电系统是空中交通管理系统的重要组成部分，是民航局空管局提出的“五个运行环境”之一，是保障各种通信、导航和监视设备的正常运行、保障航空安全的重要基础。对于重要的通信、导航和监视设备，空管供电系统需要具备冗余保障，以确保在电源故障时仍能维持设备的正常运行；同时也需要保证设备用电的不间断供应，以避免因停电或电源切换导致的设备中断[1]。

二、 STS设备概述

1.STS功能

STS（Static Transfer Switch）是一种静态切换系统，它在空管系统的供电系统中起到重要作用。根据《民航通信导航监视设施设备供配电配置指导材料》要求，对于管制中心(区域管制中心、终端管制中心)、一级、二级管制单位对应的航管楼、塔台应配置双总线UPS，并且明确要求管制中心的设备机房应配置STS，提高UPS供电的可靠性。

1.1额外的供电保障

STS可确保在双总线系统主电源故障时，备用电源能够自动、不间断地接替，维持设备的正常运行。STS设备内部的SCR（可控硅元件）可在毫秒级的时间内控制线路的导通或截止，从而实现将电力源从主电源切换到备用电源，该切换不会造成线路闪断、负载跳变等不良影响，被视作不间断的电源切换，能够有效降低因电源故障导致的设备中断风险。

1.2适应不同设备的供电需求

STS可适应不同负载需求，可对包括电压、电流、频率在内的多种电气参数进行调节和配置，从而针对负载实际运行情况相匹配，确保设备的正常运行。

1.3线路保护

STS设备通常配置有监控电路，可以动态地逐相核实电压、频率是否超限，并设定超限范围值和超限最大运行时间，具有过载保护和一定的短路保护功能，能够提高线路的稳定性和可靠性。

某系列STS系统可支持线路过载达到额定负载量的110%时维持运行60分钟，线路过载达到额定负载量的150%时维持运行2分钟，在此期间STS的主用电源不会自动切换或保护关机，直到线路过载量超过范围值上限或过载运行超过最大运行时间，这时整条线路上的开关配置（选择性保护）会决定STS静态切换系统的在用源输入开关跳闸或线路上其他开关跳闸，待到STS内部的监控电路实时监测到线路某处出现跳闸现象后，会自动切换至备用源运行。

2.STS的特点

空管低压设备通常配置双总线来保障基础供电、满足业务运行需要，这和STS的双电源输入需求是非常契合的。STS设备具有供电保障、适应负载、过载短路保护等功能，更具有稳定性强、可靠性高、快速切换等特点，可以大大提高供电线路的稳定性和可靠性，保障空管供电运行环境平稳，从而保障航空安全[2]。

3. 设备的分类

3.1按安装使用位置分类

空管系统使用的STS静态切换系统按照安装使用位置，可分为机架式STS、机柜式STS和可集成式机箱STS，分别对应不同的应用场景及不同的线路额定电流。

3.2按切换相数分类

STS静态切换系统按切换相数、极数，单相电源可分为单极切换、双极切换，三相电源可分为三极切换和四极切换，原理类似。

3.2.1三极切换

这里以三相电源为例，三相电源的三极切换因为两路电源的零线共用，所以只切换三相相线。这样的前提就导致了三极切换的限制：两路源必须是来自同一个接地系统。通常情况下可通过增加隔离变压器有效地解决三极切换STS的使用限制。

3.2.2四极切换

四极切换只适用于三相平衡的负载,没有任何3次谐波的污染。作为四极切换的一部分，零线的切换必须重叠。相线的切换过程是先断后通，零线的切换过程必须是先通后断，完整的切换过程为：①两路电源的零线同时导通；②在用电源的三根相线断开；③备用电源的三根相线导通；④在用电源的零线断开。

STS切换过程中，零线严禁断开，零线是三相电中每一相的公共参考点，断开这个参考点能够造成相电压升高,甚至高到380V的线电压;

4.设备的应用领域

STS在两路交流电源构成的双总线供电系统中承担着检测、切换的核心任务，根据应用领域和功能需求的不同，在工业生产过程中，对电力质量和可靠性要求也不同。以确保生产系统的连续运行。例如，在电力突然中断或主电源故障时，STS设备能够迅速将负载切换到备用电源，以避免产品损失和生产中断。在数据中心和服务器房中，STS能够确保服务器和网络设备的持续运行。在主电源故障或维护期间，STS设备能够无缝地将负载切换到备用电源，以避免数据丢失和系统停机。

三、STS设备选型方法

1.空管系统STS设备选型概述

首先需要对现有的STS设备进行分析，包括其额定容量、切换速度、切换类型、可靠性、接口类型等参数和特性进行全面了解。同时需要评估现有设备在实际运行中的表现，包括使用中出现的问题和需求。

空管系统STS设备的选型分析需要考虑以下几个方面（按重要程度降序排名）：（1）设备性能：选择具有良好性能的STS设备，包括高可靠性、高稳定性和高效率等。这些性能指标直接影响空管系统的正常运行和服务质量。（2）设备兼容性：在选择STS设备时，需要考虑其与现有空管系统的兼容性。确保所选设备能够与现有系统无缝集成，减少系统升级和改造的难度和成本。（3）设备安全性：所选设备应具备完善的安全机制和防护措施，确保系统和数据的安全性。（4）设备维护性：所选设备应具备易于维护和管理的特点，如支持远程监控、故障诊断和自动恢复等功能。（5）设备扩展性：考虑到未来空管系统的发展和升级需求，选择具有良好扩展性的STS设备是非常重要的。所选设备应能够支持更多的通道、更高速率和更复杂的协议，以满足未来系统的需求。（6）设备经济性：在满足可靠性、稳定性、兼容性、安全性、维护性和扩展性等要求的前提下，适当考虑设备的成本效益。

2.评估与比较不同类型设备的性能指标

根据实际需求，评估不同类型STS设备的性能指标，例如切换时间、负载能力、适应性、安全性等，以便在选型时进行比较和选择。

根据不同的使用场景和使用空间以及系统建设需要，选择机柜式、机架式或者是可集成模块式STS型号。

根据原有配电系统建设规划，以及系统的兼容性、经济性原理，根据STS的切换原理选择对应切换方式的型号。

3.归纳空管系统STS设备选型配置的原则和要点

根据空管系统的特点和使用需求，归纳出空管系统STS设备选型配置的原则和要点，例如安全性、设备冗余、负载均衡、适应性等，以便在选型时进行考虑和遵循。在选型过程中，应参考相关的行业标准和规范，例如《民航通信导航监视设施设备供配电配置指导材料》等，以确保所选的STS设备符合相关要求和标准。在选型时，应考虑供应商的信誉、产品质量、售后服务等方面，以便选择可靠的供应商和保证设备的长期稳定运行。

四、结束语

STS设备的选型需要结合实际需求、系统特点、行业规范等多个方面进行考虑和评估，以确保所选的设备能够满足系统的要求，提高供电系统的稳定性和可靠性，保障航空安全。

五、参考文献

[1] 夏积恩. 一种光伏光热联合布置节能增效技改方案[J]. 流体测量与控制,2022,3(5):25-28.

[2] 李晔,艾雨. 外部选呼器在民航地空通信中的使用方法研究[J]. 中国新通信,2021,23(13):7-9.