动力专业通信配电部分教材课件

1、通信电源概述通信电源概述第一节第一节 电源在通信中的地位和组成电源在通信中的地位和组成 通信电源是整个通信设备的重要组成部分，就像人体的心脏一样，电源设备供电的质量及供电的可靠性，将直接影响整个通信及其质量。 通信电源设备和设施主要包括：交流市电引入线路、电力变压器、柴油发电机组、整流器、蓄电池组、直流变换器、逆变器、UPS不间断电源以及各种交直流配电设备等。 通信配电就是把上述的电源设备，组合成一个完整的供电系统，合理地进行控制、分配、输送，满足通信设备的要求。第二节第二节 通信电源的电压种类和标准通信电源的电压种类和标准 在通信局站中，电能的消耗按用途分为生产用电和生活用电两部分。前者包括

2、各种通信设备用电：如交换机、BSC、BTS、数据、计费设备、业务照明等，后者包括水泵、电梯、锅炉、空气调节器、生活照明以及其它非生产性用电。对通信设备的供电，分为直流供电和交流供电两种。 随着通信设备生产日趋程式化，标准统一化，移动通信设备大多采用48V直流电源。有些设备需要高压直流电源，也均由48V直流电源变换而得，为此，在移动通信电源系统中48V直流电源称为基础电源。采用交流电源的电信设备多为数据、小型机、计费设备、无线发信机、卫星通信地面站等。 此外，通风机等具有电动机的设备常采用三相380V交流电源：测试仪表及照明常用单相220V交流电源等等。标准电压通信设备受电端子杂音电压(mV)供

3、电回路全程(V)上电压变动范围(V)衡重杂音峰-峰值宽频杂音（有效值）最大允许压降(V)-48-40-572400mV0300Hz100mV 3.4150kHz30mV 150kHz30MHz3-24-19-2922.624+19+2922.6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：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： 电压变动范围系指在通信设备中，在电源架输入端子上的测量值。而脉动杂音电压是指在电源设备输出端子上测量的等效杂音电压。第三节第三节 通信设备对电源的要求通信设备对电源的要求 为了保证通信可靠、准确、安全、迅速，根据目前通信设备状

4、况，供电电源应满足以下要求：一、保证供电可靠 为保证通信可靠，必须有可靠的电源，电源设备的故障停电或瞬间停电都是不允许的。例如移动用交换局直流电源瞬间停电，将使交换机全部瘫痪，所有通话中断。又如由于电源瞬间停电，造成计费、数据业务中断等。 保证供电可靠，要在设计和维护两方面来实现。其一是要求市电可靠，尽量采用两路供电，一路主用电与一路备用电。其二是交流和直流供电都应有备用设备。从维护方面来说，操作和使用必须正常无误，经常检修预防故障，确保可靠供电。二、保证供电电压稳定 各种通信设备都要求电源电压稳定，不能超出允许的电压变化范围。电源电压过低，通信设备不能正常工作：电源电压过高，会损坏通信设备中

5、的电子元器件。此外，直流电源电压中的脉动杂音电压必须低于允许值，否则，对通信设备及通信质量影响很大。 交流电源应该具有良好的正弦波形，市电的谐波成分应不超过1，而对柴油发电机则要求谐波成分不超过10，否则影响整流器输出稳定度及其它设备的稳定工作。 交流电源电压的变动范围：市电为323V418V（187V242V），柴油发电机则应为361V399V（209V231V）。 交流电源频率的变动范围：市电为50HZ2HZ，柴油发电机则应小于50Hz1HZ。三、要求供电设备小型化 随着集成电路的迅速发展和应用，通信设备向小型化、集成化方向发展，电源装置也必须实现小型化、集成化。此外，为适应移动通信设备的

6、发展，还要求电源装置体积小、重量轻。四、提高电源设备的效率 为了节约电能，必须提高电源设备的效率。在保证供电质量的前提下，要尽量降低设备的费用。近年来，在高层通信大楼中，直流电源开始采用分散供电方案分层供给。这样不仅可以节省大量的馈电线，而且还可以节约大量的电能。第四节第四节 通信电源供电系统方框图通信电源供电系统方框图一、集中供电 传统的供电方式采用集中供电，即供电设备集中和供电负荷集中。采用集中供电方式电源系统组成方框图如图1-1所示。 移动通信用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

7、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。建筑一般负荷是指一般空调、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）宜用10KV高压市电引入，并采用专用降压变压器供电。 程控数字通信设备的供电系统以直流电源为主。直流电源由基础电源和机架电源组成。 基础电源是指

8、整流器、蓄电池监控和配电设备的直流供电系统。机架电源是指交换机上插件电源。交换机上有多块电源插板，有的是直流直流（DC/DC）变换器，它们把基础电压变为适当的电压等级（24，12，5，3）。有的是逆变器（DC/AC），提供多频交流电源。除用户电路直接使用基础电源外，大部分交换机的功能集成元件都用机架电源。1集中供电的优点： 集中供电的优点是：由于整流器、控制屏、变换器、逆变器都集中放置在电力室，各类电压的电池组都集中放置在电池室，因而供电容量大，且无需考虑兼容问题，供电设备的干扰也不会影响通信设备。2集中供电的缺点： 集中供电的缺点为： （1）供电设备集中，体积大，重量重，故电力室和电池室必须

9、建在电信大楼的底层，土建工程大。同时由于负载集中，若出现局部故障，则影响到全局。 （2）电力室至机房的馈电线截面积十分大，且随着不断扩容而增大，造成安装的困难，也消耗铜材太多，且线路压降大。 （3）需在基础电源引出端至负载端装设中间滤波器，否则电磁干扰射频干扰将通过汇流线进入通信设备，影响通信质量。 （4）扩容困难。二、分散供电 分散供电系统是指供电设备独立于其他供电设备的负载，即负荷分散或电池与负载都分散。 1分散供电的类型 （1）在通信机房内设一个集中的电源系统，包括整流设备和蓄电池，向全部通信设备供电。 （2）在通信机房内设多个电源系统（包括整流设备和蓄电池），分别向通信设备供电。 （3

10、）通信设备每个机架内设独立的子电源系统，仅供本机架通信设备使用。2分散供电的优点： 分散供电方式电源系统组成方框图如图12所示。 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。 交流供电系统的组成和要求同上所述。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。优点： （1）占地面积小，节省材料。 （2）节能、降耗。如在分散供电系统中，整流设备采用的高频功率整流模块，控制单元采用微机技术，便可大量节省能耗。（PWM高频整流模块cos1），效率90%以上）。又如集中供电时，从电力机房到通信机房馈电线

11、压降为12V，故电能损耗大，而分散供电，电源设备与通信设备同装一室，故馈电线压降极小。 （3）运行维护费用低。由于电源设备不需要一开始按终期容容量配置，机动灵活，有利于扩容，加之巡视工作量少，所以运行维护费用少。 （4）供电可靠性高。由于采用多个电源系统，因而故障率小，即全局通信瘫痪的概率很小。第五节第五节 通信电源的发展方向通信电源的发展方向一、提高交流供电系统可靠性 传统的通信电源系统以直流供电为主，为了保证不间断供电，必须配备两组很大容量的蓄电池。近年来大量应用的阀控铅酸蓄电池的价格较高，体积和重量也较大。因此，若以直流供电为主，势必造成电源投资很大，同时，电源机房占用面积也很大。 许多

12、先进通信设备对环境温度的要求很高，机房空调设备的供电非常重要，为了确保空调设备正常工作，必须保证交流电源不间断。此外，许多计费设备，显示设备也需要交流电源，采用交流不间断供电后，蓄电池驵的容量可以大幅度降低，蓄电池组的提供供电时间可降到1小时以内。 近年来，交流不间断电源，通信逆变器，交流稳压电源和无人值守油机发电机组的技术水平迅速提高，大大提高了交流供电的可靠性和供电质量，一旦市电中断，几分钟内，油机发电机组即可正常供电，为交流电提供了有力的技术保障。二、实施分散供电 近年来，大型枢纽和高层局（站）内通信设备的容量迅速增加，所需的供电电流大幅度提高，有时需要几千安培，集中供电系统很难满足通信

13、设备的要求。同时，采用集中供电系统时，万一电源出现故障，将造成大范围通信中断，从而造成巨大的经济损失和极大的社会影响。 采用分散供电系统后，可以大大缩短蓄电池与通信设备之间的距离，大幅度减小直流供电系统的损耗。同时，从电力室到各通信机房可采用交流市电供电，线路损耗很小，可以大大提高送电效益。 总之，将大型通信枢纽或高层通信局（站）设备分为几部分，每一部分由容量适当的电源设备供电，不仅能充分发挥电源设备的性能，还能大大减小电源设备故障的影响。同时，能大量节约能源。因此，目前许多国家的通信大楼都采用分散供电方式。三、电源设备与通信设备的一体化 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

14、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酸蓄电池组装在机架的下部。目前光接入阀单元（ONO）和移动通信基站都采用这种供电方式，应当说明，在可靠性较高的通信设备中，都应设置备用整流模块。四、电源设备的少人值守和无人值守 为了确保通信电源系统可靠工作，除了提高通信电源设备的可靠性外，供电系统的日常监控和维护极为重要。电源维护人员必须及时了解各种设备的运行状况和出现的问题，及时采取措施，提高供电可靠性。此外，采用集中监控管理系统，也可大大提高通信电源的现代管理水平。 目前，各种通信设备发展非常迅速，随着无人（少人）值守制

15、度的推行，将实现产品的系列化、标准化，包括组合电源逆变、整流器转换、油机启动、不停电电源全套设备都能实现自动化，满足通信设备的要求。第二章第二章 交流供电系统交流供电系统第一节第一节 交流供电的种类交流供电的种类 根据电信局（站）的不同建设规模及电信设备的供电要求，新型电信电源的交流供电包括如下几种：1.交流市电供电；2.备用油机发电机组或燃气轮发电机组供电，3.交流不间断电源（UPS）设备供电，4.应用风力发电作为交流电源。 电信设备所用的交流电源宜利用市电作为主要电源。根据电信局（站）所在地区的供电条件，线路引入方式及运行状态，可分为四类市电方式：一类供电充分可靠，二类供电比较可靠，三类供

16、电不完全可靠，四类完全不可靠。我们合肥所处一类地区，是从两个稳定可靠的独立的发电厂引入两路供电线，不会因检修而同时停电，事故停电极少。 第二节第二节 交流高压配电系统交流高压配电系统 较大的通信局、长途通信枢钮为保证高质量的稳定市电，一般采用二路10kV级的高压市电引入线，如下图所示。 我国发电厂的发电机组输出额定电压为3.1520kV。为了减少线路能耗、压降，经发电厂中的升压变电所升压至35500kV，再由高压输电线传送到受电区域变电所，降压至610kV，经高压配电线送到用户配电变电所降压至380V低压，供用电设备使用。 我国目前采用的输电标准电压有：35kV、110kV、220kV、330

17、kV、500kV。配电标准电压有6kV、10kV等。 对于电信局(站)中的配电变压器，其一次线圈额定电压即为高压配电网电压，即6kV或10kV。二次线圈额定电压因其供电线路距离较短。一般选400230V，而用电设备受电端电压为380220v。第三节第三节 交流低压配电系统交流低压配电系统一、交流基础电源 经由市电或备用发电机组（含移动电站）提供的低压交流电为通信局(站)用的交流基础电源。 1低压交流电的标称电压为220380伏，三相五线，频率50赫兹。 2使用交流电的通信没备和电源设备供电电压规定如下: 3当市电供电电压不能满足上述规定或通信设备有更高要求时，应采用调压或稳压设备满足电压允许变

18、动范围的要求。 4通信局(站)应根据要求安装无功功率补偿装置。交流供电系统包括变电所供给的高压或低压市电、油机发电机供给的自备交流电源以及由整流器、逆变器和蓄电池组成的交流不停电电源、交流配电屏等部分。二、低压配电 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问断电源(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、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

19、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用户内高压真空断路器。 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，油机发电机自动启动。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。目前使用的交流配电屏已经具有市电、油机电自动转换功能。低压交流配电屏将低压交流电分别送到整流器、照明设备和空调。第四节第四节 功率因数补偿功率因数补偿一、提高功率因数的意义 在三相交流电所接负载中，除白炽灯、电阻电器设备负荷的功率因数接近于1外，其它三相负载如三相交流异步电动机、

20、三相变压器、整流器、架空线路等的功率因数均小于1，特别是在轻载情况下，功率因数更为降低。用电设备功率因数降低后，带来的影响是： 1使供电系统内的电源设备容量不能充分利用。 2增加了电力网中输电线路上的有功功率的损耗。 3功率因数过低，还将使线路的电压损失增大，结果在负荷端的电压就要下降，有时甚至低于容许值，严重影响异步电动机及其他用电设备的正常运行。特别是在用电高峰季节，或通信业务量大时，功率因数低，使输出电压低于允许值，给用电户及通信造成影响或带来损失。二、提高功率因数的方法 1提高自然功率因数的方法 采用降低用电设备所需的无功功率以改善其功率因数的措施，称为提高自然功率因数的方法。 2提高

21、功率因数的补偿法 采用移相电容器（即静电电容器）来补偿用电设备的功率，以提高功率因数的措施，称为提高功率因数的补偿法，在电信企业变电所，通常采用这种补偿方法，用补偿方法提高功率因数须增加新设备，从而增加了设备的投资，此外补偿本身也有功率损耗，所以从整体来看首先应采用提高用电设备的自然功率因数的方法。当功率因数还达不到要求时，再采用补偿。典型基站电源系统图典型基站电源系统图 在基站快速发电接入箱中市电与发电机电的转换是通过四极四极双空开互锁或是四极四极双掷刀闸实现的，需要强调的是：一，四极双空开互锁一定要谨防互锁机构脱落或失去互锁效果，或是空开本身故障导致应急发电机供电时向市电电网反送电，危及电网及电网检修人员的生命安全。选择四极空开就是为了连中性线都与市电电网相隔