240V高压直流-HVDC-供电系统技术应用指导意见
通信用240V高压直流供电系统
大型1+1 UPS系统投资成本比HVDC高大约 60%
先做最好，再做最强最大
➢ HVDC 与 UPS的主要区别
UPS
HVDC
AC/AC变换器，输出的是交流电压 AC/DC变换器输出的是直流电压
电池组在输入端 中间变换环节多
➢ 典型240V高压直流系统整流屏设计选型
电压 等级
240V 240V
模块 容量
10A 20A
模块 个数 15-16 15-16
单屏 容量 150A 300A
双屏 容量 300A 600A
如需要：可设计主辅2个整流屏组成整流屏系统， 每屏一般为最多16个模块
设计整流屏可按终装容量留出模块位置 部分位置待需要时安装即可
➢通信用240V高压直流供电 系统
内容提纲
HVDC与UPS的比较及应用环境 240V高压直流系统供电方案 240V高压直流系统主要组成部分 高压直流使用情况
先做最好，再做最强最大
HVDC与UPS的比较及应用环境
➢ UPS的发展历史 ➢ UPS工作原理 ➢ 高压直流电源（HVDC）工作原理 ➢ 与HVDC相比UPS存在的问题 ➢ HVDC 与 UPS的主要区别 ➢ HVDC 与 UPS的比较优势 ➢ HVDC为什么可以替代UPS ➢ 哪些场合可以使用HVDC ➢ HVDC与电力操作电源系统的区别
UPS系统并机是交流并联，需要同频、同相、同 电位，并机复杂控制难度大，并机失败率高，而 且，一旦并机失败后会导致系统瘫痪！
先做最好，再做最强最大
UPS 1+1系统只要有一台出问题就等于“病危通 知”、“最后通牒”！ HVDC，由于电池的存在，N+1或N+X冗余并联， 一台模块出故障，只是预警！
240V高压直流电源在航天通信系统中的应用探讨
240V高压直流电源在航天通信系统中的应用探讨航天通信中心的研究人员刘栋梁，在2017年第12期《电气技术》杂志上撰文指出，航天通信系统对电源的安全性、可靠性提出了极高的要求。
近年来240V高压直流供电系统以其安全性、可靠性以及投资和节能方面的巨大优势，已经在国内IT设备供电方面得到广泛推广应用。
本文结合航天通信系统电源的现状，对高压直流供电技术的可行性和应用技术要点进行了分析，并提出了在航天通信系统中推广应用的建议。
航天事业担负着特殊的国家使命。
由于航天通信系统的专用性和保密性特点，特别是较高的时效性要求，通信电源的可靠性是航天通信部门首要考虑的问题，是通信系统安全运行的重要保证。
当前，航天系统各通信局（站）普遍采用UPS系统作为IT设备的主用电源，它克服了因市电中断而导致的系统中断。
但是，UPS自身、甚至并机冗余系统的故障导致网络通信事故也时有发生，已产生较大的社会影响和相当的经济损失（见参考文献①）。
240V高压直流供电系统（HVDC）作为一项简单、可靠的技术，其减少了电力转换环节，供电可靠性和效率大大提高，受到了业界的广泛关注。
航天通信部门应积极跟踪电源科技的发展变化，关注应用实践中的探索成果，将新技术转换为新应用，提升航天通信系统的可靠性水平。
1 UPS系统的不足UPS是IT设备电源保障的主流设备。
有些通信局（站）利用-48V 蓄电池组资源与逆变器组合，来提升IT设备的供电保障等级，为非主流用法，产品较少。
图1为UPS的构成图。
在线式UPS运行的工作过程为整流（AC/DC）—浮充—逆变（DC/AC）—输出；市电中断时360V蓄电池组经逆变电路保障IT设备的电能供给；UPS故障时，将维修开关转入市电旁路维持供电。
图1 UPS的构成图2为逆变电源的构成图。
相对于UPS来说，其特点是利用传统通信局站已有的-48V蓄电池组和整流设备，配置逆变器即可。
该系统适用于小容量不间断交流供电，为减少整流设备的负荷，采取旁路运行模式。
240V高压直流-HVDC-供电系统技术应用指导意见
通信用 240V 高压直流(HVDC)供电系统技术应用指导意见V 2.1（报批稿）2010 年 7 月目录1概述 (3)1.1基本概况 (3)1.2技术特点 (7)1.3适用范围 (9)1.4应用目标 (9)2规范性引用文件 (9)3术语和定义 (10)4规划设计要求 (13)4.1使用环境条件 (13)4.2系统标准电压 (13)4.3系统组成 (14)4.4系统容量配置 (15)4.5蓄电池组配置 (15)4.6系统采用悬浮方式供电 (16)4.7保护接地方式 (17)4.8直流配电 (17)4.9末端设备机架配电及控制方式 (19)5系统设备技术要求 (19)5.1系统总体技术要求 (19)5.2保护功能要求 (21)5.3告警性能要求 (22)5.4防雷性能要求 (22)5.5安全性能要求 (22)5.6系统电磁兼容性要求 (24)5.7系统音响噪声要求 (24)5.8可靠性指标要求 (24)5.9有效使用年限要求 (24)5.10监控模块功能要求 (25)5.11整流模块功能要求 (26)5.12交流配电功能要求 (27)5.13直流总输出屏要求 (27)5.14机房直流配电屏要求 (27)5.15直流电源列柜要求 (28)5.16设备外观与结构要求 (29)5.17包装与标志 (29)6 IT 设备对 HVDC 的适应性要求 (29)7工程管理及验收、割接要求 (30)7.1系统设备安装基本原则 (30)7.2系统设备安装要求 (30)7.3工程验收测试项目和要求 (30)8运行维护要求 (31)8.1IT 设备对直流电源供电适应性的确认 (31)8.2IT 设备送电应按下列顺序和要求操作 (31)8.3IT 设备下电应按下列顺序和要求操作 (32)8.4IT 设备发生故障时应按下列要求操作 (32)8.5安全操作要求 (32)8.6绝缘监察装置检查 (33)8.7日常巡视检查项目 (33)附录 A：IT 设备对高压直流供电的适应性要求 (34)附录 B：IT 设备上电前对直流电源供电适应性的测试方法 (35)附录 C：IT 设备不能正常启动者不能正常工作处理方法 (36)附录 D：IT 设备和数据设备供电电源的过渡建议 (37)附录 E：导线颜色及截面积的相关规定 (39)附录 F：通信用240V（HVDC）适用设备（部分） (41)通信用 240V 高压直流(HVDC)供电系统技术应用指导意见1概述1.1基本概况1、交流 UPS 供电存在的问题随着通信网络和业务需求的不断发展，通信设备对电源安全供电要求也越来越高。
通信用240v直流供电系统技术要求
通信用240v直流供电系统技术要求通信用240V直流供电系统技术要求引言：随着信息技术的快速发展，通信设备对于供电系统的要求也越来越高。
传统的交流供电系统在一些特殊场景下存在一些问题，因此直流供电系统逐渐成为通信设备的主要供电方式之一。
本文将针对通信用240V直流供电系统的技术要求进行探讨，以帮助读者更好地了解和应用这一技术。
一、供电系统稳定性要求通信设备对供电系统的稳定性要求非常高。
在通信用240V直流供电系统中，供电系统应具备以下特点：1. 稳定的电压输出：供电系统应能够提供稳定的240V直流电压，以确保通信设备正常运行。
2. 快速响应能力：供电系统应具备快速响应的能力，能够在电网异常情况下迅速切换到备用电源，以保证通信设备的持续供电。
3. 低噪声干扰：供电系统应具备低噪声干扰的特点，以避免对通信信号的影响。
二、供电系统安全性要求供电系统安全性对于通信设备的正常运行至关重要。
通信用240V直流供电系统应满足以下安全性要求：1. 绝缘性能良好：供电系统应具备良好的绝缘性能，以避免电流泄露和触电危险。
2. 过载保护功能：供电系统应具备过载保护功能，能够在电流超过额定值时自动切断电源，以保护通信设备的安全运行。
3. 短路保护功能：供电系统应具备短路保护功能，能够在短路情况下自动切断电源，以避免火灾等安全事故的发生。
三、供电系统效率要求供电系统的效率直接关系到通信设备的能耗和运行成本。
通信用240V直流供电系统应满足以下效率要求：1. 高效率转换：供电系统应具备高效率的电能转换功能，以降低能耗和运行成本。
2. 低功耗待机：供电系统在通信设备空闲或低负载状态下应具备低功耗待机功能，以减少不必要的能源浪费。
3. 节能模式：供电系统应具备节能模式，能够自动调节供电功率，在保证通信设备正常运行的前提下降低能耗。
四、供电系统可靠性要求通信设备往往需要长时间稳定运行，因此供电系统的可靠性要求非常高。
通信用240V直流供电系统应满足以下可靠性要求：1. 高可靠性设计：供电系统应采用高可靠性的设计方案，包括备份供电、冗余电源等，以确保通信设备的持续供电。
高压直流输电技术在电力系统中的应用
高压直流输电技术在电力系统中的应用一、引言电力是现代社会中不可或缺的能源之一，其发电、输电、配电等环节的安全、高效、可靠都至关重要。
在整个电力系统中，输电环节是其中最为重要的环节之一，不仅涉及设备、系统的安全，也直接与国家的经济发展和社会稳定息息相关。
而当前，随着城市化进程、电气化普及，以及新型设备的不断涌现，环境与能源等问题已经成为我们面临的最大挑战之一。
因此，在这个趋势下，高压直流输电技术（简称HVDC）应运而生，不仅体现了能源可持续性发展的要求，也更多地成为了电力系统中的重要组成部分。
二、高压直流输电技术的发展历程1. HVDC的标志性事件二十世纪五十年代，HVDC技术被首次用于瑞典之间的一次跨国接口，而后在八十年代以后，HVDC的研究和应用日益成熟，被不断引入到电力系统中。
为了更好地说明HVDC技术的发展历程，这里，我们将HVDC的发展历史划分为“四个时期”。
1. 第一阶段:1900年~1950年这一时期主要以直流输电的基础理论的研究为主，早期的电力系统使用220V、380V等低压交流电，随着电气化的发展，电网的规模不断扩大，输电线路的损耗和交流电容问题愈发明显.2. 第二阶段:1950年~1965年HVDC技术的诞生和发展始于这一时期，人们开始采用半控型晶闸管，而后HVDC技术逐渐用于跨越海峡的直流电缆输电，随之，HVDC技术的应用场景也逐渐拓宽。
3. 第三阶段:1965年~1990年在这一时期，人们不断完善和提高了HVDC技术的稳定性、传输效率和负载能力，将其用于大规模的交流网络，推动了HVDC 技术的广泛应用。
4. 第四阶段:1990年~现在在这一时期，HVDC技术得到了更加全面和系统的发展，不仅在技术推广、特种用途方面有了广泛和深入的研究，也逐渐形成了应用范围广泛的HVDC系统 IPM（集成功率模块）技术，以及基于仿真模型的HVDC模拟分析和实验技术等。
2. HVDC技术的优势从HVDC技术的性质来看，其主要优势有以下三个方面：1. 传输效率更高HVDC不同于传统的交流输电，其输电线路加上高压直流线路后，能有效减少线路电阻及电感等的近似等效电路参数，从而大幅降低了能耗，在大跨越、高山、河流等难以使用高压交流输电的场合，HVDC技术不仅能够更好地满足输电需求，也能够有效保证输电所需要的效率。
一种240vdc高压直流供电系统及方法
一种240vdc高压直流供电系统及方法
现代电力系统中，交流电是最常见的电力形式。
然而，某些应用场合需要更高的直流电压。
因此，240VDC高压直流供电系统应运而生。
本文将探讨这种系统的设计和实现方法。
一、系统设计
在240VDC高压直流供电系统中，直流电源通过开关电源变换器将交
流输入电压转换为高压直流电压。
这些变换器通常采用脉宽调制技术，以控制直流输出电压的大小和稳定性。
系统中还需要直流电缆，以连接直流电源和负载设备。
由于直流电缆的传输损耗较低，因此在长距离传输和高功率负载中使用直流电缆比使用交流电缆更加经济和可靠。
二、系统实现方法
1.选择适当的直流电源
在选择直流电源时，需要注意其输出电压和电流的范围是否符合系统需求，并选择具有高效率和低噪音的电源。
2.设计开关电源变换器
开关电源变换器是将交流输入电压转换为直流输出电压的关键组件。
需要在变换器中选择合适的功率开关器件和控制电路，并根据负载要求设计合适的变换器拓扑结构。
3.选择合适的直流电缆
在选择直流电缆时，需要考虑电缆材料、截面积、长度和负载电流等因素。
根据它们的关系，计算出电缆的电阻和导通损耗，确保电缆能够满足负载设备的要求。
4.实现系统控制和保护
在系统中实现控制和保护功能，可以保证系统的稳定性和安全性。
例如，可以使用电流传感器和过载保护器来控制负载电流和保护系统免受过载的影响。
总之，240VDC高压直流供电系统的设计和实现需要综合考虑多个因素，包括电源、开关电源变换器、直流电缆、控制和保护等方面。
正确的设计和实现方法可以确保系统的可靠性和高效性。
中国联通240V直流供电系统技术规范v1.0
中国联通通信机房配套设备技术规范第一分册 240V直流供电系统技术规范V1.0China Unicom Telcom Station Ancillary Equipments Technical Specifications Part 1: 240V DC Power Supply System Technical Specification(V1.0)中国联通公司发布目次目次 (I)前言 (II)240V直流供电系统技术规范V1.0 (1)1 适用范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 名词和术语 (1)4 总则 (2)5 环境要求 (2)5.1 240V高频开关电源设备 (2)5.2 蓄电池组温度范围要求 (3)5.3 机房洁净度要求 (3)5.4 设备使用地点 (3)6 系统组成 (3)7 设备配置 (4)7.1 设备配置原则 (4)7.2 高频整流模块的配置 (4)7.3 直流配电设备的配置 (5)7.4 各级开关选择及配置 (5)8 240V直流设备主要技术要求 (6)8.1 交流输入 (6)8.2 直流输出 (6)8.3 整流模块 (6)8.4 蓄电池管理功能 (8)8.5 系统总体技术要求 (8)8.6 绝缘监察 (8)8.7 保护功能 (9)8.8 系统电磁兼容性 (10)8.9 系统可靠性 (10)9 导线的选择和布放 (10)9.1 导线的选择 (10)9.2 导线的布放 (11)10 监控系统要求 (11)10.1 监控系统要求 (11)10.2 告警系统要求 (12)11 接地与安全要求 (12)11.1 接地要求 (12)11.2 安全要求 (12)前言本规范为中国联通通信机房配套设备技术规范，共分为八个分册，分别为：第一分册 240V直流供电系统技术规范V1.0第二分册 UPS供电系统技术规范V1.0第三分册柴油发电机组技术规范V1.0第四分册燃气轮机发电机组技术规范V1.0第五分册 -48V直流供电系统技术技术规范V1.0第六分册阀控式密封铅酸蓄电池技术规范V1.0第七分册局房专用空调设备技术规范V1.0第八分册高压输电系统对通信系统影响的防护规范V1.0本分册为第一分册 240V直流供电系统技术规范V1.0，适用于中国联通通信用240V直流供电系统的选型、验收和维护管理。
一种240vdc高压直流供电系统及方法
一种240vdc高压直流供电系统及方法
随着电力系统的不断发展，240vdc高压直流供电系统逐渐成为一种新型的供电系统。
这种系统使用高压直流电源，能够提供高效、可靠、安全的供电模式，具有广泛的应用前景。
240vdc高压直流供电系统的主要组成部分包括高压直流电源、智能控制器、直流负载和保护装置等。
其中，高压直流电源是系统的核心部件，通常采用高效、节能、环保的开关电源技术，能够稳定输出高压直流电流。
智能控制器可以通过集成电路控制系统的开关、保护、自诊断等功能，保证系统的可靠性和稳定性。
直流负载则是系统的接收端，可以通过直流电动机、直流加热器等设备实现能源的转换和利用。
保护装置主要包括过电压保护、过电流保护和短路保护等，可以在系统出现故障时及时切断电源，保护系统安全运行。
在240vdc高压直流供电系统的实际应用中，还需要考虑到系统的调节和稳定问题。
为此，可以采用反馈控制技术和模糊控制技术等方法，实现对系统电压、电流等参数的精确测量和调节。
总而言之，240vdc高压直流供电系统具有高效、可靠、安全的特点，
是未来电力系统的重要发展方向之一。
随着技术的不断进步，这种供电系统的应用前景将越来越广阔。
中国联通240V直流供电系统技术规范v1.0.精讲
中国联通通信机房配套设备技术规范第一分册 240V直流供电系统技术规范V1.0China Unicom Telcom Station Ancillary Equipments Technical Specifications Part 1: 240V DC Power Supply System Technical Specification(V1.0)中国联通公司发布目次目次 (I)前言 (II)240V直流供电系统技术规范V1.0 (1)1 适用范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 名词和术语 (1)4 总则 (2)5 环境要求 (2)5.1 240V高频开关电源设备 (2)5.2 蓄电池组温度范围要求 (3)5.3 机房洁净度要求 (3)5.4 设备使用地点 (3)6 系统组成 (3)7 设备配置 (4)7.1 设备配置原则 (4)7.2 高频整流模块的配置 (4)7.3 直流配电设备的配置 (5)7.4 各级开关选择及配置 (5)8 240V直流设备主要技术要求 (6)8.1 交流输入 (6)8.2 直流输出 (6)8.3 整流模块 (6)8.4 蓄电池管理功能 (8)8.5 系统总体技术要求 (8)8.6 绝缘监察 (8)8.7 保护功能 (9)8.8 系统电磁兼容性 (10)8.9 系统可靠性 (10)9 导线的选择和布放 (10)9.1 导线的选择 (10)9.2 导线的布放 (11)10 监控系统要求 (11)10.1 监控系统要求 (11)10.2 告警系统要求 (12)11 接地与安全要求 (12)11.1 接地要求 (12)11.2 安全要求 (12)前言本规范为中国联通通信机房配套设备技术规范，共分为八个分册，分别为：第一分册 240V直流供电系统技术规范V1.0第二分册 UPS供电系统技术规范V1.0第三分册柴油发电机组技术规范V1.0第四分册燃气轮机发电机组技术规范V1.0第五分册 -48V直流供电系统技术技术规范V1.0第六分册阀控式密封铅酸蓄电池技术规范V1.0第七分册局房专用空调设备技术规范V1.0第八分册高压输电系统对通信系统影响的防护规范V1.0本分册为第一分册 240V直流供电系统技术规范V1.0，适用于中国联通通信用240V直流供电系统的选型、验收和维护管理。
2024年高压直流输电系统(HVDC系统)市场前景分析
2024年高压直流输电系统（HVDC系统）市场前景分析引言高压直流输电系统（HVDC系统）是一种将电能以直流形式进行长距离传输的技术，在能源领域具有广泛的应用。
随着全球能源需求的增长和可再生能源的普及，HVDC系统在电力输送领域的市场前景变得越来越重要。
本文将对HVDC系统的市场前景进行分析。
HVDC系统的优势HVDC系统相比传统的交流输电系统具有众多的优势，因此在特定场景下得到了广泛的应用。
- 长距离传输：HVDC系统能够有效地在数百至数千公里的距离上传输电能，减少了输电过程中的输电损耗。
- 灵活性：HVDC系统能够方便地实现不同输电距离和功率等级之间的适配，灵活性高。
- 可靠性：HVDC系统的电力传输更稳定，可靠性更高，可以降低输电故障的可能性。
- 少占用土地：HVDC线路相对交流输电线路而言，占用土地较少，对环境影响较小。
HVDC系统市场的发展趋势HVDC系统市场在全球范围内呈现出快速增长的趋势，并且未来几年仍有望保持较高的发展速度。
以下是HVDC系统市场的几个发展趋势： ### 1. 可再生能源的普及随着可再生能源的普及，特别是风力和太阳能等清洁能源的广泛应用，需要将这些能源从发电站输送到消费地点。
HVDC系统可以有效地支持可再生能源的输电需求，因此可以预见，在可再生能源的快速发展下，HVDC系统市场需求将持续增长。
2. 电网互联随着全球电力需求的增长，不同地区之间的电网互联成为了一个重要的趋势。
HVDC系统能够通过长距离的、低损耗的电能传输，实现区域之间的电力交换。
因此，HVDC系统在电网互联方面具有巨大的潜力，并且有望在全球范围内持续发展。
3. 港口供电需求随着港口货运业的不断发展，港口供电需求也在增加。
HVDC系统由于其长距离输电能力和可靠性，可以极好地满足港口供电的需求。
因此，HVDC系统在港口供电领域的应用前景非常广阔。
4. 电力交易随着电力市场的改革和电力交易的开展，HVDC系统作为一种高效、可靠的电能传输技术，有望在电力交易中发挥重要作用。
通信用高压直流HVDC(240V)应用交流
ZHM07
ZHM05
240V直流电源发展 � 系统发展
高效240V系统 新一代大功率高功率密度240V系统 ，预计2012年年底上市 240V系统 工艺全面升级，目 前主推系统
600X600X2000 800X600X2000 800X600X2200
240V直流电源发展 �系统工作原理
AC1 AC2 交 流 配 电
ZHR2406K：单个模块6KW ， 绿色环保THDi<5%,高效可靠 ，同等功率体积进一步缩小 1/3,顶级工艺，全数字化控 制 ZHR24020-4：效率达95%以上 ，同等功率体积缩小1/3, 模 拟控制，单个模块6KW ZHR24015K:单个模块15KW ， 功率提高2.5倍，体积相对 6KW 只增大1/3，极高”性价 比”
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� 成本（建设、营运成本）：HVDC（低），UPS（高）
HVDC应用维护注意事项
2 IT 设备是否适用 HVDC 问题？ IT设备是否适用 设备是否适用HVDC HVDC问题？
集团 IT设备适用性统计表
不适用, 35种, 7%
适用, 466种, 93%
2011年，中国电信统计的数据，可以看出IT设备能使用高压直流高达96~98%， 只有2~4%之类的设备不能使用HVDC。
开关电源
应用背景
传统数据中心机房供电系统分析
市电 UPS
路由器、防火墙等 Internet
计算设备终端
服务器
发电机
机房环境监控
应用背景
传统数据中心机房供电系统分析
数据机房一直采用UPS电源系统供电，但是传统的UPS供电模式的安全性、可 靠性、经济性、特别是操作和维护方面均凸显很多问题。
UPS 事故 惨不忍睹的 惨不忍睹的UPS UPS事故
关于240V高压直流电源系统在通信工程中的具体设计应用研究
关于240V高压直流电源系统在通信工程中的具体设计应用研究摘要：随着人们对通信系统的质量要求变得越来越高，因此对通信工程中的电源系统的改进是势在必行的。
相比目前数据设备的供电普遍采用交流UPS供电系统，存在着通信电源维护的难点且效率较低。
而通信用240V高压直流电源系统无论在转换效率、稳定性以及可靠性上都有着比较大的优势，尤其在节能减排以及经济效益效果显著。
虽然目前能够支持240V高压直流电源系统的IT设备厂商仍然不多，但是其技术的优越性已被大部分通信运营商视为往后一段时间之内的主要通信工程电源系统。
本文就根据我市某个IDC机房的建设作为实例，对240V高压直流电源系统在通信工程中的具体设计应用展开研究。
关键词：240V；高压直流；电源系统；通信工程；建设；标准；节能减排本文中作为实例的新建IDC机房在建成之后目标是作为集政府办公教育网以及OA网于一身的数据管理中心，从而成为所在区域的社会信息管理网络的重要保证，因此对通信工程的供电系统在可靠性、稳定性以及扩展性等方面的要求都比较高。
本实例主要建设2套容量为400A高压直流供电系统（单套系统含交流屏1台、直流屏1台、整流机柜2台并配置20块20A的整流模块、2组600Ah/240V蓄电池组），。
一、电源系统建设方案的选择（一）UPS电源系统对于过往的IDC机房来说，UPS系统是其电源系统建设的唯一选择，加上随着IDC技术的高速发展，UPS系统与IDC技术的兼容性也变得越来越好，但是UPS电源系统仍存在一些未能解决的问题。
例如由于UPS系统故障而导致的通信网络瘫痪事故时有发生，从而带给通信系统运营商以及各位用户重大的精神影响和经济损失。
目前UPS系统的问题主要有：效率较低、稳定性和可靠性差、维护难度大以及建设成本高等。
另外，现时很多机房都没有专人负责监测设备状况，所以往往设备发生故障，从发生到被发现时间就会比较长。
240V高压直流电源系统240V高压直流电源系统跟其他电源系统相比，可靠性高、技术成熟、转换效率高、维护操作简易以及可扩容能力强等优势，因此目前的IDC机房供电系统发展中，逐渐出现了UPS系统由高压直流电源系统所取代的趋势。
连载20:通信用高压直流(HVDC)供电技术
连载20：通信用高压直流(HVDC)供电技术中国电信集团公司电源技术支撑中心【摘要】文章主要介绍了高压直流供电技术的工作原理、主要特点和优势,提出了利用高压直流供电技术节能应用时应注意的事项和适用的条件和场合,并提供了实际使用的案例.【期刊名称】《广东通信技术》【年(卷),期】2010(030)001【总页数】5页(P55-59)【关键词】通信240V高压直流;供电技术【作者】中国电信集团公司电源技术支撑中心【作者单位】【正文语种】中文1 概述目前中国电信及其它运营商IDC的服务器设备都是交流输入电源，即220V，50Hz的单相交流电源。
传统的服务器设备的电源系统是交流UPS系统。
交流UPS系统存在负荷率低、转换效率低及不可维护性的缺点，不仅成为通信电源维护的难点，也同时浪费大量电能。
高压直流供电技术是有效的解决办法。
2 工作原理2.1 传统UPS供电2.1.1 工作原理交流UPS系统一般由整流器、逆变器、蓄电池和静态开关等组成。
市电正常时，市电交流电源经整流器变换为直流电供给逆变器，同时给蓄电池充电，逆变器将直流电变换为交流电供给负载。
在停电的时候，蓄电池放出电能，通过逆变器变换为交流电，供给负载。
为了提高设备供电的可靠性，通常采取了多台UPS冗余并机的方式，如1＋1系统。
根据客户的重要性，一般分为两种供电方式，一种是单套（N+1）UPS系统，如图1，这种供电方式比较普遍，广泛用于各种IDC机房。
图1 单套（N+1）UPS供电系统一种是两套（N＋1）UPS系统并联冗余供电系统，如图2，这种供电方式适用于一些高端客户，但前提是服务器必须具有两个电源，可以两路输入。
图2 两套（N+1）UPS供电系统2.1.2 存在问题众所周知，交流电之所以叫交流电，是因为其电压方向、幅值每时每刻都在变化。
当采用多台UPS并机输出，就必须保证并机的每台机输出的相位、频率、幅值相同。
为了在有需要切旁路的时候能做到不间断供电，就必须保持对市电的相位、频率、幅值的跟踪，市电受大范围的影响，其各种参数总会在一定范围内波动，因此UPS系统也在不断的调整输出参数。
240V高压直流供电技术交流
380~400V
公
有 限
司
380~400V 380V 320V 300V** 380V 380V 380V 240V** 336V** 200~290V 290~400V 250~360V
Legrand (比利时)
* 统计至2010年年初
Delta Confidential
中
中国移动(中国) ** 标称电压
达
｜ 台
司
有 限
公
份
股
达
电 通
中
30
Delta Confidential
集 团
空开:
230Vac/16A (良信NDM1A-C63）
分断元件
测试条件:395V/120A
通道1 通道2
–空开两端电压(200V/格) –空开电流(50A/格)
通道3 –空开功率(20KW/格)
拉弧时间：>403.5mS 能量：>4.508KJ 空开持续拉弧，经人 为干预后才消失
电 通
多
不可直接并接
股
极性、电压、相位、频率相同
份
可在直流侧直接并接
公
少 可行性大 ……
少 可行性大 ……
少 可行性大 ……
中
达
可行性小 ……
14
Delta Confidential
背景与发展
公司/组织
TGG (美国) EPRI (美国) NTT (日本) 富士通、NEC、日立(日本) Korea Telecom (韩国)
15
达
中国电信(中国)
电 通
France Telecom (法国)
股
ETSI (欧洲)
份
｜ 台
240V高压直流供电系统的应用
障进行判断 、 查找和处 理 ， 保障通信安全及人身安全。
２ ． ４ 采用直流型断路器及双极开关 、 在一 ４ ８ ｖ 直流 电源暴统 中 ． 我们在工程上 经常发 生使用交流 型开 关 的情况 。由于 ４ ８ Ｖ电压 比较低 ， 灭弧相对容易 ， 所 以使 用交流型 开 关没有太大 问题 。但是对 于 ２ ４ ０ Ｖ的直流 系统而言 。 其电压高 ， 灭 弧会 困难很 多 ． 因此决不能将交流 犁断路器用在直流 电路 上 ． 要选用专 门 针对 直流设计 的直流型断路器。 另外 ． ２ ４ ０ Ｖ高压直流系统的输 出正负极均未接地 ． 并且 直流电压 高． 单极的断路器往往达不到 这个 电压等级 的要 求 ． 因此两极都应 安 装 开关 ， 通过采用双极开关来 分担分断电弧 电压 。 ２ ． ５ 统一 系统未端负载的接线标准 我们在设计设备机架 内部配 电时应考虑 高直流的正负极与 Ｉ Ｔ设 备Ｌ 、 Ｎ电源线之间的对应关 系。虽然从理论说 ， 直流系统的正负极和 Ｉ Ｔ 设 备的 Ｌ 、 Ｎ极无需严格 的采 用某种 对应关 系 ， 但 是 ，从管理的规 范、 运行的安全及维护 的方便 等方 面考虑 ． 我们 工程建设应该统 一遵 循《 通信用 ２ ４ ０ Ｖ直流供 电系统技术要求》 的建议 ： 直流 输 出“ 正” 极． 对 应于 设备 输入 电 源线 的“ Ｎ ” 端， 直 流输 出 “ 负” 极对应于设备输入 电源线 的“ Ｌ ” 端． 设备输入 电源线 的“ 地” 端与 系统保护地 可靠连接 ２ ． ６ 寻求必要 的技术支持 高压直流电源系统做为一种前沿的电源应用新技术 ． 目前 尚未在 国内广泛建设使用 ， 无论是运营商 、 设计院还是施 工单位 ， 均对高压直 流电源系统缺乏足够 的建设经验 在方案编制阶段 ． 必须确保工程建 设方案的可行性 ， 为工程的顺利实施打下坚实的基础 。
高压直流输电技术在电力系统中的应用
高压直流输电技术在电力系统中的应用随着社会的不断发展，现代电力系统正逐渐由传统的交流输电逐步向高压直流输电转移。
高压直流输电技术具有如下几个特点：输电损失小、占地面积小、可靠性高、控制精度高等优点，在电力系统中具有重要的应用价值。
一、高压直流输电技术的历史发展高压直流输电技术起源于20世纪30年代，当时是为了满足长距离电力输送而研究出来的一种新型的输电技术。
40年代后期，瑞典、美国、日本等国家已经开始了高压直流输电技术的实际应用。
目前，国际上的主要高压直流输电项目有北欧-德国连接线、亚洲超级换流站、巴西Belomonte变电站等。
二、高压直流输电技术在电力系统中的优点1、输电损失小高压直流输电技术的输电损失比交流输电技术低，因为高压直流输电的直流电阻比交流输电的电阻小，所以输电损失也就相应的减少了。
2、占地面积小高压直流输电技术需要的大面积土地比交流输电技术小，因为高压直流输电的输电塔比交流输电的输电塔矮且密度高。
3、可靠性高高压直流输电技术的可靠性比交流输电技术高，因为高压直流输电技术的线路长度可达2000公里左右，而交流输电技术的线路长度只有800公里左右。
4、控制精度高在高压直流输电技术中，可以采用功率调节、电压调节、频率调节、电流调节等多种方式来实现控制，控制精度高，因此实现了电力系统的电压稳定和电网频率稳定。
三、高压直流输电技术在电力系统中的应用高压直流输电技术已成为电力系统的又一项重要成果，广泛应用于大型电力系统、新能源开发和智能电网等领域。
以下是高压直流输电技术在电力系统中的应用举例：1、超级换流站超级换流站（SCS）是指一种特殊的高压直流（HVDC）变电站，可以采用多级换流阀技术，使得两个直流电网得以交流。
SCS可以实现不同的电力系统之间的大规模交流，增加了电力系统的互联性和灵活性。
2、跨境输电跨境输电是指跨越国界的电力输送，可以有效地降低电力系统的成本和碳足迹。
高压直流输电技术可以在跨国间输送电能，大大增加国家之间的电力交换和普及率。
2019-7-15240V直流电源技术应用分析2ppt课件
UPS供电与高压直流供电〔HVDC〕表示
UPS电源
整流器 逆变器 静态开关
～－
－～
服务器电源
整流器
变换器
～ － PFC － －
服务器 主板
直流电源 整流器 ～－
服务器电源
整流器
变换器
ＵＰＳ供电系统－维护、扩容难度大
UPS建设成本高 在线扩容风险巨大 扩容涉及到频率、电压、相序、相位、波形 等问题 UPS维护难度大 制造商产品更新换代使得扩容不可能，使得 单台故障时没有设备替换
240V直流供电技术的优点
1、供电可靠性大大提升； 2、可维护性强； 3、节能效果显著从改造的UPS系统安装计
～ － PFC － －
服务器 主板
UPS供电系统劣势
能耗高： 可靠性低： 维护难度大： 初期建设成本大
ＵＰＳ供电系统－能耗高
单机效率一般在60－70％ 并机冗余系统一般在40-50% (环流） 发展过程平均使用效率只有20－30％
ＵＰＳ供电系统－可靠性低
并机系统复杂 不可备份的系统单点故障点 多 同步并机板、静态开关、输出切换开关
量表测试结果显示，每套系统节能10源自-20%及以上； 4、建设投资节省。通过投资比较，采用 240V直流供电系统比新建“1+1〞UPS系统 投资将会减少20%-30%。
可用性能比较分析 《数据中心UPS供电系统的设计与应用>张
广明高工
高压直流技术应用分析
1、高压直流与UPS的区别以及各自的优缺点； 2、高压直流在通信行业应用情况； 3、高压直流在通信行业应用前景； 4、如何应对有些不支持高压直流的通信设备
240V高压直流电源系统在通信工程中的设计应用
240V高压直流电源系统在通信工程中的设计应用240V高压直流电源系统在通信工程中的设计应用摘要通信用240V高压直流电源系统在可靠性、转换效率等方面较传统的交流UPS系统有更大的优势，其经济效益和社会效益显著，虽然尚未有后端IT设备厂商宣布支持通信用240V高压直流电源，但高压直流电源技术早已被通信运营商所接受，目前正在广泛推广使用中。
本文结合工程设计案例，对高压直流供电系统工程设计中应注意的问题展开探讨。
关键词高压直流；建设；标准；节能减排2010年底，我院接到某地运营商委托的为某区政府新1个IDC机房的建设任务。
根据调研得悉，新IDC机房定位为该区政府办公OA 网和教育网的数据中心，该IDC机房作为该区社会信息网络化的坚实后盾，客户就供电系统的稳定性及可扩展性提出较高的要求。
根据现场勘察及调研，该新IDC机房终期规划能安装30个设备机架，本期工程将安装10个机架及设备。
每个设备机架的用电按照电流16A/220V （3.52KV A）规划，则本期工程需为该IDC机房新建一套电源系统，在初期提供3.52KV A×10=35.2KV A的电源容量，并且该电源系统要能满足IDC远期用电3.52KV A×30=105.6KV A的需求。
1电源系统建设方案的选择1）UPS电源系统。
长久以来，在IDC机房的电源系统建设中UPS 系统是我们的唯一选择，随着IDC业务迅猛的发展，越来越多的UPS 系统上线运行，但UPS系统存在的弊端却一直无法解决。
近年来，UPS系统故障造成的通信阻断事故频繁发生，给客户、运营商甚至社会造成重大的经济损失和负面影响。
UPS系统存在的弊端主要如下：系统可靠性差、效率低、初期建设成本高、维护难度大等。
并且现在很多使用UPS的机房为无人值守机房，一但发生故障，恢复时间较长，影响大。
2）高压直流电源系统。
众所周知，高压直流电源系统有着生产技术成熟、可靠性高、维护操作简易、转换效率高、在线扩容简单等优点，在IDC机房供电领域，通信业界一直在探讨采用高压直流系统来代替UPS系统。
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通信用 240V 高压直流(HVDC)供电系统技术应用指导意见V 2.1（报批稿）2010 年 7 月目录1概述 (3)1.1基本概况 (3)1.2技术特点 (7)1.3适用范围 (9)1.4应用目标 (9)2规范性引用文件 (9)3术语和定义 (10)4规划设计要求 (13)4.1使用环境条件 (13)4.2系统标准电压 (13)4.3系统组成 (14)4.4系统容量配置 (15)4.5蓄电池组配置 (15)4.6系统采用悬浮方式供电 (16)4.7保护接地方式 (17)4.8直流配电 (17)4.9末端设备机架配电及控制方式 (19)5系统设备技术要求 (19)5.1系统总体技术要求 (19)5.2保护功能要求 (21)5.3告警性能要求 (22)5.4防雷性能要求 (22)5.5安全性能要求 (22)5.6系统电磁兼容性要求 (24)5.7系统音响噪声要求 (24)5.8可靠性指标要求 (24)5.9有效使用年限要求 (24)5.10监控模块功能要求 (25)5.11整流模块功能要求 (26)5.12交流配电功能要求 (27)5.13直流总输出屏要求 (27)5.14机房直流配电屏要求 (27)5.15直流电源列柜要求 (28)5.16设备外观与结构要求 (29)5.17包装与标志 (29)6 IT 设备对 HVDC 的适应性要求 (29)7工程管理及验收、割接要求 (30)7.1系统设备安装基本原则 (30)7.2系统设备安装要求 (30)7.3工程验收测试项目和要求 (30)8运行维护要求 (31)8.1IT 设备对直流电源供电适应性的确认 (31)8.2IT 设备送电应按下列顺序和要求操作 (31)8.3IT 设备下电应按下列顺序和要求操作 (32)8.4IT 设备发生故障时应按下列要求操作 (32)8.5安全操作要求 (32)8.6绝缘监察装置检查 (33)8.7日常巡视检查项目 (33)附录 A：IT 设备对高压直流供电的适应性要求 (34)附录 B：IT 设备上电前对直流电源供电适应性的测试方法 (35)附录 C：IT 设备不能正常启动者不能正常工作处理方法 (36)附录 D：IT 设备和数据设备供电电源的过渡建议 (37)附录 E：导线颜色及截面积的相关规定 (39)附录 F：通信用240V（HVDC）适用设备（部分） (41)通信用 240V 高压直流(HVDC)供电系统技术应用指导意见1概述1.1基本概况1、交流 UPS 供电存在的问题随着通信网络和业务需求的不断发展，通信设备对电源安全供电要求也越来越高。
长期以来，使用交流电源的通信设备均由交流 UPS 供电，但 UPS 电源系统存在着单点故障点的问题始终没有地得到很好解决，因 UPS 电源系统而造成整局瘫痪的恶性通信事故屡屡发生，给通信维护部门带来了严峻的考验。
与传统的供电方式比较，在通信网络系统设备中采用交流 UPS 系统供电，主要存在一下弊端：（1）可靠性低UPS 交流电源系统，就单台设备而言，通过冗余技术可以使其UPS 设备本身的可靠性大为提高，但就整个 UPS 供电系统而言，有很多不可备份的系统单点故障点，比如同步并机板、静态开关、输出切换开关等，这些单点故障点，都可能导致整个通信系统“掉电”瘫痪。
即使采用相对可靠的串联热备份系统，切换电路的单点故障也容易造成整个通信网络系统“掉电”瘫痪。
尤其是瞬间过载的容错能力差，一旦 UPS 主机过载保护切换到备机，备机由于瞬间浪涌也同时过载保护自动切换到旁路。
对于过去有人值守的机房可以立即人工处理，但现在普遍采用机房无人值守，一旦发生故障，恢复时间较长，危害很大。
（2）维护、扩容难度大随着通信技术的不断发展，数据通信逐渐成为主体已经成为不争的事实。
在网的程控交换必然逐步退网，数据业务比重逐步增大。
按照现在的设备供电模式，会有大量的新的UPS 系统投入运行，也会有大量的在用UPS 系统扩容改造。
由于UPS 扩容涉及到电源的频率、电压、相序、相位、波形等问题，不像直流电源系统扩容只关注电压一个参数，所以每一次 UPS 在线扩容都是一次巨大的风险操作，甚至可能因为 UPS 制造商产品更新换代使得 UPS 扩容不可能，使得 UPS 单台故障时没有设备替换。
按照现在的运行状态和维护模式，发生巨大灾难的“掉电”事件将频频引发。
（3）能耗高由于 UPS 中采用了逆变器，所以功率因数低，效率低。
正常情况下单机效率一般在60～70％。
为保证 IT 设备用电的安全可靠性，目前通信用 UPS 电源系统，均配置在线式串联热备份或 N+1 并机冗余模式；在 N+1 并机冗余模式中，由于交流电源振幅、频率、相位等参数严格要求同步，使得并机冗余模式控制系统复杂，随着 N 数值的增大，系统可靠性大大降低，所以最常见的配置为 1+1 并机冗余系统或 2+1 并机冗余系统，这就使得系统效率进一步降低，一般在 40-50%，实际使用中业务的发展是一个渐进的过程，兼顾到建设周期和业务发展规划，使得平均使用效率只有 20－30％。
这个能耗指标在过去通信业务以语音业务为主、数据业务比重很小的时代，IT 设备耗能的绝对值很小，UPS 系统效率低下往往被人们忽视。
而目前正处在数据业务迅猛发展的形势，数据业务将渐渐变为主流业务，IT 设备的能耗越来越被引起重视，显然，这种低效率是无法忍受的。
2、高压直流(HVDC)替代交流 UPS 给 IT 设备供电的原理和优势现时 IT 设备（计算机及其外设）机内电源普遍采用高频开关电源技术。
在市电的入口处都有一个整流桥。
交流电压通过整流桥，变成直流电压。
也就是说，IT 设备内部最终提供到元器件级的都是直流电源。
图 1-1 是计算机内 ATX 开关电源的原理框图。
图 1-1 计算机内 ATX 开关电源的原理框图实际上，是可以直接使用直流电源输出的直流电流从原来的交流入口处直接接入用户设备供电，不必对原设备进行任何改动。
如图 2-5 所示。
图 1-2 ATX 中的“市电侧整流滤波”电路可以通过直流电的示意图从电子电路原理上分析，只要在设备电源的交流输入端没有串联电容或互感式电感线圈的隔离，都可以通过直流电。
由此可知，上述 IT 设备中绝大部分是可以采用同电压等级的直流电源替代交流电源供电进行工作的。
图 1-3 交流 UPS 向计算机供电的原理电路框图传统的交流 UPS 是 AC-DC-AC 模式，它有两个变换环节：一是整流滤波(AC-DC)环节，二是逆变(DC-AC)环节。
图 2-6 中的左侧虚线框内所示的电路为传统交流 UPS，它包括整流器、蓄电池和逆变器；图右侧虚线框内所示的电路，为计算机中的 ATX 开关电源，它包括抗干扰电路、市电侧整流滤波电路和 DC/DC 变换电路。
图左侧的传统交流 UPS 电路中，市电 220V 交流电压经过无任何升、降压功能的桥式整流器，整流成直流电向蓄电池进行浮充电，蓄电池上的直流电再经过逆变器逆变成 220V 工频交流电压向计算机供电。
图右侧的计算机 ATX开关电源中，“市电侧整流滤波电路”再将 220V 工频交流电压整流成直流电，而后再由 ATX 中的 DC/DC 变换器将直流电压变换成±12V，±5V 和 3.3V 的直流电压向计算机供电。
由图2-6 可以看出，左侧交流UPS 中的整流器输出与右侧ATX 中“市电侧整流滤波电路”的输出都是直流电压。
这就说明逆变器将蓄电池的直流电再逆变成220V 交流电是多余的。
因此可以将 UPS 中的逆变器去掉，并直接将蓄电池的直流电通过计算机中 ATX 的“市电侧整流滤波电路”向计算机供电，成为直流供电。
图 1-4 交流 UPS 和高压直流(HVDC)结构比较采用高压直流(HVDC)替代交流 UPS 给 IT 设备供电，有着明显的优势优势，如表 1-1 所列。
表1-1 高压直流(HVDC)与传统交流 UPS 的比较3、中国电信高压直流供电试验情况为了从根本上解决通信设备交流供电可用性不高的困局，中国电信江苏省公司大胆地开展了高压直流供电系统应用的尝试，从在网实际试用的规模和广泛性来说，均已经走到业界的前列，达到了国内乃至国外领先的水平。
2007 年 10 月开始，中国电信盐城分公司率先开始高压直流供电试验，从办公 PC 机逐步扩展到服务器、网络设备（二层交换机、三层交换机、光纤交换机、防火墙等）、磁盘阵列、小型机、营业厅票据打印机等 600 多台，基本覆盖了整个盐城分公司通信网络使用的所有交流用电设备。
从 2008 年 6 月份起，盐城分公司逐步使用高压直流供电替代 UPS 系统供电，目前已实现了全本地网不再新建和使用 UPS 系统供电。
所用的高压直流系统最长使用时间 2 年多，目前所有系统运行稳定。
解决了原来 UPS 系统故障频发、系统阻断问题。
中国电信江苏省公司将高压直流系统的应用列为创新项目，积极鼓励，大力支持。
在盐城分公司试点的基础上，认真总结经验。
2008 年发布了《通信设备高压直流供电安装设计规范》，2009 年起草了《高压直流维护规范 V1.0》，2010 年 6 月起草《通信用 240V 直流开关电源系统技术规范书（招标）》对高压直流设备进行入围招标。
从 2009 年初开始，面向全省扩大试点。
扎实稳步地逐步推广。
2009 年 9 月，中国电信江苏省公司网运部专门发文明确，“在整治改中积极采用节能高效的电源、空调设备，大力推进各项节能新技术的应用。
对于 100KVA 及以下需更换或扩容的 UPS 设备，原则上不再购买新的 UPS 设备，而以高压直流设备替换”。
具体措施包括：原有机房通信设备采用 UPS 系统供电的，仍继续使用，原 UPS 系统原则上不再考虑扩容。
如通信系统扩容或设备更新，对新扩容或更新的设备应优先考虑采用高压直流供电；新建 IDC、IT 主机类机房以及数据设备机房优先考虑采用高压直流供电系统，从 2009 年开始逐步停止采购新的 UPS 设备；对核心网络、企业信息化平台、重要客户 IT 设备等仍采用 UPS 系统供电的，如现有UPS 系统存在使用年限长、负荷重、故障率高、供电可靠性差等问题，从保障通信安全、兼顾设备利旧的角度考虑，结合今年的电源安全隐患整治工作及节能减排工作，采用高压直流系统建立可靠的备份供电系统。
目前，中国电信江苏省公司范围内已经有十几个本地网、约计几十套高压直流系统在线运行，取得了良好的成效。
3、高压直流供电的推广应用由于高压直流系统比UPS系统结构简单，生产技术更成熟，从根本上克服了UPS系统供电存在的单点故障，系统安全性能大大提高，维护操作方法得到简化，倍受电信运营商和设备制造商的高度关注。