课件(通信电源系统)

1、20212021年年7 7月月 通信电源系统 2 3 2、通信电源系统质量指标 3、通信电源系统的组成 目录目录 1、通信电源系统的基本要求 4、通信电源技术发展趋势 4 通信电源系统的基本要求？通信电源系统的基本要求？ 5 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

2、统要在各个环 节多重备份，保证供电可靠。 一、一、可靠性高可靠性高 6 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、二、稳定性高稳定性高 7 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、三、效率高效率高 8 现

3、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、四、模块化模块化 9 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、五、能实现集中监控能实现集中监控 10 现在各种通信设备的日益集成

4、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、六、小型化小型化 11 2、通信电源系统质量指标 3、通信电源系统的组成 目录目录 1、通信电源系统的基本要求 4、通信电源技术发展趋势 12 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。 13 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：合下表要求： 一、直流电源供电的质量指标一、直流电源供电的

5、质量指标 标准电压标准电压 (V)(V) 通信设备受通信设备受 电端子上电压电端子上电压 变动范围变动范围(V) 杂音电压杂音电压(mv) 供电回供电回 路全程最大路全程最大 允许压降允许压降(V) 衡重杂音峰-峰值宽频杂音 （有效值） -48-40-572 400mv 0300Hz 100mv 3.4150kHz 30mv 150kHz30MHZ 3 -24-19-2922.6 24+19+2922.6 注：-48V电压的离散频率杂音电压允许值：（有效值） 1. 3.4kHz150kHz，5mv有效值； 2. 150kHz200kHz，3mv有效值； 3. 200kHz500kHz，2mv有

6、效值； 4. 500kHz30MHz，1mv有效值。 注：此项针对带尾电池的-24V电源供电系统。 14 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，或列要求，或温升不超过温升不超过50。 一、直流电源供电的质量指标一、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。 15 1.交流市电电源供电标准应符合下表要求：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二、交流电源供电的质量指标 标称电压标称电压 （V） 受电端子上电受电端子上电 压变动范围（压变动范围（

7、V） 频率标称频率标称 值（值（HZ） 频率变动范频率变动范 围（围（HZ） 功率因数功率因数 100kVA以下100kVA以上 220187242 （-15%10%） 5020.850.90 3803234185020.850.90 2.交流油机电源供电标准应符合下表要求：交流油机电源供电标准应符合下表要求： 标称电压标称电压 （V） 受电端子上电压受电端子上电压 变动范围（变动范围（V） 频率标称值频率标称值 （HZ） 频率变动范围频率变动范围 （HZ） 功率因数功率因数(是否是否 没有此项指标没有此项指标) 220209231 （-5%5%） 5010.8 3803613995010.8

8、 3.三相供电电压不平衡度不大于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，电压波形正弦畸变率不大 于于5。 16 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三、防雷接地的质量指标 通信局（站）类型通信局（站）类型接地电阻值（接地电阻值（ ） 综合楼、国际局、汇接局、关口局、万门以上交换局、2000路以上 长话局 1 2000门以上1万门以下的交换局、2000路以下长话局 3 2000门以下模块局及接入网点、光缆端站、载波增音站、卫星地球 站、微波枢纽站、移动通信基

9、站 5（对于年雷暴日小于20天地区的基站，接地电阻 可小于10） 微波中继站、光缆中继站、小型地球站10 微波无源中继站20（当土壤电阻率大时，可到30） 17 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、环境噪声要求四、环境噪声要求 类别类别区域区域昼间（昼间（dB）夜间（夜间（dB） 0疗养区、高级别墅和 宾馆区 5040 1居住、文教机关区5545 2居住、商业、工业混 杂区 6050 3工业区6555 4交通干线道路两侧区7055 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

10、。 18 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。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：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五、市电供电的可靠性分类和指标 不可用时间可用时间 不可用时间 市电不可用度100 分类分类不可用度不可用度停电次数（次停电次数（次/年）年） 停电时长（小时停电时长（小时/ 次）次） 一类供电6.810-4120.5 二类供电310-2426 三类供电510-2548 四类供电510-2

11、有季节性长时间停电或无市电可用 19 六、通信局站电源系统的供电等级和指标六、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。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：电源供电的可靠性分类和指标如下表： 不可用时间可用时间 不可用时间 电源系统不可用度100 等级等级不可用度不可用度 停电次数停电次数 （次（次/系统年）系统年） 停电时长停电时长 （小时（小时/次）次） 适用范围适用范围 A510-70.010.5 省会城市和大区中心枢纽的长途、网间关口

12、、HSTP、数 据节点，传输一级干线 B110-60.051 本地网枢纽的长途、网间关口、LSTP、数据节点，传输 二级干线，15万门市话，有非常重要的大用户 C510-60.12 县区级枢纽，1万门以下的市话、远端模块局，有数据专 用UPS系统的局站，有重要大用户 D145000门以下的市话、远端模块局，有重要用户 E581000门以下的模块局、接入网点 F1212300门以下的接入网点农村乡镇站点 G1212偏远区域的接入网点 20 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

13、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510-7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 510-6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。 21 2、通信电源系统质量指标 3、通信电源系统的组成 目录目录 1、通信电源系统的基本要求 4、通信电源技术

14、发展趋势 22 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。 23 交流供电系统交流供电系统 高压柜高压柜变压器变压器低压柜低压柜 24 发电机组发电机组 25 直流供电系统直流供电系统 交流柜交流柜整流柜整流柜直流柜直流柜 监控 模块 整流 模块 高频开关电源 蓄电池组 26 交流不间断电源交流不间断电源-UPS-UPS 27 机房专用空调机房专用空调 28

15、 通信电源系统组成通信电源系统组成 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 29 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

16、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 30 一、集中供电方式电源系统一、集中供电方式电源系统 31 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

17、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 32 二、分散供电方式电源系统二、分散供电方式电源系统 33 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

18、电方式电源系统三、混合供电方式电源系统 调 压 器 交 流 配 电 屏 整 流 器 太 阳 电 池 方 阵 直 流 配 电 屏 蓄 电 池 通信设备 保 证 负 荷 其 他 负 荷 移 动 电 站 监 控 接 地 （ a） 不 间 断 （ b ） 可 短 时 间 中 断 220/38 0V 市 电 A C 2 20/38 0V （ b ） A C 2 20/38 0V （ b ） D C 48V （ D C 24V ） （ a） D C 48V （ D C 24V ） （ a） 34 四、一体化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，

19、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通信电源系统的构成-动画演示动画演示 36 2、通信电源系统质量指标 3、通信电源系统的组成 目录目录 1、通信电源系统的基本要求 4、通信电源技术发展趋势 37 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，

20、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。 38 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 （M

21、CT）、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

22、高产品可靠性，220Vac工作的通信电源一般能够工作在 120290Vac，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 39 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 40 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