01通信电源系统组成

第1章通信电源系统组成1.1通信系统对供电的要求1.2通信电源的基本分类1.3通信电源系统的组成通信电源系统组成方框图1.1通信系统对供电的要求总体要求：我们可以将通信设备对通信电源的基本要求归纳为：1、可靠；2、稳定；3、小型智能；4、高效率。•1．可靠这里的可靠，指通信电源不发生故障停电或不瞬间中断。可靠性是通信设备对通信电源最基本的要求。设计方面：其一，尽量采用可靠的市电来源，包括采用两路高压供电；其二，是交流和直流供电都应有相应的优良的备用设备，如自启动油机发电机组（甚至能自动切换市电、油机电），蓄电池组等，对由交流供电的通信设备应采用交流不间断电源（UPS）。维护方面：操作使用准确无误，经常检修分析，做到防患于未然，确保可靠供电。电源可靠性分类：a类：保证供电，不允许断电；b类：允许短时间断电；c类：允许断电；2．稳定各种通信设备都要求电源电压稳定，不能超过允许的变化范围。对于直流供电电源来说：稳定还包括电源中的脉动杂单要低于允许值，也不允许有电压瞬变，否则会严重影响通信设备的正常工作。对于交流供电电源来说：稳定还包括电源频率的稳定和应具有良好的正弦波形，防止波形畸变和频率的变化影响通信设备的正常工作。对输入交流电源电压稳定要求：±15%，±10%对输入交流电源频率稳定要求：50±2Hz对输入直流电源电压稳定要求：例:-40v～+57v3．小型智能随着集成电路、计算机技术的飞速发展和应用，通信设备正越来越小型化，集成化，为了适应通信设备的发展以及电源集中监控技术的推广，电源设备也正在向小型化、集成化、智能化方向发展。4．高效率随着通信设备容量的日益增加，以及大量通信用空调的使用，通信局站用电负荷不断增大。为了节约能源、降低生产成本，必须设法提高电源设备的效率。采用分散供电方式则可节约大量的线路能量损耗。还应采用集中监控、无人值守方式。1.2通信电源的基本分类1.2.1基础电源(一次电源)通信局(站)的基础电源分为交流基础电源和直流基础电源两大类。1.交流基础电源市电、备用油机发电机组(含移动电站)、通信逆变器(或UPS)提供的低压交流电源，称为通信局(站)的交流基础电源。2.直流基础电源为各类通信设备、通信逆变器和直流变换器提供直流电压的电源，称为直流基础电源。通信局(站)直流基础电源的额定电压为-48V。该直流基础电源的电池组通常由24只铅蓄电池组成，充电过程中，电池组电压将在-51.6V～-55V之间变化。放电过程中，电池组电压将低于-48V额定电压，考虑到通信局(站)内部直流馈电线的压降，所以通信机房每个机架的直流输入电压允许变化范围为-40V～-57V。-48V直流基础电源输出端的各种杂音电压为：电话衡重杂音电压：≤2mV(300~3400Hz)峰—峰值杂音电压：≤200mV宽频杂音电压：≤100mV(3.4~150kHz)≤30mV(150kHz~30MHz)离散频率杂音电压：≤5mV(3.4~150kHz)≤3mV(150~200kHz)≤2mV(200~500kHz)≤1mV(500kHz~30MHz)1.2.2机架电源(二次电源)由于微电子技术的发展，各种专用集成电路在通信设备中大量应用。这些集成电路通常需要由+3.3V、+5V、+12V等低压电源供电。如果这些电压都由整流器和蓄电池组供给，那么就需要多种规格的蓄电池组和整流器。这样不仅增加了电源设备的费用，而且也大大增加了维护工作量。1.3通信电源系统的组成1.3.1集中供电方式电源系统的组成采用集中供电方式时，电源系统的组成如图1-1所示。该系统由交流供电系统、直流供电系统、接地系统组成。采用集中供电方式时电源系统的组成变电站市电市电油机转换屏低压配电屏备用发电机组移动电站监控接地交流配电屏AC380V(b)整流器AC380V(b)直流配电屏蓄电池不间断电源设备通信用空调AC220/380V(b)DC/DCDC/ACDC－48V(a)(a)(a)机架电源通信设备AC220/380V(a)保证建筑负荷一般建筑负荷AC220/380V(c)220/380V(b)a——不间断b——可短时间中断c——允许中断1.交流供电系统通信电源的交流供电系统包括变电站、油机发电机、通信逆变器和交流不间断电源(UPS)。电信局一般都由高压电网供电。为了提高供电可靠性，重要通信枢纽应从两个变电站引入两路高压电源，一路主用，另一路备用。电信局内通常都设有降压变电室。室内装有高压、低压配电屏和降压变压器。通过这些设备，把高压电源(一般为10kV)变为低压电源(三相380V)，供给整流设备和照明设备。在高层通信大楼中，为了缩短低压供电线路，降压变电站可设在主楼内。此时，电力变压器应选用干式变压器，配电设备中的高压开关应选室内高压真空断路器。•为了不间断供电，电信局内一般都配有自动油机发电机组。当市电中断后，油机发电机自动起动。由于市电比油机发电机更经济，所以，通信设备一般都应由市电供电。•市电和油机发电机的转换由低压交流配电屏完成。低压交流配电屏还可将低压交流电分别送到整流器、照明设备和空调装置。为了确保通信电源不中断、无瞬变，近年来在某些通信系统中已采用交流不间断电源。这种电源由蓄电池、整流器、逆变器和静态开关等部分组成。交流供电系统还应给通信局(站)内一般建筑负荷和保证建筑负荷供电。变电站和备用发电机组构成的交流供电系统一般都采用集中供电方式。大中型通信枢纽交流供电系统线路如图1-2所示。在该系统中，除了保证当前负荷供电外，还考虑了给扩容负荷的供电。大中型通信枢纽交流供电系统线路图C级负荷通信机房正常照明消防系统设备通信机房保证照明B级负荷C级负荷(A)(A)(A)建筑设备集中电力室设备层设备单元通信设备(通信电源设备、通信机房空调设备)初期负荷ATSATSATSATSG～自动柴油发电机组(自备应急电源)10kV市电电源(1)(正常工作电源)10kV市电电源(2)(正常工作电源)集中电力室设备层设备单元通信设备(通信电源设备、通信机房空调设备)ATSATS集中电力室设备层设备单元通信设备(通信电源设备、通信机房空调设备)ATSATSG～自动柴油发电机组(自备应急电源)发展负荷2.直流供电系统直流供电系统由整流器、蓄电池、直流变换器(DC/DC)和直流配电屏等部分组成。整流器的交流电源由交流配电屏引入，整流器的输出端通过直流配电屏与蓄电池和负载连接。并联浮充供电方式的原理结构如图1-3所示。整流器与蓄电池并联后对通信设备供电。并联浮充供电方式整流器～蓄电池负载3.接地系统为了提高通信质量、确保通信设备与人身的安全，通信电源的交流和直流供电系统都必须有良好的接地装置。1)交流接地电信局一般都由三相交流电源供电。为了避免因三相负载不平衡而使各相电压差别过大，三相电源的中性点(如三相变压器和三相交流发电机的中性点)都应当直接接地。2)直流接地在直流供电系统中，由于通信设备的需要，蓄电池组的正极必须接地。这种接地通常称为直流工作接地。此外，在直流供电系统中，还常常埋设一组供测量用的测量接地装置。3)保护接地和防雷接地为了避免电源设备的金属外壳因绝缘损坏而带电，与带电部分绝缘的金属外壳必须直接接地。这种接地称为保护接地。保护接地的接地电阻应不大于10Ω。4)联合接地各类通信设备的交流工作接地、直流工作接地、保护接地及防雷接地共用一组接地体的接地方式，称为联合接地方式。这种接地方式具有良好的防雷和抗干扰作用。联合接地方式由接地体、接地引入线、接地汇集线和接地线4部分组成，如图1-4所示。联合接地方式电源设备无线设备总配线架传输设备交换设备水平接地分汇集线水平接地分汇集线垂直接地总汇集线接地体(地网)接地引入线建筑钢筋避雷针天线1.3.2分散供电方式电源系统的组成分散供电方式电源系统组成框图如图1-5所示。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。分散供电方式电源系统的组成通信用空调AC380V(b)不间断电源设备AC220/380V(a)AC380V(b)整流器直流配电屏蓄电池DC－48V(a)通信设备市电备用发电机组移动电站监控接地交流配电屏AC380V(b)整流器直流配电屏蓄电池AC220/380V(b)DC－48V(a)通信设备保证建筑负荷一般建筑负荷AC220/380V(c)AC220/380V(b)a——不间断b——可短时间中断c——允许中断市电油机转换屏低压配电屏交流配电屏交流配电屏其他直流供电系统通信用空调AC220/380V(b)通信设备变电站1.3.3混合供电方式电源系统的组成光缆无人值守中继站和微波无人值守中继站，通常采用交流市电与太阳能电源(或风力发电机)组成的混合供电方式。采用混合供电方式的电源系统由太阳能电源、风力发电机、低压市电、蓄电池组、整流配电设备和移动电站等部分组成，如图1-6所示。混合供电方式电源系统的组成220/380V市电监控接地DC-12V(DC-48V)AC220/380(b)a——不间断b——可短时间中断通信设备交流稳压器油机发电机移动电站交流配电屏(a)整流器风力发电机太阳电池方阵直流控制屏保证负荷其他负荷(a)(a)DC-12V(DC-48V)由4组太阳能电池方阵，高频开关整流器，交、直流配电和工业控制器等部分组成的光缆无人值守中继站混合供电系统如图1-7所示。智能光缆无人值守中继站的供电系统市电交流配电～＝～＝～＝……控制器通信信号RS-485RS-232本地声光告警工作状态自动巡检显示ⅠⅡⅢⅣ直流负载VD1VD5蓄电池整流器太阳电池方阵直流配电1.3.4一体化供电方式电源系统的组成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蓄电池组装在机架的下部。目前光接入网单元(ONU)和移动通信机站都采用这种供电方式。户外型ONU一体化供电系统如图1-8所示。户外型一体化供电系统AC配电AC220VAC/DCAC/DC整流模块一次电源DC配电＋－备用电池半导体空调DC/ACDC/DC直流变换器二次电源通信设备振铃电源油机发电机组