通信系统电源系统基础知识

1、通信系统电源系统基础知识目录TOC o 1-2 h u HYPERLINK l _Toc27789 1 通信电源系统基础 PAGEREF _Toc27789 3 HYPERLINK l _Toc25382 1.1 通信电源发展概述 PAGEREF _Toc25382 3 HYPERLINK l _Toc25679 1.2 通信设备对电源系统的基本要求 PAGEREF _Toc25679 3 HYPERLINK l _Toc30627 1.3 现代通信对电源系统的新要 PAGEREF _Toc30627 4 HYPERLINK l _Toc26667 1.4 通信电源系统的构成 PAGEREF

2、_Toc26667 5 HYPERLINK l _Toc2619 1.5 现代通信电源 PAGEREF _Toc2619 9 HYPERLINK l _Toc12166 1.6 组合通信电源系统结构及功能 PAGEREF _Toc12166 13 HYPERLINK l _Toc10721 2 高低压配电基础知识 PAGEREF _Toc10721 16 HYPERLINK l _Toc5639 2.1 低压配电的基本概念 PAGEREF _Toc5639 16 HYPERLINK l _Toc12833 2.2 低压配电的基本原理 PAGEREF _Toc12833 16 HYPERLINK

3、 l _Toc9634 2.3 低压配电的维护原则 PAGEREF _Toc9634 17 HYPERLINK l _Toc30567 2.4 低压配电的接地形式 PAGEREF _Toc30567 18 HYPERLINK l _Toc12846 2.5 低压配电的导体选择 PAGEREF _Toc12846 20 HYPERLINK l _Toc4805 2.6 低压配电器件选择及工作原理 PAGEREF _Toc4805 22 HYPERLINK l _Toc6828 2.7 低压配电线路的保护（短路保护，过载保护，接地故障保护等） PAGEREF _Toc6828 24 HYPERLI

4、NK l _Toc12454 2.8 当前高压配电基本构成以及负载明细 PAGEREF _Toc12454 26 HYPERLINK l _Toc9624 3 UPS设备 PAGEREF _Toc9624 28 HYPERLINK l _Toc8780 3.1 UPS的工作原理 PAGEREF _Toc8780 28 HYPERLINK l _Toc22789 3.2 UPS基本维护原则 PAGEREF _Toc22789 28 HYPERLINK l _Toc12301 3.3 UPS日常维护的内容以及注意事项 PAGEREF _Toc12301 29 HYPERLINK l _Toc297

5、76 3.4 定期检查UPS设备内部元器件的外观，是否有异常变化 PAGEREF _Toc29776 29 HYPERLINK l _Toc23208 3.5 定期检查 UPS 各主要模块和风扇电机的运行温度 PAGEREF _Toc23208 30 HYPERLINK l _Toc8362 3.6 保持机器清洁，定期清洁散热风口、风扇及滤网 PAGEREF _Toc8362 30 HYPERLINK l _Toc27700 3.7 定期检查并记录 UPS 控制面板中的各项运行参数 PAGEREF _Toc27700 31 HYPERLINK l _Toc22228 3.8 UPS在切换过程中

6、的操作步骤以及应急处理办法 PAGEREF _Toc22228 33 HYPERLINK l _Toc32105 3.9 UPS设备的整流原理 PAGEREF _Toc32105 33 HYPERLINK l _Toc11191 3.10 UPS设备的逆变原理 PAGEREF _Toc11191 34 HYPERLINK l _Toc31322 3.11 UPS设备的产品分类 PAGEREF _Toc31322 34 HYPERLINK l _Toc703 3.12 UPS电池的维护，包括定期巡检，放电测试等 PAGEREF _Toc703 36 HYPERLINK l _Toc18902 3

7、.13 UPS设备的供电方案（单机在线或并机冗余方式） PAGEREF _Toc18902 37 HYPERLINK l _Toc23594 4 蓄电池组 PAGEREF _Toc23594 38 HYPERLINK l _Toc5393 4.1 蓄电池组的类型 PAGEREF _Toc5393 38 HYPERLINK l _Toc26277 4.2 蓄电池的组日常维护与故障处理 PAGEREF _Toc26277 39 HYPERLINK l _Toc22845 4.3 蓄电池组的充放电实验及其重要性 PAGEREF _Toc22845 44 HYPERLINK l _Toc30442 4

8、.4 蓄电池组在配电系统中的作用 PAGEREF _Toc30442 45 HYPERLINK l _Toc31544 4.5 区分UPS电池组与开关电源蓄电池组的不同 PAGEREF _Toc31544 46 HYPERLINK l _Toc23871 4.6 蓄电池组的工作环境，尤其温度对其的影响 PAGEREF _Toc23871 48 HYPERLINK l _Toc5511 4.7 蓄电池均浮充电压要求 PAGEREF _Toc5511 48 HYPERLINK l _Toc4104 4.8 对蓄电池组的容量测试 PAGEREF _Toc4104 48 HYPERLINK l _To

9、c15146 4.9 蓄电池的容量计算，充电限流点 PAGEREF _Toc15146 49 HYPERLINK l _Toc7112 5 开关电源 PAGEREF _Toc7112 50 HYPERLINK l _Toc32271 5.1 开关电源系统的基本工作原理 PAGEREF _Toc32271 50 HYPERLINK l _Toc3140 5.2 开关电源系统的基本组成以及各组成部分的功能 PAGEREF _Toc3140 50 HYPERLINK l _Toc15925 5.3 开关电源的系统的基本维护原则以及注意事项 PAGEREF _Toc15925 60 HYPERLINK

10、 l _Toc24486 5.4 通信局站电源系统的供电等级和指标 PAGEREF _Toc24486 63 HYPERLINK l _Toc11957 5.5 核心机房直流电源系统的供电等级和指标 PAGEREF _Toc11957 64 HYPERLINK l _Toc23507 5.6 分散供电方式的系统组成原理 PAGEREF _Toc23507 65 HYPERLINK l _Toc10318 5.7 混合供电方式的系统组成原理 PAGEREF _Toc10318 65 HYPERLINK l _Toc8013 5.8 一体化供电方式电源的组成原理 PAGEREF _Toc8013

11、65 HYPERLINK l _Toc23854 6 空调 PAGEREF _Toc23854 65 HYPERLINK l _Toc21087 6.1 空调的基本工作原理 PAGEREF _Toc21087 65 HYPERLINK l _Toc24578 6.2 空调的日常维护 PAGEREF _Toc24578 66 HYPERLINK l _Toc16993 7 动环监控系统 PAGEREF _Toc16993 69 HYPERLINK l _Toc16542 7.1 动环监控系统的工作原理 PAGEREF _Toc16542 69 HYPERLINK l _Toc16464 7.2

12、动环监控系统的系统拓扑图 PAGEREF _Toc16464 70 HYPERLINK l _Toc21168 7.3 动环监控系统的网络结构 PAGEREF _Toc21168 72 HYPERLINK l _Toc9498 7.4 动环监控系统硬件 PAGEREF _Toc9498 74 HYPERLINK l _Toc5992 7.5 监控软件组成 PAGEREF _Toc5992 76 HYPERLINK l _Toc12618 7.6 动环监控系统各个采集器的工作原理 PAGEREF _Toc12618 79 HYPERLINK l _Toc18678 7.7 动环监控系统的各软件安

13、装与维护 PAGEREF _Toc18678 81 HYPERLINK l _Toc27373 7.8 动环监控系统的数据库的日常维护与检查 PAGEREF _Toc27373 81 HYPERLINK l _Toc16196 8 变压器部分 PAGEREF _Toc16196 83 HYPERLINK l _Toc29686 8.1 变压器的构成 PAGEREF _Toc29686 83 HYPERLINK l _Toc24425 8.2 变压器的基本工作原理 PAGEREF _Toc24425 83 HYPERLINK l _Toc25705 8.3 变压器的相关技术参数 PAGEREF

14、_Toc25705 84 HYPERLINK l _Toc5011 8.4 绝缘等级 PAGEREF _Toc5011 85 HYPERLINK l _Toc20230 8.5 变压器损耗 PAGEREF _Toc20230 85 HYPERLINK l _Toc30601 8.6 绕制材料 PAGEREF _Toc30601 86 HYPERLINK l _Toc3167 8.7 分类 PAGEREF _Toc3167 86 HYPERLINK l _Toc1520 8.8 判别电源变压器参数 PAGEREF _Toc1520 86 HYPERLINK l _Toc1907 8.9 磁屏蔽

15、PAGEREF _Toc1907 88 HYPERLINK l _Toc13556 9 发电机组 PAGEREF _Toc13556 88 HYPERLINK l _Toc24645 9.1 发电机组的工作原理 PAGEREF _Toc24645 88 HYPERLINK l _Toc9480 9.2 发电机组的日常维护与故障分析 PAGEREF _Toc9480 89 HYPERLINK l _Toc7177 9.3 发电机组的启动电池并进行按照蓄电池的维护原理进行维护 PAGEREF _Toc7177 95 HYPERLINK l _Toc23257 9.4 检查市电油机自动倒换设备 PA

16、GEREF _Toc23257 96 HYPERLINK l _Toc6108 10 燃油发电机 PAGEREF _Toc6108 96 HYPERLINK l _Toc1451 10.1 汽油机工作原理 PAGEREF _Toc1451 96 HYPERLINK l _Toc23078 10.2 汽油机组成 PAGEREF _Toc23078 97 HYPERLINK l _Toc7600 10.3 汽油发电机工作原理 PAGEREF _Toc7600 98 HYPERLINK l _Toc17 10.4 使用操作方法 PAGEREF _Toc17 101通信电源系统基础通信电源发展概述作为

17、通信系统的“心脏”，通信电源在通信局（站）中具有无可比拟的重要地位。它包含的内容非常广泛，不仅包含48V直流组合通信电源系统，而且还包括DC/DC二次模块电源，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，都是以功率电子为基础，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。通信设备需要电源设备提供直流供电。电源的安全、可靠是保证通信系统正常运行的重要条件。通信设备对电源系统的基本要求（1）可靠性高：一般的通信设备发生故障影响面较小，是局部性的。如果电源系统发生直流供电中断故障，则影响几乎是灾难性的，往往会造成整个电信局、通信枢纽的全部通信中断。对于数字

18、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，若电源中断，两套并行工作的存储器同时丢失信息，则信息需从磁带、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。这就包括“多路、多种、多套”的备用电源。在暂还没有条件达到“三多”配置的地方，至少应有后备电池。（2）稳定性高：各种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，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。（3）效率高：能

19、源是宝贵的，电信设备在耗费巨资完成设备投资后，日常的费用支出中，电费是一笔比重很大的开支。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（主要指整流电源）应有较高转换效率，即要求电源设备的自耗要小。现代通信对电源系统的新要1、低压、大电流，多组供电电压需求低压、大电流，多组供电电压需求，功率密度大幅度提升，供电方案和电源应用方案设计呈现出的多样性。2、模块化： 自由组合扩容互为备用提高安全系数，模块化有两方面的含义，其一是指功率器件的模块化，其二是指电源单元的模块化。实际上，由于频率的不断提高，致使引线寄生电感、寄生

20、电容的影响愈加严重，对器件造成更大的应力（表现为过电压、过电流毛刺）。为了提高系统的可靠性，而把相关的部分做成模块。把开关器件的驱动、保护电路也装到功率模块中去，构成了“智能化”功率模块（IPM ），这既缩小了整机的体积，又方便了整机设计和制造。多个独立的模块单元并联工作，采用均流技术，所有模块共同分担负载电流，一旦其中某个模块失效，其它模块再平均分担负载电流。现代电信要求高频开关电源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的全备用（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。3、能实

21、现集中监控：现代电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，并配有标准接通信接口，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。4、自动化、智能化：要求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。5、小型化：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，作为后备电源的蓄电池也应向免维护、全密封、小型化方面发展，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。6、

22、新的供电方式：相应于电源小型化，供电方式应尽可能实行各机房分散供电，设备特别集中时才采用电力室集中供电，大型的高层通信大楼可采用分层供电（即分层集中供电）。集中供电和分散供电各有优点，因条件不同斟酌选用。图1-1是传统电力室配置示意图。图1-1 集中供电系统对于集中供电，电力室的配置包括交流配电设备、整流器、直流配电设备、蓄电池，各机房从电力室直接获得直流电压和其它设备、仪表所使用的交流电压。这种配置有它的优点，例如集中电源于一室、便于专人管理、蓄电池不会污染机房等。但它有一个致命的缺点，即浪费电能、传输损耗大、线缆投资大。因为直流配电后的大容量直流电流由电力室传输到各机房，传输线的微小电阻也

23、会造成很大的压降和功率损耗。对于分散供电，电力室成为单纯交流配电的部分，而将整流器、直流配电和蓄电池组分散装于各机房内。这样将整流器、直流配电、电池化整为零，使它们能够小型化。但这里有个先决条件，蓄电池必须是全密封型的，以免腐蚀性物质的挥发而污染环境、损坏设备（现行的全密封型的电池已经能达到要求了）。分散供电最大的优点是节能。因为从配电电力室到机房的传输线上，原先传输的直流大电流，现在变为传输380V的交流。计算表明，在传输相同功率的情况下，380V交流电流要比48V的直流电流小得多，在传输线上的压降造成的功率损耗只有集中供电的1/491/64。通信电源系统的构成通信电源系统一般由交流供电系统

24、、直流供电系统和接地系统组成，如图1-2所示。1、交流供电系统（1）系统组成通信电源的交流供电系统由高压配电所、降压变压器、油机发电机、UPS和低压配电屏组成。交流供电系统可以有三种交流电源：变电站供给的市电、油机发电机供给的自备交流电、UPS供给的后备交流电。（2）油机发电机：为防止停电时间较长导致电池过放电，电信局一般都配有油机发电机组。当市电中断时，通信设备可由油机发电机组供电。油机分普通油机和自动启动油机。当市电中断时，自动启动油机能自动启动，开始发电。由于市电比油机发电机供电更经济和可靠，所以，在有市电的条件下，通信设备一般都应由市电供电。图1-2通信动力系统的构成（3）UPS：为了

25、确保通信电源不中断、无瞬变，可采用静止型交流不停电电源系统，也称UPS。UPS一般都由蓄电池、整流器、逆变器和静态开关等部分组成。市电正常时，市电和逆变器并联给通信设备提供交流电源，而逆变器是由市电经整流后给它供电。同时，整流器也给蓄电池充电，蓄电池处于并联浮充状态。当市电中断时，蓄电池通过逆变器给通信设备提供交流电源。逆变器和市电的转换由交流静态开关完成。（4）交流配电屏：输入市电，为各路交流负载分配电能。当市电中断或交流电压异常时（过压、欠压和缺相等），低压配电屏能自动发出相应的告警信号。（5）连接方式交流电源备份方式大型通信站交流电源一般都由高压电网供给，自备独立变电设备。而基站设备常常

26、直接租用民用电。为了提高供电可靠性，重要通信枢纽局一般都由两个变电站引入两路高压电源，并且采用专线引入，一路主用，一路备用，然后通过变压设备降压供给各种通信设备和照明设备，另外还要有自备油机发电机，以防不测。一般的局站只从电网引入一路市电，再接入自备油机发电机作为备用。一些小的局站、移动基站只接入一路市电（配足够容量的电池），油机为车载设备。2、直流供电系统（1）系统组成通信设备的直流供电系统由高频开关电源（AC/DC变换器）、蓄电池、DC/DC变换器和直流配电屏等部分组成。（2）整流器：从交流配电屏引入交流电，将交流电整流为直流电压后，输出到直流配电屏与负载及蓄电池连接，为负载供电，给电池充

27、电。（3）蓄电池：交流停电时，向负载提供直流电，是直流系统不间断供电的基础条件。（4）直流配电屏：为不同容量的负载分配电能，当直流供电异常时要产生告警或保护。如熔断器断告警、电池欠压告警、电池过放电保护等。（5）DC-DC变换器：DC/DC变换器将基础电源电压（-48V或+24V）变换为各种直流电压，以满足通信设备内部电路多种不同数值的电压（5V、6V、12V、15V、-24V等）的需要。近年来，由于微电子技术的迅速发展，通信设备已向集成化，数字化方向发展。为了提高供电效率，大多通信设备装有直流变换器，通过这些直流变换器可以将电力室送来的高压直流电变换为所需的低压直流电。另外，通信设备所需的工

28、作电压有许多种，这些电压如果都由整流器和蓄电池供给，那么就需要许多规格的蓄电池和整流器。这样不仅增加了电源设备的费用，也大大增加了维护工作量。为了克服这个缺点，目前大多数通信设备采用DC-DC变换器给内部电路供电。DC-DC变换器能为通信设备的内部电路提供非常稳定的直流电压。在蓄电池电压（DC-DC变换器的输入电压）由于充、放电而在规定范围内变化时，直流变换器的输出电压能自动调整保持输出电压不变。从而使交换机的直流电压适应范围更宽，蓄电池的容量可以得到充分的利用。（6）连接方式直流供电方式蓄电池是直流系统供电不中断的基础条件。根据蓄电池的连接方式，直流供电方式主要采用并联浮充供电方式，尾电池供

29、电方式、硅管降压供电方式等基本不再使用。并联浮充供电方式是将整流器与蓄电池直接并联后对通信设备供电。在市电正常的情况下，整流器一方面给通信设备，一方面又给蓄电池充电，以补充蓄电池因局部放电而失去的电量；当市电中断时，蓄电池单独给通信设备供电，蓄电池处于放电。由于蓄电池通常处于充足电状态，所以市电短期中断时，可以由蓄电池保证不间断供电。若市电中断期过长，应启动油机发电机供电。这是最常用的直流供电方式。采用这种工作方式时，蓄电池还能起一定的滤波作用。但这种供电方式有个缺点在并联浮充工作状态下，电池由于长时间放电导致输出电压可能较低，而充电时均充电压较高，因此负载电压变化范围较大。它适用于工作电压范

30、围宽的交换机。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，通信局站的交流和直流供电系统都必须有良好的接地装置。（1）通信机房的接地系统通信机房的接地系统包括交流接地和直流接地。（2）交流接地交流接地包括：交流工作接地、保护接地、防雷接地。图1-3 通信机房接地系统（3）直流接地直流接地包括：直流工作接地、机壳屏蔽接地。局站的接地系统如图1-3所示。（4）通信电源的接地通信电源的接地包括：交流零线复接地、机架保护接地和屏蔽接地、防雷接地、直流工作地接地。通信电源的接地系统通常采用联合地线的接地方式。联合地线的标准连接方式是将接地体通过汇流条（粗铜缆等）引入电力机房的接地汇流排，防雷地

31、、直流工作地和保护地分别用铜芯电缆连接到接地汇流排上。交流零线复接地可以接入接地汇流排入地，但对于相控设备或电机设备使用较多（谐波严重）的供电系统，或三相严重不平衡的系统，交流复接地最好单独埋设接地体，或从直流工作接地线以外的地方接入地网，以减小交流对直流的污染。以上四种接地一定要可靠，否则不但不能起到相应的作用，甚至可能适得其反，对人身安全、设备安全、设备的正常工作造成威胁。现代通信电源1、开关电源成为现代通信网的主导电源在通信网上运行的电源主要包括三种：线性电源、相控电源、开关电源。传统的相控电源，是将市电直接经过整流滤波提供直流，由改变晶闸管的导通相位角，来控制整流器的输出电压。相控电源

32、所用的变压器是工频变压器，体积庞大。所以，相控电源体积大、效率低、功率因数低，严重污染电网，已逐渐被淘汰。另外一种常用的稳压电源，是通过串联调整管可以连续控制的线性稳压电源，线性电源的功率调整管总是工作在放大区，流过的电流是连续的。由于调整管上损耗较大的功率，所以需要较大功率调整管并装有体积很大的散热器，发热严重，效率很低，一般只用作小功率电源，如设备内部电路的辅助电源。开关电源的功率调整管工作在开关状态，有体积小、效率高、重量轻的优点，可以模块化设计，通常按N+1备份（而相控电源需要1+1备份），组成的系统可靠性高。正是这些优点，开关电源已在通信网中大量取代了相控电源，并得到越来越广泛的应用

33、。2、促成开关电源占据主导地位的关键技术从开关电源的发展看，它最早出现在二十世纪六十年代中期。当时美国研制出了20kHz的DC/DC变换器，这为开关电源的发明创造了条件。七十年代，出现了用高频变换技术的整流器，它不需要50Hz的工频变压器，直接将交流电整流，再逆变为高频交流，再整流滤波变为所需直流电压。八十年代初，英国科学家根据以上的条件和原理，制造出了第一套实用的48V开关电源（Switch Mode Rectifier），被命名作SMR电源。随着器件技术的发展，出现了大功率高压场效应管，它的关断速度大大加快，电荷存储时间大大缩短，从而大大提高了开关管的开关频率。随着电力电子技术和自动控制技

34、术的发展，开关电源的各方面的技术得到了飞速的发展。在各方面的技术进步中，对于开关电源在通信电源中形成主导地位有决定性意义的技术突破有以下四项：（1）均流技术使开关电源可以通过多模块并联组成前所未有的大电流系统和提高系统的可靠性（2）开关线路的发展使开关电源的频率不断提高的同时效率亦提高，并且使每个模块的变换功率也不断增大；（3）功率因数校正技术有效地提高了开关电源的功率因数。在这环保意识不断加强的时代，这是它形成主导地位的关键；（4）智能化给维护工作带来了极大的方便，提高了维护质量，使它倍受人们的青睐。3、功率因数校正技术由于开关电源电路的整流部分使电网的电流波形畸变，谐波含量增大，而使得功率

35、因数降低（不采取任何措施，功率因数只有0.60.7），污染了电网环境。开关电源要大量进入电网，就必须提高功率因数，减轻对电网的污染，以免破坏电网的供电质量。这里介绍提高功率因数的措施。4、采用三相三线制整流因为三相三线制没有中线的整流方式，不存在中线电流（如果有中线，三次谐波在中线上线性叠加，谐波分量很大），这时虽然相电流中间还有一定的谐波电流，但谐波含量大大降低，功率因数可提高到0.86以上。这种供电方式的电路如图1-4所示。图1-4 三相无中线整流电路（1）利用无源功率因数校正技术这一技术是在三相无中线整流方式下，加入一定的电感来把功率因数提高到0.93以上，谐波含量降到10%以下，电路如

36、图1-5所示，适当选择校正的参数，功率因数可达0.94以上。安圣公司生产的100A和200A整流模块采用了这种技术。（2）采用有源功率因数校正技术在输入整流部分加一级功率处理电路，强制流经电感的电流几乎完全跟随输入电压变化（输入电压、电流波形如图1-7所示），无功功率几乎为0，功率因数可达0.99以上，谐波含量可降低到5%以下。图1-6示意了这种方法的电路图。可见采用有源校正后电流谐波含量大减少，已接近正弦波，安圣公司生产的50A整流模块采用了这种技术，功率因数高达0.99。图1-5 无源功率因数校正电路图1-6 有源功率因数校正原理图图1-7 输入电压、电流波形（3）开关电源的智能化技术开关

37、电源系统大量应用了控制技术、计算机技术进行各种异常保护、信号检测、电池自动管理等等。有专门的监控电路板分别对交流配电、直流配电的各参数进行实时监控，能实现交流过、欠压保护、两路市电自动切换、电池过欠压告警、保护等功能；许多开关电源的每个整流模块内都配有CPU，对整流器的工作状态进行监测和控制，如模块输出电压、电流测量、程序控制均浮充转换等。整流模块本身能实现过、欠压保护，输出过压保护等保护功能，并能进行一些故障诊断。电源系统配有监控单元对整个系统进行监控，电池自动管理，作为人机交互界面处理各监控板采集的数据、过滤告警信息、故障诊断，并提供通信口以供后台监控和远程监控。远程监控使维护人员在监控中

38、心同时监视几十台机器，电源有故障会立即回叫中心，监控系统自动呼叫维护人员。这些都大大提高了维护的及时性，减小了维护工作量。这些智能化的措施，使得维护人员面对的不再只是复杂的器件和电路，而是一条条用熟悉的人类语言表达的信息，仿佛面对着的是一个能与自己交流的新生命。总之，这些技术上的进步和使用维护上的方便，使得开关电源在通信电源中逐渐占据主导地位，成为现代通信电源的主流。组合通信电源系统结构及功能一个完整的组合通信电源系统（原理框图如图1-8）包括五个基本组成部分，分别是交流配电单元、整流部分、直流配电单元、蓄电池组、监控系统，下面分别做一介绍。图1-8 组合电源系统原理框图 交流配电单元 交流配

39、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，一部分提供给开关整流器，一部分作为备用输出，供用户使用。另外，在交流断电的情况下，交流配电单元提供一路直流应急照明输出。系统的第二级防雷电路放在交流配电单元中。在交流配电单元中，交流防雷关系到整个电源系统的安全。因此系统的二级防雷器件选用带有遥信触点TT接法的防雷器，防雷器前还应加防雷空开。交流配电单元内应有监控的取样、检测、显示、告警及通信功能。空气开关为交流配电单元的主要器件，应谨慎选用。整流部分 整流部分的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。整流部分包括整流模块和结构部分（机架）。目

40、前国内还有很多相控整流器在运行。这种整流电路用可控硅（晶闸管）作为开关器件，通过移相（改变导通角）来控制输出电压，故称相控整流器。由于相控整流器体积重量大、工作效率低、对电网的污染严重，并产生大量的热辐射和工频噪音等，现在已经逐步被高频开关整流器所替代。高频开关整流器采用MOSFET和IGBT等新一代开关器件，随着电力电子技术的发展，不断有新技术应用在高频开关整流器上。结构方面，整流机架一方面给整流模块一个安装结构上的支撑；另一方面，整流机架有汇流母排，将各个整流模块的直流输出汇接至直流配电单元。直流配电单元直流配电单元完成直流的分配和备用电池组的接入。开关整流器的输出经汇流母排接入直流配电单

41、元，配电单元为负载分配不同容量的输出，可满足不同的需要，后备电池组的输入与开关整流器输出汇流母排并联，以保证开关整流器无输出时，后备电池组能向负载供电。直流配电单元的技术关键在于保证屏内压降的较小值、显示的准确和监控的可靠实现。内部的布局能根据用户的需求不同灵活改变，方便工程开局，上下出线均可。 蓄电池组 通信电源系统中采用整流器和蓄电池组并联冗余供电方式。蓄电池组既为备用电源，又可以吸收高频纹波电流。目前常用的蓄电池为阀控式密封铅酸蓄电池，即VRLA。VRLA由电池槽、极板组、电解液、隔膜、安全阀、引出端子等部分构成。电池的寿命主要决定于充放电循环周期。因为较之传统的开口型电池密封性好、自放

42、电小、寿命长，又被称为“免维护蓄电池”。依照其使用环境可分为移动型和固定型两种，又可依据电解质状态分为贫液式和胶体式两种类型。监控系统结构 监控系统以多级自下而上逐级汇接的方式构成。每个监控级一般按辐射方式与若干下级监控级连接成一点对多点的监控系统，最低一级为设备监控单元（监控模块）与其监控的若干设备的连接。依据邮电部通信电源和空调集中监控系统技术要求文件（YDN023-1996），监控系统分为设备监控单元（ESU）、局（站）监控管理中心、区域监控管理中心（DSMC）、城市监控管理中心（CSMC）、还可增设省监控管理中心（PSMC）和全国监控管理中心（NSMC）。组合电源系统中的设备监控单元就

43、是通常说的监控模块。监控模块通过RS485总线对各个被监控部分（包括整流模块、交、直流配电部分、蓄电池，有些还包括一些环境量）进行控制，控制液晶的显示，接受键盘的操作，并与后台监控系统或远端监控中心进行通讯，实现远程监控功能。有些开关整流器内部具有独立的监控单元，完成对整流器的参数检测与控制、液晶显示和与监控模块的信息传递等。组网方式当局（站）监控管理中心设在本地通信局（站）时，两者间可用一般的串行数据链路，物理接口为RS485、RS422或RS232C。这三个串行通讯总线常用于近端传输通道。RS232C是60年代末美国电子工业协会（EIA）公布的总线标准。由于采用单端传送电路，容易受到干扰，

44、其传输距离仅15-20m。RS422是EIA于1977年公布的总线标准，是RS232C的改进型。而RS485采用平衡差分接收电路，而近端与远端不共地，两条信号线互相绞合，所以提高了抗噪声能力，使传输距离达到1200m。 局（站）监控管理中心与上级监控管理中心的连接则采用公共交换电话网或数据数字网或以太网。高低压配电基础知识低压配电的基本概念低压配电是由配电变电所、高压配电线路、配电变压器、低压配电线路以及相应的控制保护设备组成的。根据IEC60038 / GB10056标准低压：1000V以下中压：10kV, 20kV, 35kV高压/超高压：110kV, 220kV, 330kV, 500k

45、V。额定电压：电气设备正常情况下的工作电压Ue（额定工作电压220V/380V）1000V 以下电气设备的额定电压等级分为：直流：1.5,2,3,6,12,24,36,48,60,72,110,220,400,440,800,1000V单相：6，12，24，36，42，100，127，220V三相：36，42，100，127，220/380，380/660，1140(1200)V额定频率：额定条件下正弦电路中正弦量每秒钟变化的次数称为频率f(Hz)，我国电网标准频率是50Hz，美国、日本采用60Hz。额定电流：额定电压额定频率下，达到额定功率的电流Ie正弦交流电路中的电流是有效值（均方根值）。

46、低压配电的基本原理1000V以下的电网称为低压配电系统。最常见的为标称电压220V/380V系统，还有660V/380V系统（常用于矿山）。低压配电系统在技术原理上与中、高压系统基本相同，但工程背景有较大差别。低压系统技术体系已基本与IEC标准接轨，部分表述与立场与中、高压系统不同。学习方法：归纳共同点以加深对基本概念的理解；对比不同点体会工程现象和方法，强化工程意识。低压电网在电力系统中的位置：公用或用户专用10/0.4kV变配电所二次侧，即为低压配电系统，也有少量35/0.4KV情况。图2-1 变电所系统式主接线图TM主变压器 QL负荷开关 FU熔断器 FV阀式避雷器 QK低压刀开关 QF

47、断路器 QKF刀熔开关是直接向低压用电设备分配电能的控制、计量盘，是供配电系统中对用电设备的最后一级控制和保护设备。低压配电的维护原则1）系统中性点。要点：区分电气上的“点”与电路上的“节点”。中性点是一个电气点。 2）中性线（N线）。要点：传输电能作用。 3）保护线（PE线）。要点：正常时不传输电能；电击防护作用。不能混同于“地线”。4）（装置、设备）外露可导电部分。要点：导体外壳，但正常时不应带电。5）（装置、设备）外可导电部分。要点：与设备无关，但处同一场所；导体；正常不带电。表2.1 低压配电柜的维护原则序号检查保养项目保 养 内 容周期01配电屏清洁月02电器仪表外表清洁，显示正常、

48、固定可靠月03继电器、交流接触器、断路器、闸刀开关外表清洁，触点完好，无过热现象，无噪音月04控制回路压接良好、标号清晰，绝缘无变色老化月05指示灯、按钮转换开关外表清洁，标志清晰，牢固可靠，转动灵活月06电容无功补偿电容接触器良好，电容补偿三相平衡，电容器无发热膨胀，也不冰冷，接头不发热变色月07母线排压接良好，色标清晰，绝缘良好年08配电屏对地测试接地良好年低压配电的接地形式我国现行低压配电系统接地型式大致有TN系统、TT系统、IT系统三种型式，详见图2-2、图2-3和图2-4所示。第一个字母表示电源与地的关系（电源通常即变压器的二次绕组），规定：T电源一点（通常为中性点）直接接地；I电源

49、与地无电气联系，或一点高阻接地。图2-2 TN系统的电气设置第二个字母表示设备外露可导电部分与地的关系，规定：T设备外露可导电部分直接接地，且该地与电源地间无人为的电气联系。N设备外露可导电部分直接与电源地相连接。TN系统：电力系统有一点直接接地，电气装置的外露可接近导体通过保护线与该接地点相连接。TT系统：电力系统中有一点直接接地，电气设备的外露可接近导体通过保护接地线接至与电力系统地点无关的接地极。图2-3 TT系统的电气设置IT系统：电力系统与大地间不直接连接，电气装置的外露可接近导体，通过保护接地线与接地极连接。图2-4 IT系统的电气设置低压配电的导体选择第1条绝缘导体和电缆的型号，

50、应按工作电压和使用环境等要求选择。第2条选择导体截面时，应符合下列要求：导体的允许载流量不应小于线路的负荷计算电流；从变压器低压侧母线至用电设备受电端的线路电压损失，一般不超过用电设备额定电压的5%；绝缘导线线芯的最小截面，应符合本规范第2.2.7条的规定。第3条三相四线制中零线的允许载流量不应小于线路中最大的不平衡负荷电流，同时还应符合本规范第4.0.3、4.0.4条的规定。用于接零保护的零线，其电导不应小于该线路中相线电导的50%。表2.2 绝缘导线线芯的最小截面注：工业和民用建筑的屋内照明灯具，如采用吊链或吊管悬挂，其灯头引下线为铜芯软线时，可适当减小截面。第4条导体的允许载流量，应根据

51、敷设处的环境温度进行校正。温度校正系数应按下式确定：K=sqrt(t_1-t_0)/(t_1-t_2)式中k温度校正系数；t1导体最高工作温度()；t0敷设处的实际环境温度()；t2载流量数据中采用的环境温度()。此外，还应根据导体并列敷设根数进行校正。第5条导体敷设处的环境温度，应采用下列温度值：一、直接敷设在土壤中的电缆，采用敷设处历年最热月的月平均温度；二、敷设在空气中的裸导线，屋外采用敷设地区最热月的平均最高温度；屋内采用敷设地点最热月的平均最高温度(均取十年或以上的总平均值)。第6条沿不同冷却条件的路径敷设绝缘导线和电缆时，如冷却条件最坏段的长度超过5米(穿过道路时可为10米)，则应

52、按该段条件选择绝缘导线和电缆的截面。但也可只对该段采用大截面的绝缘导线和电缆。第7条根据机械强度的要求，绝缘导线线芯的截面不应小于表2.2所列数值。低压配电器件选择及工作原理低压开关电器的命名完全采用IEC标准，部分与中、高压传统习惯称谓不同，具体如下：断路器：与中压断路器类同，但低压断路器一般为断路器与保护电（脱扣器）的组合电器。开关：相当于中压负荷开关。隔离器：相当于中压隔离开关。隔离开关：相当于中压系统带隔离功能的负荷开关。低压熔断器（1）分类按结构分：专职人员用，非熟练人员用。按分断范围分：g熔体（全范围），a熔体（部分范围）。按使用类别分：G类（一般用途），M类（保护电动机），Tr（

53、保护变压器）。如gG类，aM类、gM类等。图2-5开关、隔离器、熔断器组合电器功能与图形符号低压开关、隔离器及熔断器组合电器开关：能承载、通断正常（含规定的过负荷）电流，并能在规定时间内承受短路电流冲击、但不能开断短路电流的机械电器。隔离器：在断开状态符合规定隔离功能、能通断空载电路、且能承受正常电流和规定时间内短路电流的机械电器。隔离开关：在断开状态符合隔离器要求的开关。注意与中、高压电器的差异，不要混淆。低压断路器：开关电器保护电器的组合电器。（1）结构壳架脱扣器壳架：纯断路器功能部分：过电流脱扣器；过电流保护部分图2-6 低压断路器原理结构长延时脱扣器为反时限特性；短延时脱扣器为固定时限

54、特性，时限可调；瞬时脱扣器为无时限特性。低压配电线路的保护（短路保护，过载保护，接地故障保护等）低压配电设计规范实施已十年，为广大电气设计师所熟知，并获得认真积极贯彻执行。但据知，仍有部分设计师和使用运行单位电气工程师对低压配电线路保护的要求缺乏完整系统的理解，难以全面、准确地把握。为此本文拟对此作一较系统的叙述和分析，阐述各项要求的内在联系。配电线路设计中，至少要考虑以下和保护相关的要求：a.规范第四章规定配电线路应装设短路保护、过负载保护和接地故障保护，而且每段配电线路都应满足这三项保护要求( 特别规定者除外) ；b.规范还规定上下级保护电器的动作应具有选择性，使故障时只切断该故障线路，而

55、上级保护电器不应动作，力求缩小停电范围；c. 电路发生故障时，保护电器应能在规定时间内动作；另一方面，在正常工作和用电设备正常起动时，保护电器均不应动作；d. 规范规定导体截面应满足动、热稳定要求，要和保护电器能协调配合，也就是选择的导体类型和截面，应该和保护电器类型和整定值相关联；e. 作为分断短路电流的保护电器，还应具有足够的分断能力。以上各项要求密切关联, 决定了保护电器的选型和参数整定，具有一定的复杂性，每一段线路和相应的每组保护电器都应按以上条件一一计算、校验，确定各项参数。做好三项计算：线路负荷计算、短路电流计算，还有电压损失计算。线路负荷计算：按照该线路所接负荷安装功率，逐段计算

56、出线路计算电流(Ijs)，是确定导体截面(S) 和熔断器的熔体电流(Ir) 或断路器的长延时脱扣器整定电流(Izd1) 的主要依据( 不是唯一的) 。 短路电流计算：包括计算三相短路电流(I) 和接地故障电流(Id1) 两种，前者用以校验保护电器分断能力是否足够； 后者是确定接地故障时保护电器动作灵敏性的重要依据。电压损失计算：对离配电变压器较远的线路，将对导体截面大小有很大影响，从而也间接关系到线路保护电器参数。处理好两对矛盾:正确处理保护电器在正常工作( 含设备起动)时不应动作，而在故障时要可靠动作的矛盾前者是常规要求，规定了保护电器整定电流的最低限值，低于此值就不能正常工作或起动;后者是

57、按规范规定的保护要求，规定了保护电器整定电流的最高限值，若高于此值就不能保证故障时可靠动作。因此设计时，只能在高低两限值之间确定整定电流，有时两者要求互相矛盾，后者要求的整定电流最高限值比前者的最低限值还小，使你无法同时满足两者的要求。此时设计者就要采取措施，如加大相线和PE线截面，调整配电系统接线方式，或改变保护电器类型等，解决矛盾，务求同时满足两者要求。正确处理故障时保护电器可靠动作和有选择性动作的矛盾故障时保护电器可靠动作和有选择性动作是一对矛盾，前者要求的动作快，后者则不宜太快,要合理调整和处理。对于末端回路，故障时保护电器应尽快动作(规范规定时间以内)，不存在选择性问题；而对于上级和

58、以上各级保护电器,尤其是馈电回路首端的保护电器，应满足故障时可靠动作，还应该有选择性动作，即在下级保护电器后面任一点发生故障时，只应由最近的保护电器动作，而上级不应动作。为达到这个要求，配电干线各级保护电器( 除末级外) 不应选用非选择型断路器，而应选择具有反时限保护特性的熔断器; 对于额定电流较大的首端主馈电线保护，应选择带有短延时脱扣器的选择型断路器，并且合理整定其各项参数，才能更好保证选择性。把握好几个要点：配电箱( 盘) 的进线处不宜装设保护电器,宜装隔离开关配电箱的每回路出线都装设了保护电器, 进线处再装保护电器就增加了保护的级数，是不妥当的。其实只需要装设具有隔离功能和开关功能的电

59、器，最好就是隔离开关。装保护电器不仅没有必要，如果选型不好，反而产生不良后果。现在不少设计师常使用带长延时脱扣和瞬时脱扣的断路器作为进线开关，一旦发生接地或短路故障，地或短路故障，瞬时脱扣器快速动作，容易破坏保护的选择性，这种方案不可取。如果一定要使用这类断路器，则建议选用只带长延时脱扣器，而不带瞬时脱扣器的断路器，主要作为一般切断负载电流的开关使用，也可具有过载保护功能。当前高压配电基本构成以及负载明细刀闸 切断主进电源用的保险（熔断器） -保护控制柜电源过压或短路等大型自动断路器（类似于大型空气开关一般是智能的）-也是用于 切断主电源回路的可以自动保护的母排（母线就是一些铜做的铜排，上面有

60、绝缘层） -用于连接柜内各元件、因为高压控制柜内电流比较大互感器 -一般装在母排上面并用于测线路中的电流，接到电流表上后可以直接读取数值PE牌-用于设备接地保护的零排-用于220V设备的接零的控制抽屉 里面是低压控制元件： 空开 保险 指示灯 智能表等等高压配电柜又可称为 HYPERLINK / 高压开关柜，是指用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用。电压等级在3.6KV550KV的电器产品，主要包括高压断路、高压隔离开关与接地开关、高压负荷开关、高压自动重合与分段器，高压操作机构、高压防爆配电装置和高压开关柜等几大类。高压配电柜功能：具有架空进出线、电缆进出线