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基站电源配套勘察设计2020/4/242基站电源勘察设计第四章基站电源的设计第一章通信电源系统概述第二章通信电源系统基础知识第三章基站电源的勘查gcidesign3电源专业工程设计是通信工程设计的重要组成分,电源为通信设备提供工作所需的能量。电源包含交流供电系统、-48V直流电源系统，还包括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。通信电源系统概述4通信电源系统概述通信设备对电源系统的基本要求:1可靠性高：如果通信局电源故障，将影响整个通信系统的运行。2稳定性高：通信设备都有要求电源电压稳定，不允许超过容许的变化范围。3效率高：整流模块转换效率高，即电源设备自耗要小。4模块化：自由组合扩容互为备用.可以提高安全系数,模块化有两方面的含义:其一是功率器件的模块化,其二是电源单元的模块化。5能实现智能监控：动力机房的维护工作通过远程监测与控制来完成。电源本身要有监控功能，并配有标准通信接口与网管监控连接。6自动化,智能化：电源能进行电池自动管理，故障自诊断，故障自动报警等，自备发电机应能自动开启和自动关闭。7小型化：电源设备也相应的小型化，以便将电源、蓄电池随小型通信设备布置在同一个机房，而不需要专门的电池室。5基站电源勘察设计第四章基站电源的设计第一章通信电源系统概述第二章通信电源系统基础知识第三章基站电源的勘查gcidesign6电力系统由发电机、配电设备、变压器、电力线路、用电设备等构成的一个发电、供电、用电的统一体。电源等级：10kv、380v、220v（交流）,－48v、＋24v（直流）.电气设备泛指发电、变电、配电和直接用电的设备。诸如：变压器、配电线路、电动机、电器、电气测量仪表、电气保护装置以及电气用具等。过载保护电源设备有规定的负载能力，超过额定的负载即为过载。过载保护指电源设备在负载超载时进行的自我保护。过压保护电气设备在正常运行时，所承受的电压为其相应的额定电压。但由于各种原因，可能出现暂时电压升高现象，破坏电气设备的绝缘，这种对绝缘有危险的电压升高称为过电压。当输入或输出电压超过安全范围时，电源设备自动进行断开输入或保护输出的动作就叫作过压保护。电源设计基础概念7电缆：由芯线（导电部分）、外加绝缘层和保护层三部分组成浮充和均充:指蓄电池的两种充电状态一次下电,二次下电一次下电分路连接基站设备,当电池放电到一定程度时需切断与基站设备的连接,来保证传输设备的供电;二次下电分路连接传输设备,当电池放电更深一步,电压降到一定程度时切断对传输设备的供电,以保护电池.一般地,基站一次下电的电压为-46v到-47v,二次下电的电压为-44v;可用度指一年内正常用电时间占全年时间的百分比，例如可用度为9.9999%,表示每年的故障时间为32秒。不可用度：指一年内故障时间占全年时间的百分比。高可用度的通信电源有四个关键的要素：可靠性、功能性、可维护性及故障容限几个重要概念8电源专业空调专业交流系统直流系统专用空调中央空调通信用电：UPS、一般通信电、专用空调电源非通信用电：照明、插座、中央空调通信用电：-48V、-24V直流电源通信机房使用办公室使用通信电源专业构成9市电2自备电源S设备1设备3设备2设备4油机开关2联络开关3变压器1发电机组变压器2市电1通信枢纽大楼配电系统10•市电类别：市电类别月停电次数每次故障时间供电回路1≤1≤0.5h独立可靠两路2≤3.5≤6h可靠一路3≤4.5≤8h一路4经常昼夜停电、供电无保证一路通信局市电引入类别11主要分以下几点：•基站电源系统的结构•基站电源设备介绍基站通信电源基础知识12一个完整的基站电源系统主要由市电电源系统/(高压供电系统及变压器系统)、备用发电系统、直流系统、后备电源系统、地线系统等组成。没有市电电源的地区，还需要采用太阳能、风能等作为能源，同样进行适当的电力变换和调节，最后得到通信设备所需要的电源。基站电源系统的结构基站供电系统的组成如下图：13基站电源系统的结构从基站供电系统的组成图可见，基站电源设备主要包括防雷箱、交流配电箱、组合开关电源、蓄电池组、备用油机及基站接地排等。14接地系统接地系统由大地,接地体,地线排及接地配线组成.它是通信电源系统的重要组成部分，它不仅直接影响通信的质量和电源系统的正常运行，还起到保护人身安全和设备安全的作用。基站内的各设备均需要进行接地,具体的包括有直流工作接地,防雷接地及保护接地.保护接地:将通信设备的金属外壳和电缆金属护套等部分接地，以减小电磁感应，保持一个稳定的电位，达到屏蔽的目的，减小杂音的干扰。机房内具有金属外壳的设备都应该做保护接地。防雷接地:是将防雷器或防雷装置的PE端子接地,主要为了避免由于雷电等原因产生的过电压而危及人身和击毁设备，应装设地线，让雷电流尽快地入地。基站电源系统的结构15直流工作接地:是指在AC／DC电源内(或配电屏内)，输出直流48V总接线排的正极接地。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。基站电源系统的结构基站工作地,保护地及防雷地采用联合接地的方式.161、浪涌抑制器：浪涌保护器，也叫信号防雷保护器，是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置。当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时，浪涌保护器能在极短的时间内导通分流，从而避免浪涌对回路中其他设备的损害。浪涌保护装置的选型依据：防雷装置能否有效地对通讯设备起到应有的保护作用，关键因素有二个，一是对雷击浪涌电流的承受和泄放能力；二是反应时间。浪涌电流的泄放能力，主要指浪涌抑制器的通流容量。最大通流容量即是指浪涌保护器不发生实质性破坏，每线（或每模块）能通过规定次数、规定波形雷电波的最大电流值。雷击为大能量、高频率放电，这就要求浪涌抑制器要有极快的反应速度，否则浪涌抑制器未及反应，浪涌已进入设备造成通讯设备损坏。我们要根据实际情况选择合适通流容量、反应速度的浪涌保护器。基站电源设备介绍17一般采用四级防雷保护。（1）第一级防雷——低压电力电缆防雷保护（2）第二级防雷——交流屏内防雷保护（3）第三级防雷——整流器防雷保护（4）第四级防雷——直流电源线防雷保护低压供电系统的防雷电力变压器高、低侧都应装避雷器，如图所示。基站电源设备介绍18防雷箱：能反应防雷箱的品牌、型号及容量。基站电源设备介绍防雷箱19基站电源设备介绍上图左侧为交流配电箱,右侧为浪涌抑制器2、交流配电箱交流配电箱是基站的交流供电设备，为基站内所有交流用电设备提供三相或单相交流输出分路。具体包括开关电源、空调、照明、插座等。一般安装方式为壁挂，通常具备市电油机转换开关。20基站电源设备介绍交流配电箱内部结构示意图：示意图(1)示意图(2)213、基站开关电源开关电源是基站内的重要的交直流电转换设备，它将380V/220V交流电整流成(DC)－48V，为基站主设备及传输设备供电，同时为基站蓄电池充电。基站开关电源内含交流配电单元、整流器、直流配电单元及电源监控单元。基站电源设备介绍22电池分流器控制及监测交流地至负载交流输入机柜保护地系统工作地蓄电池组第二级电涌保护第三级电涌保护整流模块母排母排基站电源设备介绍基站开关电源立面图：23基站电源设备介绍开关电源的外观图：监控模块监控模块整流模块24基站电源设备介绍交流配电单元：将市电接入,经过切换送入系统,交流电经分配单元分配后,提供给开关整流器交流配电25基站电源设备介绍直流配电单元：完成直流的分配和备用电池组接入.开关整流器输出采用并联方式,整流器的输出经汇流母排接入直流配电单元,直流配电单元为负载分配不同容量的输出,每组直流输出采用一个直流断路器控制.负载蓄电池26整流器其功能是将由交流配电单元提供的交流电变换成48V或者24V直流电输出到直流配电单元.整流部分的功能由整流模块完成。整流模块外观图基站电源设备介绍由此可读出负载电流27监控单元监控系统采用模块化设计的思想,将系统划分成功能上彼此独立的模块.能够检测组合电源系统各部分的工作状态,并将这些数据进行分析和处理,自动控制整个电源系统的运行.同时通过RS232/RS422/RS485接口将数据送往近端监控终端或远端监控中心,完成三遥功能,实现无人值守.当系统发生故障时,告警指示灯及蜂鸣器发出声光告警信号,电源系统脱离监控单元仍可正常工作,但将失去三遥功能,此时后备蓄电池组将实时处于浮充状态.监控系统具备以下几项功能：1）数据采集及处理功能2）通讯功能提供RS232/RS422/RS485多种通讯接口,可通过MODEM或其它方式实现集中监控,监控单元向后台PC机上报现场数据和状态,接受来自后台PC机的控制指令并加以执行.3）报警管理和保护功能4）蓄电池管理功能5）控制功能基站电源设备介绍28基站电源设备介绍4、蓄电池组蓄电池组在通信系统中的作用(1)在直流供电系统中作用蓄电池与整流器并联组合为浮充供电系统：整流器正常输出时蓄电池荷电待用，可起到平滑滤波的作用，降低整流器输出杂音，提高供电质量；当整流器故障或交流电中断时，蓄电池对负载供电，确保供电不中断。(2)在交流不间断电源系统（UPS）中的作用蓄电池是不可缺少的后备电源，交流输入中断时，逆变器将蓄电池提供的直流电逆变为交流电给负载供电。(3)蓄电池还被用作中小型油机发电机组的起动电源等。29基站电源设备介绍阀控式密封铅酸蓄电池的定义正常使用时保持气密和液密状态，当内部气压超过预定值时，安全阀自动开启，释放气体；当内部气压降低后，安全阀自动闭合使其密封，防止外部空气进入蓄电池内部；在使用寿命期间不用补加电解液和水。VRLA电池的结构组成30(1)浮充、浮充电压①浮充（浮充充电）为补充自放电损失的电量，使蓄电池保持电量充足的连续小电流充电称为浮充电。②浮充电压浮充时所需的充电电压称为浮充电压。③浮充时对整流器状态要求自动稳压状态，其稳压精度达到≤±0.6%。④浮充电压值蓄电池浮充单体电压为2.20～2.27V/只（25℃）。参考值：2.23V/只（25℃）。温度补偿：温度±1℃，浮充电压3～-4mV/只。基站电源设备介绍浮充电压和均衡充电电压31(2)均衡充电电压对大多数蓄电池组，遇到一下情况需进行均衡充电：①电池组内出现电压落后的电池：2V电池浮充电压有两只以上电压低于2.18V/只，12V电池间浮充电压大于0.6V/只。②放电容量超过额定容量的20%。③搁置不用时间超过3个月。④连续浮充时间超过3-6个月。均充电压的设定以及均/浮充转换判据必须遵守蓄电池厂家提供的参数。一般均充电压设定为：2.30-2.35V/单体（25℃）。基站电源设备介绍32基站电源设备介绍蓄电池容量的定义蓄电池放电到终了电压时，蓄电池放出的电量（即放电电流If与放电时间t的乘积）称为蓄电池的容量，用C表示。蓄电池充电率的定义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蓄电池放电率的定义放电率是针对蓄电池放电电流大小而言的。33如果基站采用分布式基带BBU+RRU方式，RRU拉远，这时采用直流远供系统为RRU提供-48V直流电。直流远供系统341、系统组成远供系统有局端模块、远端模块、光电复合缆（或电源线缆）组成。直流远供系统名称主要功能局端模块将-48VDC变换成250V~410VDC直流电源。局端输出端口防雷。远端模块市电出入/直流输入转换。包括3组DC/DC电源转换模块，分别给RRU设备单元供电；远端输入/输出端口防雷、防水机壳，自冷。光电复合缆或电缆信号传输及电源供应。分线盒由局端电源通过一对电缆经分线盒分配三路电源分别经过三个远端电源给RRU设备供电。352、工作原理机房直流-48V电源进入局端模块，通过高效率DC/C变换器将-48V转换为250~410VDC可调的高压直流电（