XX移动基站直流不间断电源系统设计论文

第一章引言 (3)第二章基站电源系统概述 (4)第一节移动基站对电源系统的基本要求 (4)2.1.1 供电质量 (4)2.1.2 供电可靠性 (4)2.1.3 电磁兼容性 (4)第三节移动基站电源系统的基本组成 (4)2.2.1 通信局（站）电源系统的组成 (4)2.2.2 集中供电方式电源系统的组成 (4)2.2.3 基站供电系统（-48V）组成 (5)2.3.4、UPS日常维护 (7)第三章移动基站通信电源设备容量估算及选型 (7)第一节估算低压配电屏（箱）、开关电源系统、空调等设备 (7)3.1.1 低压交流配电系统 (8)3.1.2 通信用智能高频开关电源系统 (8)3.1.3 通信机房空调 (11)第三节估算各段电缆线径及选型 (14)3.3.1．市电电缆选择： (14)3.3.2电池电缆和直流配电电缆选择： (14)第四节画出基站电源系统方框图及基站各设备布局示意图 (15)3.4.1 基站电源系统方框图 (15)3.4.2 基站设备布局图 (16)第五节估算移动式油机发电机组容量并选型 (16)3.5.1 柴油发电机组的配置与选择 (16)3.5.2 自备发电机组台数及容量的确定 (17)3.5.3 常见故障及处理 (17)第四章移动基站接地系统设计 (18)第一节移动基站接地系统组成 (18)4.1.1 接地系统的组成 (18)第二节接地系统设计 (18)4.2.1 影响接地电阻的因素 (19)4.2.2 接地的分类和作用 (19)4.2.3 联合接地系统 (19)4.2.4 通信电源系统的防雷保护 (20)4.2.5 防雷保护的手段 (20)4.2.6 接地电阻的测试规范 (20)4.2.7 对接地体和接地线的要求 (21)第三节减小接地电阻的有效措施 (21)4.3.1 接地系统的电阻和土壤的电阻率 (21)4.3.2 人工降低接地电阻的方法 (21)参考文献：1、侯振义等编著《通信电源站原理及设计》，人民邮电出版社；2、《电信工程设计手册17—通信电源》；3、漆逢吉主编，《通信电源》（第一版，第二版），北京邮电出版社；4、通信行业标准YD5098-2005 《通信局（站）防雷与接地工程设计规范》5、其他相关参考书。

关键词：（楷体五号）开关电源安全供电UPS 接地保护第一章引言通信电源稳定可靠的运行是整个通信系统正常运行的基础,因此,通信电源的配置必须科学、合理、规范。

通信设备直流负荷的容量直接影响到通信电源直流系统的设计,是最重要的设计依据,它的准确程度,将直接影响到电源系统的可靠性与经济。

由于移动基站的数量众多,这种影响在电源系统的设计中则更加显著。

移动基站具有数量众多、站址分散的特点,同时,许多基站的交流供电不稳定,如存在季节性的停电、电压波动大等因素,使基站电源的维护任务十分繁重。

因此,要求基站电源的设计必须考虑到这些因素。

在直流系统的设计中,既要使电源设备保证一定的冗余量,在基站停电时能够为基站内通信设备维持一定的供电时间,又要充分考虑到建设的经济性,而不是一味地增大电源设备的容量配置。

第二章基站电源系统概述第一节移动基站对电源系统的基本要求2.1.1 供电质量供电质量（quality of power supply）提供合格、可靠电能的能力和程度。

包括电能质量和供电可靠性两个方面低压交流电的额定电压为220V/380V(三相五线制)，即相电压220V，线电压380V；额定频率为50Hz。

通信设备用交流电供电时，在通信设备的电源输入端子处测量，电压允许变动范围为：额定电压值的+5%～-10%，即相电压231V～198V、线电压399V～342V。

通信电源设备及重要建筑用电设备用交流电供电时，在设备的电源输入端子处测量，电压允许变动范围为：额定电压值的+10%～-15%，即相电压242V～187V、线电压418V～323V。

交流电的频率允许变动范围为额定值的±4%，即48Hz～52Hz 交流电的电压波形正弦畸变率应不大于5%。

电压波形正弦畸变率是电压的谐波分量有效值与总有效值之比。

通信局（站）应根据供、用电规则的要求安装无功功率补偿装置，使之采用100kV A以下变压器时，功率因数不小于0.85；采用100kV A以上变压器时，功率因数不小于0.90。

2.1.2 供电可靠性供电可靠性是指供电系统持续供电的能力，通信电源系统的可靠性用“不可用度”指标来衡量：电源系统不可用度 =故障时间/（故障时间+正常供电时间）通信电源设备的可靠性用“不可用度”和“平均失效间隔时间（MTBF）”指标来衡量。

2.1.3 电磁兼容性电磁兼容性（ EMC）的定义是：设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。

它有两方面的含义，一方面任何设备不应骚扰别的设备正常工作，另一方面对外来的骚扰有抵御能力。

即电磁兼容性包含电磁骚扰和对电磁骚扰的抗扰度两个方面。

应符合YD/T983—1998《通信电源设备电磁兼容性限值及测量方法》的要求。

电磁兼容性的三大要素是骚扰源、耦合通路和敏感体。

解决电磁兼容性问题的方法，主要有屏蔽、接地、滤波，以及改进和创新电路设计与制造工艺。

第三节移动基站电源系统的基本组成2.2.1 通信局（站）电源系统的组成定义：通信局（站）电源系统是对局（站）内各种通信设备及建筑负荷等提供用电的设备和系统的总称。

基本组成：通信局（站）电源系统由交流供电系统、直流供电系统和接地系统组成。

基本要求：通信局（站）电源系统必须保证稳定、可靠和安全地供电。

系统组成方式：有集中供电、混合供电、一体化供电方式。

2.2.2 集中供电方式电源系统的组成集中供电是指在通信局站内只设一个通信电源供电中心，所有通信设备都由该供电中心的电源供电。

集中供电系统是将包括整流器，直流配电屏以及直流变换器和蓄电池组等在内的直流电源设备安装在电力室和蓄电池室，如图1-1所示。

在一个通信机房里可能集中了多种直流电源基本要求：通信局（站）电源系统必须保证稳定、可靠和安全供电。

图1.1集中供电方式电源系统组成方框示意图2.2.3 基站供电系统（-48V）组成直流供电系统：由高频开关组合电源（含交流配电单元、监控模块、整流模块、直流配电单元）、两组或一组电池组组成。

第三节 UPS2.3.1 UPS概述UPS是Uninterruptible Power System（不中断电源系统）的缩写，由于它的出现解决了目前市电存在的市电中断、电压浪涌、电压波形下陷、瞬态高压、高压尖脉冲、频率漂移等诸多问题，现在已经成为通信电源日常维护的一个重点。

UPS系统由整流器、逆变器、蓄电池组和输出转换开关构成，在市电供电时，UPS系统先整流再通过逆变器输出无干扰的工频交流电。

当市电掉电时，UPS系统由蓄电池通过逆变供电，输出工频交流电。

下图是通信局（站）不间断直流电源供电系统框图：2.3.2 UPS的分类以及主要性能和技术指标UPS按输入输出相数分为：单进单出、三进单出和三进三出UPSUPS按功率等级分成：微型（<3kVA）、小型（3kVA～10kVA）、中型（10kVA～100kVA）和大型（>100kVA）。

UPS按电路结构形式分类为：后备式、双变换在线式、在线互动式、三端口式（单变换式）等。

1）后备式UPS结构简单、价格便宜、噪声低，但绝大部分时间，负载得到的是稍加稳压处理过的“低质量”正弦波电源，通信生产中不采用。

原理图如下：2）双变换在线式UPS克服了市电质量差对其性能的影响，市电中断时，负载不会发生电源瞬时中断，通信生产中通常采用这种类形。

原理图如下：主要性能和技术指标：输入特性输入电压范围：－15％～＋10％U之间频率输入范围：50±4%Hz输入功率因数：输入功率因数高低是衡量是否对电网存在污染的一个重要电性能指标。

输入电流谐波：是造成UPS输入功率因数低的一个重要因素。

输入特性输出电压波形失真度：指UPS输出波形中谐波分量所占的比率。

输出电压稳压精度：输出电压稳定程度越高，输出电压的波动范围越小，电压精度越高。

输出功率因数：表示带非线性负载能力的强弱。

输出电流峰值因数：指UPS输出所能达到的峰值电流与平均电流之比。

三相不平衡能力：具有100%负载不平衡能力的UPS，允许一相输出带满载，而其他两相空载。

UPS输出效率：指UPS的输出有功功率与输入有功功率之比。

2.3.3 UPS电源供电系统的配置形式为了提高UPS供电系统的可靠性,目前世界上的UPS厂家有两种备份方案串联和并联备份，由于串联备份没有增加容量且不能很好解决输出电流峰值因数，所以通信机房不常用该配置形式。

并联备份有增容概念，而冗余又增加了可靠性，所以被通信机房所采用。

一套设计完善的n+1型并联冗余供电系统应完成以下的控制功能1）锁相同步调节功能2）均流调节功能3）选择性脱机跳闸功能4）非冗余工作状况报警功能5）环流监控功能下图为1+1型并联冗余供电系统图2.3.4、UPS日常维护UPS三相输出电压的测量：使用四位半以上的万用表测量UPS输出开关的线电压，电压以介于215～225V为正常。

UPS输出线电流的测量：如果测量值与以前明显不同，应记录下新增负荷的大小、种类和位置等，有利于今后发生故障时的分析，新负荷加载前应检查UPS当前的负荷情况，一般不应超过额定容量的70%，双机并联冗余供电的UPS，每台UPS的额定输出容量应不小于负载的总容量。

第三章移动基站通信电源设备容量估算及选型第一节估算低压配电屏（箱）、开关电源系统、空调等设备低压配电屏主要用来进行受电、计量、控制、功率因数补偿、动力馈电和照明馈电等功能。

3.1.1 低压交流配电系统低压交流配电屏的主要性能通常有以下几项：1.）要求输入两路交流电源，并可进行人工或自动倒换。

如果能够实现自动倒换，必须有可靠的电气或机械联锁。

2.）具有监测交流输出电压和电流的仪表并能通过仪表、转换开关测量出各相相电压、线电压和相电流和频率。

3.）具有欠压、缺相、过压告警功能。

为便于集中监控，同时提供遥信、遥测等接口。

4.）提供各种容量的负载分路，各负荷分路主熔断器熔断或负荷开关保护后，能发出声光告警信号。

5.）当交流电源停电后，能提供直流电源作为事故照明。

6.）交流配电屏的输入端应提供可靠的雷击、浪涌保护装置。

油机发电机组控制屏及ATS：发电机组控制屏目前往往随油机发电机组的购入由油机发电机组厂商配套提供。

ATS（即双电源自动切换装置），通常与低压开关柜安装在一起。

低压断路器低压断路器：俗称空气开关，主要作为不频繁地接通或分断电路之用，还具有过载，短路和失压保护装置，在电路发生过载、短路、电压降低或消失时，断路器可自动切断电路，从而保护电力线路及电源设备。