智能电网从不断电：汇流条的“续传”功能

知识点：发电机汇流条

90后以及以后的孩子可能鲜有机会感受到城市或乡村里大片区域停电的悲伤（不能上学）与快乐（提前放学），那会儿我们的电网，其智能程度大概就是现在某些世界第三的国家那个水平，也就是没有智能。

后来的电网有智能啦，什么概念呢？通俗地讲：就是当某个区域断电了，电网的控制中心能立即定位到它的位置，并且使用来自其他区域的备份电源来保证这个区域的供电。只要正常续费、没有人偷挖电缆，那么就可以说“我家从来没断过电”。

类似的，只要发动机正常（正常续费）、线路正常（没有人偷挖电缆），飞机也是不断电的。假设某个区域断电了，计算机（控制中心）能立即定位到它，并且用其他区域的电源来保证该区域的供电；重要的区域尤其如此。

正是在这个意义上，本文愿意先入为主地给读者灌输一个观念：飞机的电源系统，是一个小型的智能电网。

01 飞机电网的结构

我们以双发飞机——就以B737NG为例吧。为了便于理解，先做简化，下文中除非专门提到，否则都先忽略APU和外部电源。

上图是电网的全景，现在先看一眼即可，接下来会详细讲解它。

预备知识：

1、交流电源不能并联供电。

2、发动机提供的是交流电（400HZ，115AVC）

3、汇流条是线路交汇的枢纽，其内部没有能够使电路发生通断或改变走向的部件。物理上，它类似于简单的插线板，但它是预先插入、不允许拔出的插线板。

4、人在驾驶舱通过电门给出初始指令。断路器和继电器在电网中给出最终反应。

5、关于计算机的作用。人的初始指令与电网的最终反应并不总是一致，这取决于控制中心（各个计算机）。电门是控制终端，计算机将电门的指令与电网的状态综合起来，处理以后给出最终的指令——断路器和继电器的接通或者闭合。断路器和继电器通常位于计算机内部。

6、控制中心是一个计算机群。包含BPCU（汇流条电源控制组件）、SPCU（备用电源控制组件）和3个处理底层交流电源的计算机：2个发动机的GCU（发电机控制组件）、1个AGCU（APU发电机控制组件）。外部电源是第4个底层交流电源，但它直接受控于BPCU。BPCU在这个计算集群中起到中枢的作用。

我们来看电网的结构。电网首先区分为2个次级电网，左侧发动机和右侧发动机各自负责1个。电网的最底层是由发动机转子驱动的发电机IDG 1和IDG 2。

分别向下扳动P5-4面板上的GEN 1和GEN 2电门，将两个发电机分别接入第一级汇流条AC XFR BUS 1和AC XFR BUS 2。这两个汇流条的中文名，本文翻译成“交流续传汇流条”；对于将transfer翻译成“续传”，后文将会作出解释。

注意，图片中圈出了6个断路器。其中BTB 1和BTB 2在刚才接入第一级汇流条的操作中保持断开，从而确保了两个交流电网不会被并联（参见预备知识1）；APB和EPC负责接入APU和外部电源，它们没有参与刚才的操作，也保持断开；而GCB 1和GCB 2受控于刚才扳动的两个电门，它们闭合了，将IDG 1/2的电源接入2个一级汇流条。

人的指令只是扳动2个电门，但控制中心综合了人的指令、电网的状态，对6个断路器应当处于什么位置分别作出判断，最终只闭合其中的2个（参见预备知识4、5、6）。

第一级汇流条进一步将交流电接入到第二级汇流条。对于左侧，第二级汇流条包括MAIN BUS 1、GALLEY BUSes、GND SVC BUS 1、AC STBY BUS以及DC BUS 1。其中DC BUS 1是直流汇流条，来自上一级的交流电由TRU 1（1号变压整流组件）转换成直流电；其他汇流条都是交流汇流条。

这个接入过程晚于IDG 1接入第一级汇流条，但几乎是同时完成。接入过程最终由各个断路器或继电器完成（参见预备知识4、5、6）。

第二级汇流条中，只有DC BUS 1有下一级汇流条，它们是DC STBY BUS和GND SVC DC BUS。相关的3个继电器，同样是由控制中心决定接通或关断。正常运行条件下，STDY NORMAL RLY和GND SVC BUS RLY是闭合的，STBY DC ALT RLY是断开的。

对于右侧电网，类似地也有三级汇流条。其中第一级与左侧一致；第二级中没有备用汇流条，有BAT BUS；第二级的DC BUS 2没有下一级汇流条，GND SVC BUS 2则通过电瓶充电器（BAT CHGR，TR模式）接入了HOT BAT BUS与SW HOT BAT BUS。

把以上陈述略作整理，得到下表，它说明了正常运行条件下不同汇流条之间的关系：

	左侧电网	右侧电网	备注
底层	IDG 1	IDG 2
第一级	AC XFR BUS 1	AC XFR BUS 2
第二级	MAIN BUS 1 GALLEY BUSes GND SVC BUS 1 DC BUS 1 AC STBY BUS	MAIN BUS 2 GALLEY BUSes GND SVC BUS 2 DC BUS 2 BAT BUS
第三级	DC STBY BUS GND SVC DC BUS	HOT BAT BUS SW HOT BAT BUS	左侧第三级从属于DC BUS 1； 右侧第三级从属于GND SVC BUS 2

至此我们梳理出了一张相对清晰的、有层次的电网。并且可以明确指出：在正常运行条件下，2个次级电网是相互独立的。接下来，我们来将说明它们是如何相互备份和相互支援的；这一机制是自动化的，因而我们才会说这是“智能电网”。

02 断电续传功能

我们从空中可能发生的一种情形说起。假设左发电源突然失效。

控制中心监测到故障，在电路上自动地作出以下反应：断路器GCB 1断开、BUB 1和BTB 2闭合，从而右侧电网的第一级汇流条AC XFR BUS 2接替IDG 1来提供左侧电网的交流电。

驾驶舱效应如下：在P5-5面板上，左侧琥珀色DRIVE灯点亮，表示IDG 1故障；在P5-4面板上，左侧琥珀色SOURCE OFF灯点亮，表示左侧的第一级汇流条失去正常来源（IDG 1），左侧蓝色GEN OFF BUS灯点亮，表示IDG 1脱离了左侧电网。

经过以上过程，除了底层电源暂时由另一侧的第一级汇流条接管以外，故障侧的电网其余部分保持不变。例外的情况是：假如右发失去电源的情形，则TRU 3直接由左侧电网的第一级汇流条接管，而不经过右侧第一级汇流条，这在电路图上也有体现。

以上过程由控制中心的计算机实现，在手册中称为automatic bus transfer function。这一功能意味着：对于任何一侧，断电即有续传。当它正常发挥作用，故障侧电网中的用户将不会感知到断电。

那么对于这里的transfer一词，“续传”就是一个很恰当的译法。“自动汇流条续传功能”、“自动汇流条转换功能”，请比较一下，孰优孰劣？

接下来飞行员可做的事情不多：脱开IDG，尝试将APU作为底层电源接入故障侧电网，如果成功则继续飞行，如果失败则必须备降。

03 续传的其他情形

上面我们用空中丢失一侧发动机电源为例，解释了断电续传（transfer）这个功能。其中涉及到了：故障侧电网底层电源的自动接管；BAT BUS（电瓶汇流条）的电源接管。

仍以B737NG为例，其他一些情形包括：

1、当接入地面电源，从乘务员面板上按入地面勤务电电门，则两侧电网的地面勤务汇流条（GND SVC BUS 1/2）都从各自的第一级汇流条脱开，转而直接由地面电源接管。电路上由名为GND SVC XFR RLY 1/2的继电器来实现，这里的XFR同样是“续传”的意思。

2、当发动机或者APU、外部电源可用时，BAT BUS的电源经由TRU 3而来自右侧或者左侧的第一级汇流条，但如果这些交流电源都不可用，那么电瓶将接替成为它的电源。电路上由两个继电器（BAT BUS ALTN RLY和BAT BUS NORM RLY）实现。在冷机接通电瓶电或者整机断电，或者空中发生严重的电源构型问题时，这个过程会发生。这也是一种断电续传，确保了关键汇流条始终得到供电。

04 A320的情形

作为对比，我们来看A320的情况。同样假设在空中失去左侧电源，那么右侧电网的底层电源（GEN 2）将自动取代左侧原本的GEN 1。与B737NG不同，这个续传不是由正常侧的第一级汇流条（AC BUS 2）来实现，因此这个汇流条的命名中也就没有transfer这个词。

这种差异不意味着A320不是智能电网了，只是实现方式有所不同。Transfer这个词对于理解A320的电源系统同样很重要，尤其是当我们打算从第一手资料（厂家的英文手册）中获得最准确的知识，就必须意识到它指的是与“断电续传”有关的功能、部件和机制。假如在某处资料中，感到使用“转换”这个译法难以理解，那么译为“续传”；“续”表示智能电网从不断电，“传”则是transfer的本义。

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