课件(通信电源系统).ppt

2019年12月 通信电源系统 目录 通信电源系统的基本要求 一般的通信设备发生故障影响面较小 是局部性的 如果电源系统发生故障 往往会造成整个通信局 通信网络的通信全部中断 对于数字通信设备 电源电压即使有瞬间的中断也不允许 因为在数字程控交换局中 信息存在存储单元中 虽然重要的存储单元都是双重设置的 但若电源中断 两套并行工作的存储器同时丢失信息 则需从磁带 软盘等重新输入程序软件 通信将长时间中断 因此 通信电源系统要在各个环节多重备份 保证供电可靠 一 可靠性高 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 尤其是计算机控制的通信设备 数字电路工作速度高 频带宽 对电压波动 杂音电压 瞬变电压等非常敏感 所以 供电系统必须有很高的稳定性 二 稳定性高 能源是宝贵的 而且通信设备在耗费巨资完成投资后 日常的费用支出中 设备运行成本是一笔很大的开支 尤其随着通信容量的增大 一个母局的各种设备用上百 上千安培直流的用电量已是司空见惯 这时效率问题就特别突出 这就要求电源设备应有较高转换效率 即要求电源设备的自耗要小 三 效率高 现代通信要求通信电源设备采用分立式的模块结构 以便于不断扩容 分段投资 并降低备份成本 不能象习惯上采用的1 1全备用 备份了100 的负载电流 而是要根据容量选择模块数N 配置N 1个模块 即只备份了1 N的负载电流 即可 四 模块化 现代通信运维体制要求动力机房的维护工作通过远程监测与控制来完成 这就要求电源自身具有监控功能 并配有标准通讯接口 以便与后台计算机或与远程维护中心通过传输网络进行通信 交换数据 实现集中监控 从而提高维护的及时性 减小维护工作量和人力投入 提高维护工作的效率 五 能实现集中监控 现在各种通信设备的日益集成化 小型化 这就要求电源设备也相应的小型化 以便将电源设备随其它通信设备布置在同一个机房 便于实现分散供电 六 小型化 目录 通信电源系统是通信网中必不可少的重要组成部分 其供电质量的好坏 直接关系到整个通信网的畅通 为了保证通信网的良好运行 必须使供电质量符合要求 1 直流电源电压变动范围 脉动电压和全程最大允许压降应符合下表要求 一 直流电源供电的质量指标 注 48V电压的离散频率杂音电压允许值 有效值 1 3 4kHz 150kHz 5mv有效值 2 150kHz 200kHz 3mv有效值 3 200kHz 500kHz 2mv有效值 4 500kHz 30MHz 1mv有效值 注 此项针对带尾电池的 24V电源供电系统 2 直流供电回路接头压降 直流配电屏以外的接头 应符合下列要求 或温升不超过50 一 直流电源供电的质量指标 1000A以下 每百安培 5mv 1000A以上 每百安培 3mv 1 交流市电电源供电标准应符合下表要求 二 交流电源供电的质量指标 2 交流油机电源供电标准应符合下表要求 3 三相供电电压不平衡度不大于4 电压波形正弦畸变率不大于5 各类通信局站联合接地装置的接地电阻值应符合下表要求 依据中华人民共和国信息产业部标准YD5079 99通信电源设备安装工程验收规范 三 防雷接地的质量指标 动力系统设备产生的噪声在城市区域内的最大影响应不超过GB3096一93 城市区域环境噪声标准 的规定值 见下表 四 环境噪声要求 注 测量点选在离任一建筑物的距离不小于1m 传声器距地面的垂直距离不小于1 2m处 1 市电供电的可靠性以市电不可用度 停电时长 停电次数作为表征 其中 市电电压 频率不符合通信局站电源系统要求的时间为不可用时间 2 市电供电的可靠性分类和指标如下表 五 市电供电的可靠性分类和指标 六 通信局站电源系统的供电等级和指标 1 通信局站电源系统的供电等级以电源系统的不可用度 停电时长 停电次数作为表征 2 电源供电的可靠性分类和指标如下表 根据 通信局 站 电源系统总技术要求 YD T1051 2000 的规定 不同通信局 站 电源系统的不可用性的要求如下 1 省会城市和大区中心通信枢纽 含国际局 市话汇接局 电报 数据 局 无线局 长途传输一级干线站 市话端局以及特别规定的其他通信局 站 电源系统的不可用性应 5 10 7 相当于6个9 99 99995 的可用性 即每年内电源系统故障时间应 15 8s 平均20年内 电源系统故障的累计时间应 5min 3 县 含县级市 综合局 万门以下市话局 电源系统的不可用性应 5 10 6 相当于5个9 99 9995 的可用性 即每年内电源系统故障时间应 2 6min 平均20年内 电源系统故障的累计时间应 50min 目录 通信电源系统是对通信局 站 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 通信电源系统由交流供电系统 直流供电系统和相应的接地系统 监控系统组成 不同局 站 由不同的电源系统组成 集中供电 分散供电 混合供电是三种比较典型的系统组成方式 各种供电方式的特点 优缺点 交流供电系统 高压柜 变压器 低压柜 发电机组 发动机 发电机 空气开关 散热水箱 发电机结构图 直流供电系统 交流柜 整流柜 直流柜 监控模块 整流模块 高频开关电源 蓄电池组 交流不间断电源 UPS 机房专用空调 通信电源系统组成 10KV入户 380V 380V 380V 变压器 柴油发电机 低压配电 开关电源 UPS 空调 10KV 高压柜 48V 蓄电池组 通信主设备 220V 交流供电系统由专用变电站 市电油机转换屏 低压配电屏 交流配电屏以及备用发电机组组成 移动电站可提供应急用电 直流供电系统由整流设备 蓄电池组和直流配电设备组成 直流供电系统向各种通信设备提供直流电源 不间断电源设备 UPS 对通信设备及其附属设备提供不间断交流电源 交流电源系统还应对通信局 站 提供一般用和保证用的建筑负荷用电 保证建筑负荷是指通信用空调设备 保证照明 消防电梯 消防水泵等 一般建筑负荷是指一般空调 一般照明及其他备用发电机组不保证的负荷 通信用空调 保证照明也可由电力室交流配电屏供电 通信局 站 应设事故照明 事故照明灯具可采用直流照明灯或交流应急灯 通信局 站 一般应采用10KV高压市电引入 并采用专用降压变压器供电 集中供电方式电源系统的组成示意图如图所示 一 集中供电方式电源系统 一 集中供电方式电源系统 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电 交流供电系统的组成和要求与集中供电方式相同 各直流供电系统可分层设置 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 分散供电方式电源系统组成示意图如图所示 二 分散供电方式电源系统 二 分散供电方式电源系统 混合供电方式电源系统的组成如图所示 光缆中继站和微波无人值守中继站 可采用交流电源和太阳电池方阵 或其他能源 相结合的混合供电方式电源系统 该系统由太阳电池方阵 低压市电 蓄电池组 整流及配电设备以及移动电站组成 对微波无人值守中继站 若通信容量较大 不宜采用太阳能供电时 则采用市电与无人值守自动化性能及可靠性高的成套电源设备组成的交流电源系统 三 混合供电方式电源系统 四 一体化供电方式电源系统 一体化供电方式 即通信设备和电源设备组合在同一个机架内 由交流电源供电 电源系统一般由整流 配电 蓄电池组和监控单元组成 一体化供电方式一般用于通信容量较小的局 站 通信电源系统的构成 动画演示 目录 信息业的飞速发展 给电源市场带来了巨大的市场机会和挑战 同时对通信电源提出了一些新的需求 例如 多种物理设备放在一起 有电磁兼容的需求和机房面积和承重的要求 网络设备种类变多使电源的负载变大 负载种类变多 对电源效率和种类有要求 机房和基站数目增多 对电源的可靠性和易维护性提出了更高的要求 以满足无人值守需要 电源工作环境的差异对电源的应用环境也提出了新的需求 如更强电网适应能力 环境适应能力等 户外电源就是这一需求的典型代表 通信电源是整个信息网络的心脏 新的网络需要更可靠的电源 另外 随着运营商的全球化的发展趋势 电源设备也需要满足全球不同市场对产品的特殊要求 随着运营商设备的不断增多 用电量加剧 机房面积紧张等客观因素的存在 对电源产品提出了更高效率 更高功率密度 更宽的使用环境温度的要求 新型高性能器件的不断研发 涌现与应用 例如 绝缘栅双极型晶体管 IGBT 功率场效应晶体管 MOSFET 智能IGBT功率模块 IPM MOS栅控晶闸管 MCT 静电感应晶体管 SIT 超级恢复二极管 无感电容器 无感电阻器 新型磁材料和变压器 EMI滤波器等 这些新型器件的应用极大地提高了通信电源的开关频率 减少了电源外型尺寸 提高了电源的功率密度 在通信电源中 开关技术是提高电源效率的一个重要技术 软开关技术 准谐振技术中的具有代表性的是谐振变换 移相谐振 零开关PWM 零过渡PWM等电路拓扑 随着软开关拓扑理论研究的深入以及应用的普及 大大减少了硬开关模式下电源中功率器件在开通 关断过程中电压下降 上升和电流上升 下降波形交叠产生的损耗和噪声 实现了零电压 零电流开关 降低了损耗 提高了电源系统的效率 为了更好适应环境 提高产品可靠性 220Vac工作的通信电源一般能够工作在120 290Vac 环境适应能力也由传统的45 提高到到60 甚至75 一 更高的效率 更高的功率密度 更宽的使用环境温度 随着网络的日益发展 巨大网络设备需要大量人力 物力投在设备的管理和维护工作中 如 通信设施所处环境越来越复杂 人烟稀少 交通不便都增大了维护的难度 这对电源设备的监控管理提出了新的需求 通信电源监控系统需要对动力系统中状态量和控制量进行监控 还可对电池进行全自动管理 可以直接利用Internet传输控制数据 使维护人员通过Internet进行数据查询 控制等维护工作 利用友好的人机界面 使维护人员能够方便地得到需要的信息 二 网络化智能化的监控管理 数字化技术的发展逐步表现出了传统模拟技术无法实现的优势 如 采用全数字化控制技术 有效地缩小电源体积 降低了成本 大大提高了设备的可靠性和对用户的适应性 整个电源的信号采样 处理 控制 包括电压电流环等 通信等均采用DSP技术 可以获得优化的一致的稳定的控制参数 可以采用更加灵活的控制方式 在各种电压 温度下优化电源的输出 如降额保护 PFC数字控制谐波 利用DSP技术可以实现更简单稳定的通信和均流 可以获得良好的EMC指标 通过减少器件数目 提高模块指标 提高功率密度 消除模拟控制技术的器件离散性和温漂 保证每个模块均达到最优指标 提高了通信电源系统的可靠性 模块智能化程度更高 如灵活的LED报警指示组合 易于使用 维护 三 全数字化控制 安全性是电源设备最重要的指标 考虑到设备复杂的运行环境 电源设备需满足相关的安全 防护 防雷标准 才能保证电源的可靠运行 电源设备需要通过相关的安全认证 如UL CSA VDE CCC等 防雷设计是保证通信电源系统可靠运行的必不可少的环节 对于通信设备而言 雷电过电压来源主要包括感应过电压 雷电侵入波和反击过电压 在一般清况下 通信电源必须采取系统防护 概率防护和多级防护的防雷原则 防潮 防盐雾和防霉菌设计称为三防设计 工程上通常选用耐蚀材料 通过镀 涂或化学处理方法对电子设备的表面覆盖一层金属或非金属保护膜 使之与周围介质隔离 从而达到防护的目的 一般在印制板涂三防漆 在结构上采用密封或半密封形式隔绝外部环境 良好的EMC 电磁兼容性 指标使不同的电子设备能工作在一起