运营商核心通信电源系统原理

蓄电池是作为通信系统供电的最后一道保证,是维持正常 通信的最后一道屏障
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开关电源蓄电池系统
电池类型：2V 开关电源蓄电池系统： 每组24个单体串联 2组并联 浮充电压：2.23伏－2.27伏／单体（25℃) 均充电压：2.33伏－2.37伏／单体（25℃) 电压需依照环境温度的变化，而作相应调整。
交流电：电压、电流大小和方向随时间不断变化 三相电字母表示—— A、B、C、N、GND（或U、V、W、N
311 220
u
最大值
有效值
ωt
＋
π
－
2π
T
单相正弦交流
、GND）
相电压——火线与中线间电压（220VAC） 线电压——两火线之间的电压（380VAC) 交流电压表、电流表的刻度为有效值
i
直流电：大小和方向不随时间而变化，恒 定不变
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开关电源蓄电池系统
均充工作: 56.4V 为了均衡电池组中各个电池的端压、比 重所进行的充电，以定电流和定时间的 方式对电池充电，充电较快。 均充电压与浮充相比要大。 它能保证在相对较短的时间内使放过电 的电池能充足电，使蓄电池达到满容量 的状态，同时在这个电压下又不会对蓄 电池造成过充电，从而使充电对蓄电池 造成损坏达到最低程度。
蓄电池工作方式： 浮充工作 均充工作 电池放电工作
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开关电源蓄电池系统
浮充工作：53.5V.是指电池与负载并联，处于备用 状态，由充电设备同时给电池与负载供电的过程。 浮充时的电压叫浮充电压。
当电池处于充满状态时，充电器不会停止充 电，仍会提供恒定的浮充电压与很小浮充电 流供给电池，因为，一旦充电器停止充电， 电池会自然地释放电能，所以利用浮充的方 式 在直流电源系统中，蓄电池采用全浮充工作方式。 在市电正常时，蓄电池与整流器并联运行，蓄电池 自放电引起的容量损失便在全浮充过程被补足，这 时，蓄电池组起平滑滤波作用。因为电池组对交流 成分有旁路作用，从而保证了负载设备对电压的要 求。在市电中断或整流器发生故障时，由蓄电池单 独向负荷供电，以确保通讯
通信电源重要性
通信电源通常被称为通信的
“心脏”，在通信局（站）中， 具有无可比拟的重要地位。
把通信电源比喻为人体中的心脏，把流向各种通信设备 的电流比喻成人体血管中流动的血液，是非常形象的
通信系统对电源的要求
通信设备对电源系统的一般要求：
（1）高可靠性。必须保证连续供电，不能有任何的中断。 （2）高稳定性。通信设备都有一定的电压变化范围，不能超
交流 配电屏 （380V）
直流 配电屏 (48V) 有高阻 低阻区分
蓄百度文库池组I
蓄电池组II
1）交流配电屏：主要负责市电输入切换，防雷等。 2）整流屏部分:主要作用是把交流电源转换为直流电源。 3）蓄电池部分:主要负责在市电断电后向负载供电。 4）直流配电部分:主要负责电源的配出和电源的保护
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分立开关电源：
的电压或电流。
三相交 流
u
U0
I
0
直流电 交换，传输，基站等通信设备采用直流供电。
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直流供电系统
整流 交流AC 逆变
交 流 配 电 屏 通 信 设 备
直流DC
整 流 屏
直 流 配 电 屏
蓄 电 池 组
蓄 电 池 组
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直流供电系统
监控模块 整流模块 整流模块 整流模块 整流模块 整流模块 整流模块
·
· · · 反弹电压 ·
43.2V
·
时 间 10m 30m 1H 3H 5H 7H 9H 11H
图1
蓄电池放电曲线
从图1可以看出，在放电初期电池端电压下降是比较快的。在放电10分钟，电 压下降到53.0V；大约半小时后，电池端电压降至49V左右；1小时后降至48V。 蓄电池在48V时，放电时间最长，大约要持续7到8小时；8小时后，蓄电池端 电压开始下降，下降速度比较快。降至43.2V时系统直流断路器断开，以便保 护蓄电池，此时蓄电池端电压会有所上升，上升值约为5V左右
通信电源系统由高压配电、变压器、柴油发电机组、整流器、交、 直流配电屏、UPS电源、蓄电池组、变换器和通信设备配电屏组成。
DC -48V 10KV市电 高 (a)
压 配 电
变压器
380V 低 380V
压 配 电 屏
交 (b) 流 配 电 屏
-48V 直 流 整流器 配 -48V 电 屏 蓄电池 (b)
通信电源基础
传送网络维护室 陈永富
通信电源概述
通信电源系统是对通信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。
主要由高压供电系统、变压器系统、低压供电
系统、备用发电系统、不间断电源系统、直流 系统、空调系统、接地防雷系统以及动力环境 监控系统等多个子系统组成。
通信电源系统组成
通信系统常见的为，交流：380V，220V，110V，直流： 48V，24V，12V，2V，
通信电源使用安全
2.1、人身安全
人体电阻约为1700欧姆，人体的摆脱电流约为30mA，人体安全电压在50V以下； 接触低压设备，可能发生触电，常发生的低压触电为：单相触电、两相触电； 防止触电事故方法：1、带证上岗，验电后操作；2、避免接触安全带电设备； 2.2、设备安全 常见低压设备故障：短路、过载、雷击，均可造成通信电源负载掉电，严重
监控模块：
整流器： 交流配电柜
整流架 直流配电柜
分立开关电源
监控模块
整流模块
整流模块——核心，AC/DC
交流配电——分配交流电 直流配电——分配直流电 监控模块——监测、管理
交流配电 柜
直流配 电柜
直流配电单元
监控模块 整流模块
交流配电单元
组合开关电源
模块外观
整流模块功能：AC-DC 变换、提供24V/48V直流输出
影响通信设备业务；
短路的预防：提高电源设备的绝缘水平，防止设备间的短路；操作维护注意正负极、 火线、火零的距离，防止人为操作造成短路；
过载的预防：对电源使用进行容量预警管理，加电或扩容前进行周密的容量计算；
雷击的预防：按照维护规范造好防雷和接地系统的建设、维护；
直流供电系统
电源按性质分交流电、直流电两种。
极性为何是负电源（也就是正极接地）？
正极接地主要是为了防止电极的腐蚀。电话局蓄电池组-48V或-24V是正极接地， 其原因是减少由于继电器或电缆金属外皮绝缘不良时产生的电蚀作用，使继电器和电 缆金属外皮受到损坏。因为在电蚀时，金属离子在化学反应下是由正极向负极移动的。 继电器线圈和铁芯之间的绝缘不良，就有小电流流过，电池组负极接地时，线圈的导 线有可能蚀断。反之，如电池组正极接地，虽然铁芯也会受到电蚀，但线圈的导线不 会腐蚀，铁芯的质量较大，不会招致可察觉的后果。正极接地也可以使外线电缆的芯 线在绝缘不良时免受腐蚀。（注：隐含条件是继电器铁芯接地
通信电源系统方框图
通信电源重要性
1、通信电源向通信设备提供直流电或交流电的电 能源通信电源是通信设备的重要组成部分，是 保证通信畅通的基础。 2、通信电源系统和设备稳定、可靠地运行和优质 供电是保证通信网络正常运行的重要条件。 3、通信电源的瞬间中断都有可能造成整个通信系 统的中断和瘫痪，造成难以估计的损失
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UPS系统
1 为什么要使用UPS？
不至造成数据丢夭、硬件损坏、控制误动、传输误码率降低等不良后果。
为了保护重要设备（网络、服务器、计算机)免受断电及市电电网中存在干扰的影响，
2 什么是UPS？
UPS是英文Uninterruptable Power System的缩写，中文名叫不间断电源。 UPS是连接在负载和市电之间一种电源设备，它的功能是保证向负载提供持续不间断 高质量的交流电源。 原理： AC-DC-AC，输出的交流电更干净
DC/DC DC/AC
通 (a) 信 设 备
(a)
变电站
AC 380V 380V
AC 380/220V (b)
UPS电源 通信用空调
(b) (c)
AC 380/220V (a)
柴油发电机 动力与环境监控
AC 380/220V AC 380/220V
保证建筑负荷 一般建筑负荷
（a）不间断
（b）可短时间中断 （c）允许中断
100A
50A
25A
监控模块功能：检测、控制、告警、保护、通讯、电池管理。
开关电源系统
电压等级： -48V：交换，传输，接入网电源 。 +24V：部分基站电源（爱立信） 系统结构： 分立机柜和组合电源； 工作方式： 48V：浮充53.5V，均充56.4V 24V: 浮充27V，均充28V.
目前高频开关整流器在技术上已相当成熟， 由于具有小型、轻量、高效、高功率因数和 高可靠性等优点，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 相结合组成智能型电源设备。 交 流 屏 整 流 屏 直 流 屏
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蓄电池
储存电能的一种设备，将充电时得到的电能转化为化 学能储蓄起来，又能及时将化学能转变为电能。
电池立放
电池卧放
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蓄电池原理
目前常用阀控式密封铅酸蓄电池（VLRA)。
PbQ2+2H2SO4+Pb 放电PbSO4+2H2O+PbSO4
(+) (-) 充电 (+) (-)
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蓄电池作用
蓄电池在通信系统中的作用和地位: 1、平滑滤波 市电正常时，虽然蓄电池不担负向通信设备供电的主要任务，但它与供电主 要设备——整流器并联运行，能改善整流器的供电质量。 2、储能设备 当市电异常或在整流器不工作的情况下，由蓄电池单独供电，担负起对全部 负载供电的任务，起到备用作用。 直流通信设备供电是从交流配电屏引入交流进入整流器进行整流，整流器 的输出端直流通过直流配电屏与蓄电池和负载连接。 整流器输出与蓄电池 并联后对通信设备供电，如果没配蓄电池，交流电中断时，整流器无直流 输出，直流供电的通信设备供电中断。
出。另外，通信设备对电压波动、杂音电压、瞬变电压等非常 敏感。
（3）小型、高效率 效率高意味着热损耗低，功率密度大。有利于节能、 减小站地面积、减少其它方面的投资。
通信电源使用安全
1、高压部分使用安全 高压一般指1KV以上电压。 1.1、保持与高压设备距离大于安全距离； 1.2、在高压设备工作、巡检、操作等必须严格遵守《电业安 全工作规程》，执行工作票制度，严格按照工作票流程操作； 1.3、严禁无证人员靠近、操作、维护高压设备 2、低压部分使用安全 低压一般指1KV以下的低压，
3 UPS的主要作用是什么？
市电故障时，通过电池放电和逆变器输出，维持继续向负载供电。用于保证供电的 连续性，可以等效为一台发电机。 市电正常时，UPS是一个具有稳频稳压功能的高性能滤波器。保证向负载提供无动
静态干扰的纯正弦波的高品质交流电源
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UPS 系统组成 UPS ：小、中、大功率系列
•小功率UPS设备 ，主要用于大客户 及小型计算机房、 小容量需求通信机 房、办公等场合
1)电池放电后自动进入均衡工作状态，提高系统电压充电，加快蓄电 池的充电速度； (2)全浮充运行6个月电池组防止出现落后电池，为了迫使各单体电池 的特性均衡，保持端压内阻一致性，自动进入均充工作状态.
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开关电源蓄电池系统
电池放电工作
图1 蓄电池放电曲线
V 53.5V 50.0V 49.0V 48V
监 控 模 块 整 流 模 块
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开关电源系统
1、为什么是-48V? 2、为什么标称-48V电源而实际使用-53.5V
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1、为什么是-48V?
首先，电压为什么是48V？
使用-48V电源是历史原因造成的。使用最早的通讯网是电话网，话机是由电讯局 供电的，选48V是在当时的条件下尽可能提高用户到端局的距离（36V是安全电压，超 过太多不安全）。后来为了兼容早期设备、降低成本考虑，局端通讯设备还是用-48V 电源。 顺便提一下，-48V 电源系统只是我国和大部分国家采用的通信电源标准，并非所 有国家都使用这个标准，例如俄罗斯会使用-60V 的电源系统，还有某些国家使用-24V 的电源系统。市电的标准在世界范围内也是不同的，例如我国和欧洲等采用220V的市 电系统，美国、日本等是110V 的市电 。
•中等功率UPS 设备，主要用 于部分本地网 中等容量需求 通信机房
•模块化UPS设 备，用于前期负 荷较小随IT设备 增加逐步增加负 荷的场合
•大容量UPS设备应用于 大的IT机房、IDC机房等
UPS系统组成
UPS系统由整流器、逆变器、蓄电池、静态开关等组成。
整流模块（AC/DC）和逆变器（DC/AC）都为能量变换装置，蓄电池为储 能装置。除此还有间接向负载提供市电电源（或备用电源）的旁路装置。