通信组合开关电源系统介绍(2)

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通信电源简单原理及设备介绍

交流不间断电源UPS 系统通常按1＋1 并机方式运行，每台UPS各配置一组单独的电池，当其中一台UPS 发生故障时，由另外一台单独向负载供电，当市电电源发生故障时，由UPS 配套的电池经UPS 逆变向负载供电，确保UPS 供电系统的不间断。
什么是整流器？整流器的主要功能是什么？
整流器是一个整流装置，简单的说就是将交流（AC）转化为直流（DC）的装置。即所谓的AC－DC变换。
为了确保通信电源不中断、无瞬变，可采用静止型交流不停电电源系统，也称UPS。UPS一般都由蓄电池、整流器、逆变器和静态开关等部分组成。市电正常时，市电和逆变器并联给通信设备提供交流电源，而逆变器是由市电经整流后给它供电。同时，整流器也给蓄电池充电，蓄电池处于并联浮充状态。当市电中断时，蓄电池通过逆变器给通信设备提供交流电源。逆变器和市电的转换由交流静态开关完成。
目录
1
通信电源系统的基本组成及交直流供电指标
2
通信电源系统的简单供电原理及分析
3
通信电源设备的主要技术指标
4
设备分类介绍
一、通信电源系统的基本组成和工作原理
为通信设备及保证通信的建筑负荷供电的各种电源设备组成的供电系统，称之为通信电源系统。
通信电源好比通信设备系统中的心脏，它是不允许中断的。电源的安全、可靠是保证通信系统正常运行的重要条件。否则，整个通信系统将会中断和瘫痪。
二、直流供电系统
1、系统组成
通信设备的直流供电系统由高频开关电源（AC/DC）、蓄电池、DC/DC变换器和直流配电屏等部分组成。 1）整流器：
从交流配电屏引入交流电，将交流电整流为直流电压后，输出到直流配电屏与负载及蓄电池连接，为负载供电，给电池充电。 2）蓄电池：
交流停电时，向负载提供直流电，是直流系统不间断供电的基础条件。 3）直流配电屏：

48v组合开关电源原理及维护知识

组合开关电源的结构组成: 一、交流配电单元（ACU) 二、直流配电单元(DCU) 三、整流变换单元(Rectifier) 四、监控管理单元(Monitor) 五、直流低压保护系统（LVDS）
组合式开关电源结构组成和原理牛牛文档分享组合式开关电源系统框图
原理
整原理
监控管理单元由交、直流检测、蓄电池充放电管理、直流低压保护监控、系统各单元参数配置、运行管控、显示及通信I/O接口等组成。功能：监视整个电源系统的运行，根据设定参数管控整流器及 LVD的运行。一旦发生影响系统性能的故障或超过设定参数门限值，便触发告警器；通过其智原理
48V/50A 整流模块主要特性交流输入：
1) 输入电压：220Vac (单相)
176Vac ～ 275Vac(满载)
90Vac ～ 175Vac(50%负载)
(2) 输入电流
： 19Amax (额定输入)
(3) 频率： 45Hz～65Hz
(4) 功率因数
： > 0.99(满载，额定输入)
(5) 效率： ≥ 90.5% (额定输入)
(6) 保护：熔丝 (30A)
(7) 启动冲击电流： < 21A (满载，额定输入，冷启动)
✓ 直流输出： (a) 电压：标称电压：标称电压-48Vdc, 浮充电压：浮充电压为-42Vdc～-58Vdc(可调),出厂设在 –54.0V；均充电压：均充电压值可配合现场应用特性的需要,依蓄电池制造厂家建议的均充电压值设定；一般设定值如下：均充电压为-50Vdc～-61Vdc(可调)，出厂设在 -56.4Vdc； (b) 电流：单一整流模块输出容量为-54V时为50A （室外型原理
交流配电单元功能框图
RPS 隔离开关

通信组合开关电源系统介绍(2)

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相关器件介绍
• 直流接触器
线圈吸合电压48V，主要作用是用来对电池进行欠压保护；应急照明控制；对负载进行二次下电保护。
• 直流分流器
串接在直流回路中用来检测回路电流的一种纯电阻器件。在通信组合电源系统中直流负载总电流、每一路蓄电池的电流（充、放电电流）都分别有一个直流分流器来检测。
输出整流滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。
其中逆变将直流变成高频交流，输出整流滤波再将交流变为所希望的直流，从而完成从一种直流电压到另一种直流电压的转换，因此也可以将这两个部分合称DC-DC变换（直流-直流变换）。
控制电路
从输出端采样，经与设定标准（基准电源的电压）进行比较，然后去控制逆变器，改变其脉宽或频率，从而控制滤波电容的充放电时间，最终达到输出稳定的目的。
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各电路功能
整流滤波：将电网交流电直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。
逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，尽量提高频率，以利于用较小的电容、电感滤波（减小体积、提高稳压精度），同时也有利于提高动态响应速度。频率最终受到元器件、干扰、功耗以及成本的限制。
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各电路功能
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思考题
组合电源系统的三级防雷系统，各级的泄放能力分别是多少？一个防雷系统的性能好坏，是否完全取决于它每一级所用防雷器件的性能或泄放能力？
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输出整流滤波采样电路
基准振荡
基准电压
控制电路

通信电源开关电源系统的基本组成以及各组成部分的功能

通信电源开关电源系统的基本组成以及各组成部分的功能电源→输入滤波器→全桥整流→直流滤波→开关管（振荡逆变）→开关变压器→输出整流与滤波。

1.交流电源输入经整流滤波成直流2.通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上3.开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载4.输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的交流电源输入时一般要经过厄流圈一类的东西,过滤掉电网上的干扰,同时也过滤掉电源对电网的干扰；在功率相同时，开关频率越高,开关变压器的体积就越小，但对开关管的要求就越高；开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头，以得到需要的输出；一般还应该增加一些保护电路，比如空载、短路等保护，否则可能会烧毁开关电源。

主要用于工业以及一些家用电器上，如电视机、电脑等。

1.1.1整流模块的工作原理与故障分析晶闸管整流器在设计上非常接近二极管整流器的是晶闸管整流器。

因为晶闸管整流器的电参数是可控的，所以不需要有载抽头变换器和饱和电抗器。

因为晶闸管整流器不包含运动部件，所以晶闸管整流器系统的维修减少了。

注意到的一个优点是晶闸管整流器的调节速度较二极管整流器快。

在过程特性的阶跃期间，晶闸管整流器常常调节很快，以致能够避免过电流。

其结果是晶闸管系统的过载能力能够设计得比二极管系统小。

1.1.2监控模块的工作原理与故障分析提高开关电源模块电流检测精度由于在电流型控制中依靠对电感电流上升斜波的检测完成控制，所以若电流变化率较大，可以提供较好的抗噪声MTD2002干扰能力和为电流比较器提供较好的信号电平。

而采用斜波补偿的方法，等于人为地改善了电感电流上升斜率，使其具有类似于电压控制模式抗噪声裕度较大的优点。

减小峰值电感电流与平均电流的误差电流模式控制是一种固定时钟开启、峰值电流关断的控制方法。

因为MTD2002峰值电流(流过功率开关或电感上)在实际电路中容易进行采样，而且在逻辑上与平均电感电流大小变化相一致。

高频开关通信电源系统介绍

高频开关通信电源系统是一种智能型无人值守式组合电源系统,采用国际上先进的整流器变换技术,可广泛应用于各种交换设备,微波通信,移动机站和光纤传输等通信领域中,也可用在电力通信等领域。

现将高频开关通信电源系统的主要组成部分:交流配电单元、整流器单元、直流配电单元,监控单元及蓄电池组单元逐一介绍,包括其日常维护,故障处理时所注意的事项等。

1 交流配电单元交流配电单元完成市电的接入和切换,给整流器提供交流电源,为监控单元提供交流电压和电流的采样输出,同时具有交流备用输出和防雷功能。

交流配电单元工作原理如图1所示。

2 整流器单元高频开关整流器由两级电路组成:前级PFC功率因数校正,后级DC/DC功率变换。

输入电路包括输入EMA、缓启动、浪涌雷击防护整流和输入浪涌电流限制电路,使开关整流器具有较小的开机浪涌电流和较好的电磁兼容性。

整流后直接进入前级功率因数校正电路,功率因数效正主电路为Boost电路,控制采用平均电流控制方式,输入端的功率因数接近1,谐波电图1 交流配电单元流小于10%,满足相应的国际标准。

主二极管零电流关断,主开关管零电流开通,功率器件工作应力较小。

提高了系统的功率和可靠性,同时使系统具有良好的电磁兼容性。

功率因数校正电路的另一个功能是对输入电压进行预调整,输出一个稳定的410V直流电压。

这样有利于后级DC/DC优化设计,使系统具有良好的源效应。

后级直流/直流功率变换电路采用双管正激加无损吸收电路。

电路简洁可靠。

开关管无直通危险。

无损吸收减小了开关管关断时的电压应力,输出端具有较小的电磁干扰。

高频开关整流器采用电流型控制芯片,具有快速响应,对使用不当或负载故障造成的输出短路提供快速的保护。

热插拔技术的采用可使整流器在不关断电源的情况下就可以即插即用,大大缩短开关整流器的平均维修间隔时间(MTTR),提高了系统的可维护性和可靠性。

内部具有交流输入过压、欠压检测和保护、输出过压、限流、过流保护、风扇堵转关机保护,机内散热器过热保护以及辅助电源故障告警等。

通信基站电源系统的组成

通信基站电源系统的组成、通信基站电源系统的组成通信基站电源系统的组成通信基站供电系统图基站要求引入一路三类以上（含三类）的市电电源。

乡镇及农村基站交流电源引入容量建议为15kW（自建变压器的基站，变压器容量建议按照20KVA选定），一般市区、城郊及县城基站交流市电引入容量建议为20kW，特大城市密集市区基站，交流市电引入容量建议为25 kW～30kW。

基站交流供电系统由一路380V交流市电引入、防雷箱、交流配电箱和开关电源架中的交流配电单元组成。

基站内所有交流用电设备：开关电源、空调、照明、插座、铁塔的航空警示灯等供电电源，均从交流配电箱的输出分路引接。

防雷箱接线示意图（凯文接法）通信基站交流配电系统图通信基站供电系统图基站要求引入一路三类以上（含三类）的市电电源。

基站交流供电系统由一路380V交流市电引入、防雷箱、交流配电箱和开关电源架中的交流配电单元组成。

基站内所有交流用电设备：开关电源、空调、照明、插座、铁塔的航空警示灯等供电电源，均从交流配电箱的输出分路引接。

防雷箱接线示意图（凯文接法）通信基站交流配电系统图交流配电箱内需配置市电/油机切换开关、移动油机应急接口。

市电正常时，市电作为主用交流电源为基站提供交流电源；市电故障时，将移动油机运至市电故障基站，为站内设备供电。

在油机尚未启动前，通信设备由蓄电池组供电。

高频开关电源（AC/DC变换器）蓄电池直流配电箱高频开关电源一般由交流配电单元、直流配电单元、高频整流模块和监控模块组成。

完成从交流配电箱引入交流电，将交流电通过整流模块整流为直流电后，输出到直流配电单元与负载及蓄电池连接，为负载供电，给电池充电。

同时监控模块实现对电流、电压、电池充电状态进行监控。

通信电源基础知识介绍

主要内容：主要内容：
1 2 3
通信电源系统概述基站电源及接地系统介绍电源机房工艺要求简介
电源机房的设计简介
一、电源机房的设计原则 1、尽量靠近负荷中心。、尽量靠近负荷中心。 2、对于多层的电信机房，电源机房位置应能、对于多层的电信机房，实行上下左右供电。实行上下左右供电。 3、应考虑电源设备的运行对周围的影响噪音、噪音、、应考虑电源设备的运行对周围的影响(噪音防火、电磁干扰等)。防火、电磁干扰等。也要注意周围环境对电源设备的影响（例如雷击、土壤地阻率等）的影响（例如雷击、土壤地阻率等）。
基站电源及接地系统介绍
二、基站电源设备 3、蓄电池组、定义：将化学能与电能互相转换的有效装置。定义：将化学能与电能互相转换的有效装置。配置：蓄电池组容量按如下公式计算：配置：蓄电池组容量按如下公式计算： Q＝KIT/(η(1+q(t-25))) ＝式中：－－蓄电池组容量；－－蓄电池组容量式中：Q－－蓄电池组容量； K－－安全系数，取1.25 －－安全系数，－－安全系数 T－－放电小时数；－－放电小时数－－放电小时数； η－－放电容量系数，见下表；－－放电容量系数－－放电容量系数，见下表；
Hale Waihona Puke 主要内容：主要内容：1 2 3
通信电源系统概述基站电源及接地系统介绍电源机房工艺要求简介
基站电源及接地系统介绍
一、基站直流电源系统
市电交流挂箱组合开关电源通信设备
蓄电池组
基站电源及接地系统介绍
二、基站电源设备 1、交流配电箱、定义：集中安装交流开关、交流开关定义：集中安装交流开关、仪表等设备的成套装置。装置。配置：交流配电箱容量由机房内所有用电负荷配置：交流配电箱容量由机房内所有用电负荷决定，并应考虑远期负荷发展。决定，并应考虑远期负荷发展。交流配电箱容量大小为：交流配电箱容量大小为： P总＝ P工艺＋ P照明＋ P空调工艺＋照明照明＋空调总工艺

(整理)通信系统电源基本原理

第一部分通信电源系统基本原理一、通信电源综述1、概述通信电源系专指对通信主机直接供电的电源。

对通信电源的基本要求是安全、可靠、不间断和低杂音。

通信主机设备可概括分为交流供电的通信设备和直流供电的通信设备，因此通信电源也有交流不间断供电和直流不间断供电两大系统，两大系统的不间断供电，是靠蓄电池储备的能源来保证的。

程控交换、光通信、微波通信、移动通信设备均属直流供电的通信设备，而卫星地球站设备则属于交流供电的通信设备。

目前直流供电的通信设备占大部分。

通信电源系统的这两类电源又可划分为三级：第一级保证能源提供；第二级保证不间断供电；第三级为主机提供多电压多品种的电源。

2、通信整流器的主要性能要求在通信电源系统两大类中由于整流器处于不同的级上整流器的要求也不同。

这里主要对第二级直流不间断电源设备中的整流模块性能要求作一介绍。

2.1直流输出及调节范围整流器的作用是将交流转换成直流对电池及并在一起的负载供电。

其直流输出电压主要应符合电池浮充、均充、初充的要求。

2.2 静态稳压精度稳压精度是指输入交流电压和负载电流扰动时，在浮充和均充电压范围内，输出电压偏差的百分数。

整流器的稳压精度要求也是针对电池的要求来的，因为稳压精度低，无异于浮充电压设置值的不准确。

2.3 整流器输出限流和电池充电限流整流器输出限流和电池充电限流是两个独立的限流功能，整流器的输出限流是对整流器的保护，而电池充电限流是对电池的保护。

2.4 输出杂音电压整流器的输出电压中除了直流成分外，还存在一定分量的交流成分，称之为杂音电压噪音电压。

它们对通话质量或电子电路的工作有一定的影响。

衡量这些杂音电压的影响常采用衡重杂音、峰峰杂音、宽频杂音和离散杂音来表示。

2.5 功率限制整流器功率限制（恒功率输出特性），有利于以较小设计功率满足实际使用需要。

对48V 系统，以最大限流值作为额定电流，以57V作为额定电压，以二者的乘积作为额定功率值比较经济合理。

通信电源技术

为防止停电时间较长导致电池过放电，电信局一般都配有油机发电机组。当市电中断时，通信设备可由油机发电机组供电。油机分普通油机和自动启动油机。当市电中断时，自动启动油机能自动启动，开始发电。由于市电比油机发电机供电更经济和可靠，所以，在有市电的条件下，通信设备一般都应由市电供电。
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通信电源技术
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2020/12/19
通信电源技术
通信电源系统概述
• 作为通信系统的“心脏”，通信电源在通信局（站）中具有无可比拟的重要地位。它包含的内容非常广泛，不仅包含48V直流组合通信电源系统，而且还包括DC/DC二次模块电源，UPS不间断电源和通信用蓄电池等。通信电源的核心基本一致，都是以功率电子为基础，通过稳定的控制环设计，再加上必要的外部监控，最终实现能量的转换和过程的监控。通信设备需要电源设备提供直流供电。电源的安全、可靠是保证通信系统正常运行的重要条件。
通信电源技术
• 3.UPS：为了确保通信电源不中断、无瞬变，可采用静止型交流不停电电
源系统，也称UPS。UPS一般都由蓄电池、整流器、逆变器和静态开关等部分组成。市电正常时，市电和逆变器并联给通信设备提供交流电源，而逆变器是由市电经整流后给它供电。同时，整流器也给蓄电池充电，蓄电池处于并联浮充状态。当市电中断时，蓄电池通过逆变器给通信设备提供交流电源。逆变器和市电的转换由交流静态开关完成。 4.交流配电屏：
– 蓄电池充电电流的大小通常用充电率表示。比如10小时率充电电流即表示：用该电流充电，10小时后充入蓄电池的电量等于蓄电池的额定容量。因此，10小时率充电电流为：Ic＝C/10＝0.1C
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通信电源技术
– 充电过程中的电化学反应

开关电源系统通信协议V2.0

3.1.1 交流屏（或交流配电单元）.........................................................................................1 3.1.2 整流器.............................................................................................................................1 3.1.3 直流屏（或直流配电单元）.........................................................................................1 3.1.4 环境.....................................................................................................................................1 4 物理接口 .................................................................. 1 5 通信方式 .................................................................. 2 6 信息类型及协议的基本格式 .................................................. 2 6.1 信息类型 ................................................................................................................................2

通信电源系统概述

通信电源系统概述通信电源是向电信设备提供交直流电的能源，它在电信网上处于极为重要的位置，人们往往把电源设备的供电比喻为电信设备运行的“心脏”。

如果一个市话局的供电发生故障，中断供电将使整个电话局瘫痪，影响社会的正常生活和运作。

如果一个长途干线站或电信枢纽局发生供电故障，中断供电则必将造成严重的经济损失和社会影响。

因此，要求电源工作人员全面掌握电源设备的基本性能、工作原理和运用方法，做好电源设备的维护工作。

通信电源设备和设施主要包括：交流市电引入线路、高低压局内变电站设备、柴油发电机组、整流器、蓄电池组、直流变换器和交流逆变设备、以及各种交直流配电设备等。

通信配电就是把上述的电源设备，组合成一个完整的供电系统，合理地进行控制、分配、输送，满足通信设备的要求。

一个完整的电源系统，其组成如图1-1-1所示。

第一节交流供电系统交流供电系统由主用交流电源、备用交流电源（油机发电机组）、高压开关柜、电力降压变压器、低压配电屏、低压电容器屏和交流调压稳压设备及连接馈线组成的供电总体。

主用交流电源均采用市电。

为了防备市电停电，采用油机发电机等设备作为备用交流电源。

大中型电信局采用10KV高压市电，经电力变压器降为380V/220V低压后，再供给整流器、不间断电源设备（UPS）、通信设备、空调设备和建筑用电设备等。

小型电信局（站）则一般采用低压市电电源。

一、交流供电系统的组成1、高压开关柜。

高压开关柜的主要功能，除了引入高压（一般10KV）市电外，并能保护本局的设备和配线，同时还能防止由本局设备故障造成的影响波及到外线设备。

高压开关柜还有操作控制和监测电压和电流的性能。

高压开关柜内安装有高压隔离开关、高压真空断路器（或油断路器）、高压熔断器、高压仪用互感器和避雷器等元器件。

2、降压电力变压器。

降压电力变压器是把10KV高压电源变换到380V/220V低压的电源设备。

电力变压器一般采用油浸式变压器，也有的采用有载调压变压器。

通信电源系统组成及供电要求

（6）交流配电屏或配电箱
交流配电屏从市电油机转换屏引入三相五线制220V/380V 交流电，对各高频开关整流器、交流不间断电源设备（UPS）等进行供电的分配、通断控制、监测、告警和保护。
通信用空调、保证照明可由电力室中的交流配电屏供电。
在大容量的通信用高频开关电源系统中，交流配电屏是其中的一个独立机柜。在组合式高频开关电源设备中，没有单独的交流配电屏，但必有交流配电单元。
1.2.2 分散供电方式电源系统的组成
分散供电是指在通信局(站) 内分设多个通信电源供电点, 每个供电点对邻近的通信设备提供独立的供电电源。
分散供电方式的特点
分散供电方式实际上是指直流供电系统采用分散供电方式，而交流供电系统基本上仍然是集中供电，同一通信局（站）原则上应设置一个总的交流供电系统。
（1）引入稳定可靠的一路供电线（2）平均每月停电次数不大于3.5次，平均每次停电时间≤6h；年不可用度小于3×10-2
三类市电
（1）引入一路供电线（2）平均每月停电次数不大于4.5 次，平均每次停电时间≤8h；年不可用度小于5×10-2
四类市电
符合下列情形之一者：（1）引入一路供电线，经常昼夜停电，供电无保证（2）有季节性长时间停电或无市电可用
直流供电系统向各种通信设备和逆变器等提供不间断直流电源。
实际上的通信局(站)直流供电系统
通信局（站）广泛使用的通信用高频开关电源设备，由交流配电部分、整流器、直流配电部分和控制器（又称监控器或监控模块）组成，它连同蓄电池组和接地装置，构成不间断直流电源供电系统。
（1）整流器
整流器把交流电变成所需直流电。现在一般都采用高频开关整流器。
1.2 通信局（站）电源系统的组成

第1~2讲通信电源简介

蓄电池
交流配电屏
整流器整流器
直流配电屏
通信设备变换器其它设备
逆变器
交流设备
油机
蓄电池
UPS
交流设备
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分散供电方式的优缺点
优点：故障的范围面小，可靠性高。
各直流供电系统可分层设置，也可以按
照通信设备系统设置，设置地点可为单独的电力电池室，也可与设备安装在同一个机房。缺点：代价大，占地面积大，工程实施容易。
油机蓄电池
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3、各部分工作过程
D、市电来，进入正常工作
10KV
高低压配电
市电
380V
交流配电屏
48V
整流器
整流器
直流配电屏
通信设备
变换器逆变器其它设备交流设备
油机蓄电池
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三、通信电源系统的发展
1、集中供电方式
一般建筑负荷保证建筑负荷
高低压配电
市电
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线性电源工作原理
工频变压器
UO
整流电路
+ UR 滤波电路
UN
通信设备
380V
负反馈
UN=UO-UR
说明：通过改变晶体管电压进行稳压。
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相控电源工作原理
晶闸管
380V 工频变压器整流电路滤波电路
相位控制
通信设备
负反馈
a
说明：通过晶闸管导通角a进行稳压。

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2）集中供电方式的优缺点
优点：实现简单，代价小，在通信局（站）负
荷较小、供电种类少、设备单一时采用。
缺点：可控性差，任何一个设备故障都有可能

通信电源系统概述[详细]

第一章通信电源系统概述通信电源是向电信设备提供交直流电的能源,它在电信网上处于极为重要的位置,人们往往把电源设备的供电比喻为电信设备运行的“心脏”.如果一个市话局的供电发生故障,中断供电将使整个电话局瘫痪,影响社会的正常生活和运作.如果一个长途干线站或电信枢纽局发生供电故障,中断供电则必将造成严重的经济损失和社会影响.因此,要求电源工作人员全面掌握电源设备的基本性能、工作原理和运用方法,做好电源设备的维护工作.通信电源设备和设施主要包括:交流市电引入线路、高低压局内变电站设备、柴油发电机组、整流器、蓄电池组、直流变换器和交流逆变设备、以及各种交直流配电设备等.通信配电就是把上述的电源设备,组合成一个完整的供电系统,合理地进行控制、分配、输送,满足通信设备的要求.一个完整的电源系统,其组成如图1-1-1所示.(a)不间断(b)可短时间中断(c)允许中断图1-1-1 电源系统组成方框示意图第一节交流供电系统交流供电系统由主用交流电源、备用交流电源(油机发电机组)、高压开关柜、电力降压变压器、低压配电屏、低压电容器屏和交流调压稳压设备及连接馈线组成的供电总体.主用交流电源均采用市电.为了防备市电停电,采用油机发电机等设备作为备用交流电源.大中型电信局采用10KV高压市电,经电力变压器降为380V/220V低压后,再供给整流器、不间断电源设备(UPS)、通信设备、空调设备和建筑用电设备等.小型电信局(站)则一般采用低压市电电源.一、交流供电系统的组成1、高压开关柜.高压开关柜的主要功能,除了引入高压(一般10KV)市电外,并能保护本局的设备和配线,同时还能防止由本局设备故障造成的影响波及到外线设备.高压开关柜还有操作控制和监测电压和电流的性能.高压开关柜内安装有高压隔离开关、高压真空断路器(或油断路器)、高压熔断器、高压仪用互感器和避雷器等元器件.2、降压电力变压器.降压电力变压器是把10KV高压电源变换到380V/220V低压的电源设备.电力变压器一般采用油浸式变压器,也有的采用有载调压变压器.近年来,由于干式电力变压器便于在机楼内安装,因此也逐渐得到应用.3、低压配电设备.低压配电设备是将由降压电力变压器输出的低电压电源或直接由市电引入的低电压电源进行配电,作市电的通断、切换控制和监测,并保护接到输出侧的各种交流负载.低压配电设备由低压开关、空气断路开关、熔断器、接触器、避雷器和监测用各种交流电表等组成.4、低压电容器屏.根据原水电部《供用电规则》规定:“无功电力应就地平衡,用户应在提高用电自然功率因数基础上,设计和装置无功补偿设备”以达到规定的要求.电信局(站)以采用低压补偿用电功率因素的原则,装设电容器屏.屏内装有低压电容器、控制接入或撤除电容器组的自动化器件和监测用功率因数表等组成.5、调压稳压设备.在市电电压变动超出规定时,需装设调压设备使输出电压稳定在额定电压允许范围内.除采用有载调压变压器在高压侧调压外,电信局(站)一般在低压侧调压,过去曾采用感应调压器,但因调节速度慢、体积大等问题,现已改用自动补偿式电力稳压器和交流参数稳压器等设备.6、柴油发电机组柴油发电机组是用柴油机作为动力,驱动三相交流发电机提供电能.柴油机利用柴油在发动机汽缸内燃烧,产生高温高压气体爆炸做功,经过活塞连杆和和曲轴机构转化为机械动力.柴油机分为二冲程柴油机和四冲程柴油机.二冲程柴油机是两个冲程(曲轴旋转一周)完成一个工作循环,四冲程柴油机是四个冲程(曲轴旋转两周)完成一个工作循环.二、几个重要的概念1、系统容量.系统容量指的是交流供电时,供电设备所能提供的最大功率.如市电供电时,指的就是电力变压器的额定容量;柴油发电机组供电时指的就是柴油机的额定功率;UPS供电时指的就是UPS的额定功率等等.但是它们表示容量的单位却不一样,电力变压器和UPS计量单位是伏安V A(或千伏安KVA),我国国家标准(GB)规定发电机组必须用瓦W(或千瓦KW)表示.伏安表示的是视在功率,瓦表示的是有功功率.这在实际应用中是有很大的区别的,只有在理想情况下,它们的功率因数都等于1时,在数值上是相等的.2、功率因数.功率因数的定义是有功功率与视在功率的比值.功率因数cosφ = P/S的物理意义是供电线路上的电压与电流的相位差的余弦.国标规定:变压器的功率因数为0.8;柴油发电机组的功率因数为0.85;例如,标称容量100KV A的变压器,在规定的使用环境下,它的输出最大有功功率是80KW;同理,标称容量是100KW的柴油发电机组,在规定的使用环境下,可以提供116KV A的视在功率.UPS的功率因数,因类型不同,工作方式不同,实际使用时差异较大.3、电功和电功率.电功指的是供电系统实际消耗的电能,计量单位是千瓦时(KWH).电功率指的是正常工作情况下,负载上消耗的额定功率.在市电和油机供电的情况下,由于每个负载的功率相对于系统总容量较小,故不需要考虑它的瞬时功率;而UPS系统供电的情况则不同,负载功率与系统容量比较接近,就必须考虑负载的瞬时功率(例如负载的启动功率).第二节直流供电系统直流供电系统由整流设备、直流配电设备、蓄电池组、直流变换器、机架电源设备和相关的配电线路组成的总体称为直流供电系统.按电信设备供电电压允许变动范围的不同要求,可分为窄电压和宽电压直流供电系统;按电源设备的安装地点不同,可分为集中直流供电系统和分散直流供电系统;按馈电线配线方式不同又可分为低阻配线直流供电系统和高阻配线直流供电系统(高阻配线又有一次高阻配线和二次高阻配线等方式).组成直流供电系统的主要电源设备的作用和性能如下:1、换流设备.换流设备(converter)是整流设备、逆变设备和直流变换设备的总称.其中整流设备可将交流电变换为直流电.逆变设备则将直流电变换为交流电.直流变换设备可将一种电压的直流电变换成另一种或几种电压的直流电.晶闸管(可控硅)整流器是老一代整流设备,由于电路中采用工频变压器,工作频率低,体积和重量都很大,效率也低,故逐步淘汰,而由高频开关型整流器代替.高频开关整流器在技术上先进,具有小型、轻量、高效、高功率因数和高可靠性等显著优点.高频开关整流器机架的输出功率大,机架上装有监控模块,与计算机相结合,组成新一代智能型电源设备,正在逐步替代晶闸管整流器.随着电力电子学技术和电力半导体器件的发展,换流设备变换电路日趋完善,采用PW米脉宽调制或谐振技术的控制技术,提高变换频率,采用零电压或零电流开关电路,降低开关工作损耗,使换流技术达到新的水平.2、蓄电池.在电信电源中电池作为备用能源使用.蓄电池可分为酸性电解液(即硫酸)的铅酸蓄电池和碱性电解液(即苛性钾)的碱蓄电池.铅酸蓄电池自普兰特发明以来,已有140年的历史,由于它具有电压的稳定性和可以进行大电流放电,所以在电信局(站)内得到广泛使用,目前铅酸蓄电池已由防酸式铅蓄电池发展屋阀控式密封铅酸蓄电池.阀控式密封铅酸蓄电池是一种新型的蓄电池,使用过程中无酸雾排出,不会污染环境和腐蚀设备,蓄电池可以和电信设备安装在一起,平时维护比较简便,不需加酸和加水.阀控式密封蓄电池体积较小,可以立放或卧放工作,蓄电池组可以进行积木式安装,节省占用空间,因此在20世纪80年代后,在我国电信局(站)得到迅速推广使用,并正在逐步取代防酸式铅蓄电池.蓄电池制造厂正在工艺结构设计上保证电池质量,防止电液渗漏,提高电池使用寿命,并研究开发有效而简便的电池容量测试器.蓄电池正常情况下是与整流器并联工作的,所以它有两个作用:在交流电停电时,自动向直流负载供电,保证供电连续不间断;当交流电正常供电时,它可以等效为一个充分大的电容器,滤掉整流器输出的各种谐波(即杂音),保持直流电的纯度.蓄电池的容量越大,直流电的纯度越高.蓄电池与整流器并联工作可以保证供电连续不间断,但并不是高枕无忧,蓄电池放电时,随着放电时间的延长,端电压不断降低;蓄电池充电时,为了保证电池能充足电,充电电压必须提高.这就有供电系统的电压变动范围的问题.一方面,设计直流供电系统时,要充分保证直流负载能承受的电压变动范围;另一方面,通信设备设计时,也要考虑蓄电池固有的特性,给出一个合理的供电电压范围,使蓄电池尽可能延长使用寿命.需要特别注意的是,当一套直流系统同时向不同电压范围的交换机供电时,蓄电池的工作方式需兼顾考虑,偏差太大时,需要分别重建直流供电系统,独立供电.3、直流配电屏.直流配电屏是连接和转换直流供电系统中整流器和蓄电池向电信负载供电的电源设备,屏内装有闸刀开关、自动空气断路器、接触器、低电熔断器以及电工仪表、告警保护等元器件.直流配电屏按照配线方式不同,分为低阻和高阻两种,高阻配电屏是把馈线改用小截面电缆出线,每路出线的负线上加装上一定的电阻,如爱立信交换机为26毫欧.高阻配电的好处是:当任何一路负载发生短路时,供电母线上的电压变动较小,不足以影响其他分路供电,供电系统的可靠性相对较高.除上述供电系统外,还有太阳能供电系统和混合供电系统等.太阳能供电系统由太阳能电池、蓄电池组、迭制配电设备组成,有光照时靠太阳电池供电,并对蓄电池充电,无光照时由蓄电池供电,它是直流供电系统的一种.如果由太阳电池、风力发电、市电或油机发电机等两种或两种以上发电设备供电的系统则称为混合供电系统.第三节通信系统接地为了保证各类通信设备可靠和安全地工作,通常在各种电气设备设置零电位点,该点在物理上与大地有良好的电气连接,这种连接称为接地.构成接地的一切装置称为接地系统.接地系统通常由接地体、接地引入线、接地汇集线(接地母排)和接地线组成.接地体:埋入地中并直接与大地接触的金属导体(或钢筋混凝土建筑物基础组成的金属导体).接地引入线:为了减少接触电阻,通常安装多根金属接地体.把多根接地体用一条金属导体连接成一组并接入室内接地母排,该连接导体称为接地引入线.接地汇集线:为了接地的安全和可靠,把不同方向、不同物理位置的接地汇集成一条接地干线,该干线成为接地汇集线或称为接地母线.接地线:被接地的设备或电源系统与接地母线可靠连接的导体称为接地线.电信电源按照接地系统的用途可分为工作接地、保护接地和防雷接地.工作接地按照电源性质分为直流接地和交流接地.保护接地按保护功能分为设备保护接地和屏蔽接地.接地系统按照安装方式分为:独立接地系统和联合接地系统.我国在20世纪80年代考虑到防雷等电位原则,已实施将工作接地、保护接地和防雷接地汇接成一组接地系统的联合接地方式.第四节通信电源系统的发展趋势近年来由于微电子技术和计算机技术在通信设备中的大量应用,通信电源瞬时中断,也会丢失大量信息,所以通信设备对电源可靠性的要求也越来越高.同时,由于通信设备的容量大幅度提高,因此,电源中断将会造成更大的影响.比如,许多大、中城市的电话局容量普遍在2万～3万门以上,电信综合枢纽的装机容量和规模更大,担负的通信任务非常重要,一旦电源中断,将造成巨大的经济损失和极坏的政治影响.为了确保可靠供电,交流供电系统中应加入不间断电源(UPS)或通信逆变器.直流供电系统应采用整流器与蓄电池并联的浮充供电方式.此外还必须提高各种通信电源设备的可靠性,为此,较先进的开关整流器都采用多只整流模块并联工作,某一个模块发生故障不会影响供电.目前,先进的通信电源设备和平均无故障时间可达20年.为贯彻国家能源政策并保证通信网可靠运行,各级通信部门都在尽快把可靠性较差且效率很低的通信电源设备更换下来.一、提高交流供电系统可靠性传统的通信电源系统以直流供电为主,为了保证不间断供电,必须配备两组很大容量的蓄电池.近年来大量应用的阀控铅酸蓄电池的价格较高,体积和重量也较大.因此,若以直流供电为主,势必造成电源投资很大,同时,电源机房占用面积也很大.许多先进通信设备对环境温度的要求很高,机房空调设备的供电非常重要,为了确保空调设备正常工作,必须保证交流电源不间断.此外,许多计费设备,显示设备也需要交流电源,采用交流不间断供电后,蓄电池驵的容量可以大幅度降低,蓄电池组的提供供电时间可降到1小时以内.近年来,交流不间断电源,通信逆变器,交流稳压电源和无人值守油机发电机组的技术水平迅速提高,大大提高了交流供电的可靠性和供电质量,一旦市电中断,几分钟内,油机发电机组即可正常供电,为交流电提供了有力的技术保障.二、实施分散供电通信电源系统按照电源设备与其供电负载所处的相对物理位置分类,分为集中供电和分散供电两种方式:(一)集中供电传统的供电方式采用集中供电,即供电设备集中和供电负荷集中.采用集中供电方式电源系统组成方框图如图1-1-2所示.图1-1-2 集中供电方式系统方框图1、集中供电的优点是:由于整流器、控制屏、变换器、逆变器都集中放置在电力室,各类电压的电池组都集中放置在电池室,因而供电容量大,且无需考虑兼容问题,供电设备的干扰也不会影响通信设备.2、集中供电的缺点:(1)供电设备集中,体积大,重量重,故电力室和电池室必须建在电信大楼的底层,土建工程大.同时由于负载集中,若出现局部故障,则影响到全局.(2)电力室至机房的馈电线截面积很大,且随着不断扩容而增大,造成安装的困难,也消耗铜材太多,且线路压降大.(3)需在基础电源引出端至负载端装设中间滤波器,否则电磁干扰射频干扰将通过汇流线进入通信设备,影响通信质量.(4)扩容困难.(二)分散供电分散供电系统是指供电设备独立于其他供电设备的负载,即负荷分散或电池与负载都分散.1、分散供电的类型(1)在通信机房内设一个集中的电源系统,包括整流设备和蓄电池,向全部通信设备供电.(2)在通信机房内设多个电源系统(包括整流设备和蓄电池),分别向通信设备供电.(3)通信设备每个机架内设独立的子电源系统,仅供本机架通信设备使用.2、分散供电的优点:分散供电方式电源系统组成方框图如图1-1-3所示.图1-1-3分散供电方式电源通信系统方框图同一通信局(站)原则上应设置一个总的交流供电系统,并由此分别向各直流供电系统提供低压交流.交流供电系统的组成和要求同上所述.各直流供电系统可分层设置、或分机房设置,也可按通信设备系统设置.设置地点可为单独的电力电池室,也可与通信设备同一机房.使用分散供电,主要优点体现在以下几个方面:(1)占地面积小,节省材料.(2)节能、降耗.如在分散供电系统中,整流设备采用的高频功率整流模块,控制单元采用微机技术,便可大量节省能耗.(PW米高频整流模块cosφ≈1),效率90%以上).又如集中供电时,从电力机房到通信机房馈电线压降为1～2V,故电能损耗大,而分散供电,电源设备与通信设备同装一室,故馈电线压降极小.(3)运行维护费用低.由于电源设备不需要一开始按终期容容量配置,机动灵活,有利于扩容,加之巡视工作量少,所以运行维护费用少.(4)供电可靠性高.由于采用多个电源系统,因而故障率小,即全局通信瘫痪的概率相对减小.近年来,大型枢纽和高层局(站)内通信设备的容量迅速增加,所需的供电电流大幅度提高,有时需要几千安培,集中供电系统很难满足通信设备的要求.同时,采用集中供电系统时,万一电源出现故障,将造成大范围通信中断,从而造成巨大的经济损失和极大的社会影响.采用分散供电系统后,可以大大缩短蓄电池与通信设备之间的距离,大幅度减小直流供电系统的损耗.同时,从电力室到各通信机房可采用交流市电供电,线路损耗很小,可以大大提高送电效益.总之,将大型通信枢纽或高层通信局(站)设备分为几部分,每一部分由容量适当的电源设备供电,不仅能充分发挥电源设备的性能,还能大大减小电源设备故障的影响.同时,能大量节约能源.因此,目前许多国家的通信大楼都采用分散供电方式.采用分散供电方式时,交流供电系统仍采用集中供电方式,交流供电系统的组成与集中供电方式相同,直流供电系统可分楼层设置,也可按各通信系统设置.目前各通信局(站)直流供电系统都采用了高频开关整流模块和阀控式铅酸蓄电池组,由于开关整流器为模块化结构,扩容很方便.因此,可根据当前用电负荷,合理化配置整流模块的数量,尽可能使每个模块输出电流达到欲定值的60-70%,以便获得较高的效率.为了确保供电可靠,还可备用一～二块整流模块.考虑到远期扩容要求,开关整流器机架应留有一定的安装空位.阀控式铅酸蓄电池组可设置在电池室内,也可设置在能信机房内.在各直流供电系统中,都应采用子容量阀控蓄电池.目前,阀控蓄电池的寿命大约为十年,因此,阀控铅酸蓄电池的配置应满足8～10年通信设备扩容的要求.三、电源设备与通信设备的一体化通信设备和电源设备(包括一次和二次电源设备)装在同一机架内,由外部交流电源供电的方式,称为一体化供电方式.采用这种供电方式时,通常通信设备位于机架的上部,开关整流模块和阀控铅酸蓄电池组装在机架的下部.目前光接入单元(ONU)和移动通信基站都采用这种供电方式,应当说明,在可靠性较高的通信设备中,都应设置备用整流模块.四、电源设备的少人值守和无人值守为了确保通信电源系统可靠工作,除了提高通信电源设备的可靠性外,供电系统的日常监控和维护极为重要.电源维护人员必须及时了解各种设备的运行状况和出现的问题,及时采取措施,提高供电可靠性.此外,采用集中监控管理系统,也可大大提高通信电源的现代管理水平.目前,各种通信设备发展非常迅速,随着无人(少人)值守制度的推行,将实现产品的系列化、标准化,包括组合电源逆变、整流器转换、油机启动、不停电电源全套设备都能实现自动化,满足通信设备的要求.复习思考题:1、集中供电和分散供电各有什么优缺点？2、简述通信电源系统的构成.3、什么是联合接地？接地系统由哪些部分组成？4、简述高阻配电的特点.。

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