讲通信电源简介

1、1,通信电源系统简介,一、通信电源概述 二、通信电源系统的组成,三、通信电源系统的发展,四、UPS系统,2,一、通信电源概述,1、通信局（站）供电的特点 重要性，供电中断造成的损失大。 复杂性，高稳定电源的实现环节多。 供电种类多：220V/380V、48V、24V等。 供电对象多：通信设备采用直流供电。 局内建筑采用交流供电。 监控、计费等采用UPS供电。,3,一、通信电源概述,2、通信电源的作用 提供满足通信设备要求的工作电源 电源的安全、可靠是保证通信系统正常运行的重要条件，好比通信系统的心脏，是不允许中断的。 电源中断将使整个通信系统陷入瘫痪，带来巨大的经济损失和严重的社会影响。,4,

2、一、通信电源概述,3、通信系统对电源的基本要求 可靠性高； 要求在各个环节多重备份，保证可靠性。 稳定性高； 电压波动范围、杂音和瞬变电压满足要求。 效率高； 寿命长，电费成本低。 可维护性好； 自动化、智能化、模块化,5,一、通信电源概述,4、目前常用的直流供电系统 -48V供电。 目前为主流的供电制式。 采用-48V供电的原因： 平衡设备电位，作为良好的电位参考点，降低通信的噪声； “+”极接地减小电缆、设备电化学腐蚀。 +24V供电； 个别设备仍采用，如ERICSSON 的GSM基站，自动控制系统中的控制部件。,6,二、通信电源系统组成,1、组成框图,防雷与接地系统,动力与环境集中监控,

3、7,二、通信电源系统组成,2、各组成部分的作用,高低压配电： 主要有高压配电设备、变压器、低压配电设备组成，实现市电高低压转换和低压电能分配。 油机： 柴油发电机组，在市电停电期间提供备用交流电源。 交流配电屏： 输入市电或油机电，为各路交流负载分配电能。 UPS: 交流不间断电源系统，提供稳定可靠的交流电源。,8,二、通信电源系统组成,整流器 电源系统的关键设备，将交流电转变为直流电，一方面通过直流配电屏给通信设备供电，另一方面给蓄电池组充电。 蓄电池组 交流中断时提供直流电，是直流不间断供电的基础条件。 直流配电屏 为不同容量的负载分配电能，并在负载异常时产生告警和保护，降低对其它通信设备

4、的影响。 变换器 DC-DC变换，提供满足通信设备要求的电源。,9,二、通信电源系统组成,几个常用定义,DC,DC,AC,AC,DC-DC变换器,输入,输出,逆变器,整流器,调压或变频器,10,3、各部分工作过程,11,高 低 压 配 电,市电,油机,交 流 配 电 屏,整流器,整流器,直 流 配 电 屏,蓄电池,逆变器,变换器,通信设备,交流设备,其它设备,10KV,380V,48V,B、市电停电，油机尚未启动,3、各部分工作过程,12,高 低 压 配 电,市电,油机,交 流 配 电 屏,整流器,整流器,10KV,380V,C、油机启动,3、各部分工作过程,直 流 配 电 屏,蓄电池,逆变器

5、,变换器,通信设备,交流设备,其它设备,48V,13,高 低 压 配 电,市电,油机,交 流 配 电 屏,整流器,整流器,直 流 配 电 屏,蓄电池,逆变器,变换器,通信设备,交流设备,其它设备,10KV,380V,48V,D、市电来，进入正常工作,3、各部分工作过程,14,三、通信电源系统的发展,1、集中供电方式,保证建筑负荷,通信空调,15,1）几个常用术语 保证负荷：在市电中断的过程中应该由备用电源进行提供，供电等级高，如设备、空调、机房照明、消防。 一般负荷：办公用房、电梯、土建其他用电。 保证照明：对应机房内的照明负荷。 一般照明：对应一般负荷。 事故照明：保证人员继续工作的照明 应

6、急照明：消防疏散照明，等级较事故照明高。,16,优点：实现简单，代价小，在通信局（站）负 荷较小、供电种类少、设备单一时采用。 缺点：可控性差，任何一个设备故障都有可能 造成电源系统故障，故障面、故障风险 大，后果严重。,2）集中供电方式的优缺点,17,高 低 压 配 电,市电,油机,交 流 配 电 屏,整流器,整流器,直 流 配 电 屏,蓄电池,逆变器,变换器,通信设备,交流设备,其它设备,UPS,交流设备,2、分散供电方式,18,优点：故障的范围面小，可靠性高。 各直流供电系统可分层设置，也可以按 照通信设备系统设置，设置地点可为单 独的电力电池室，也可与设备安装在同 一个机房。 缺点：代

7、价大，占地面积大，工程实施容易。,分散供电方式的优缺点,19,3）供电发展的方向,交流逐步走向集中 直流逐步走向分散,20,第二讲 电源的原理与应用,第一节：整流器的原理简介 第二节：蓄电池组的原理简介 第三节：简单应用,主要内容：,21,复习通信电源系统组成框图,防雷与接地系统,动力与环境集中监控,22,第一节：整流器的原理,整流器发展和分类 目前常用PWM型开关电源。 经历3个发展阶段：线性电源、相控电源和开关电源。 线性电源：功率调整管和负载串联分压，调整分压比来保证输出电压不变。 相控电源：改变晶闸管的导通相位角来稳压。 开关电源：功率器件IGBT处于开关状态，采用PWM方式控制功率器

8、件的开关状态。,23,线性电源工作原理,整 流 电 路,工 频 变 压 器,滤 波 电 路,负反馈,通信设备,380V,+ UR -,UO,UN,UN=UO-UR,说明：通过改变晶体管电压进行稳压。,24,相控电源工作原理,整 流 电 路,工 频 变 压 器,滤 波 电 路,负反馈,通信设备,晶闸管,相位控制,380V,说明：通过晶闸管导通角a进行稳压。,25,开关电源工作原理,整 流 电 路,高 频 变 压 器,负反馈,通信设备,IGBT,PWM电路,380V,滤 波 电 路,IGBT管（场效应管）工作在开关状态，通断频率高。 PWM产生的脉冲宽度控制IGBT导通时间,改变y宽度。,26,频

9、率高、体积小、重量轻，可制成模块式； 效率高，寿命长。 均流技术使多模块运行,提高系统容量和可靠性。 功率因素高，符合环保需要并降低使用成本。 智能化给维护工作带来方便。,开关电源成为通信网的主导基于以下主要特点：,开关电源的主要特点,27,开关电源的典型配置（交换局）,开关电源容量单位：A,28,开关电源的典型配置（基站）,1、基站是综合的小容量电源 2、交流屏对应交流配电单元 3、直流屏对应直流配电单元 4、基站电源多了LVD功能 脱离非重要设备； 脱离电池组,29,直流供电系统,传输,开 关 电 源 架,蓄 电 池 组,蓄 电 池 组,基站电源系统,30,交流供电系统,市电,开关电源,空

10、调,照明及其它,油机电,交 流 配 电 箱,市 电 油 机 电 转 换 屏,浪 涌 抑 制 器,基站电源系统,31,开关电源的容量计算,主要计算整流模块的数量： 按N+1冗余方式配置,其中：ILOAD本期负荷电流； IBATT电池充电电流，按0.1C10考虑； IREC单个整流模块的容量。,32,1、蓄电池组的定义和分类 定义：储存电能的一种设备，将充电时得到的电能转化为化学能储蓄起来，又能及时将化学能转变为电能。 分类：固定电池、移动电池；酸性和碱性电池 讨论固定式酸性电池。 条件：反应物质和电解液组成电解池。 正极为PbQ2,负极为Pb,电解液为H2SQ4 组成：极板、隔板、电池槽、电池阀

11、等。,第二节：蓄电池组的原理,33,2、蓄电池组原理,目前常用阀控式密封铅酸蓄电池（VLRA)。 工作原理： PbQ2+2H2SO4+Pb PbSO4+2H2O+PbSO4 (+) (-) (+) (-),充电,放电,特点：密封程度高； 水分不易蒸发，采取抑制气体产生的方法， 极少有酸雾溢出，基本无污染； 对温度敏感。,容量单位：Ah,34,3、蓄电池容量的选择,主要根据市电状况、负荷大小配置,其中：K安全系数1.25 I近期负荷电流 T放电小时数（h） t最低环境温度（5） 放电容量系数 电池温度系数0.006,35,第三节：-48V电源系统应用,需要明确的几个概念： A、接地 必要性：直接

12、影响到通信的质量和电源系统的正常运行，保障人身和设备安全。 接地的作用： 直流工作接地，稳定工作基准电压，减少线路串话。 直流电源“”极接地，减少电缆、设备电化腐蚀。 通信设备金属外壳等接地，减小电磁感应，达到机壳屏蔽作用，减小杂音干扰。 避免过电压危及人身和设备安全，让过电流尽快入地。,36,接地的分类： 工作接地：电源系统的极性接地，仅在电源侧接地； 其他专业一般指电源的正极。 保护接地：各类设备、金属器件的接地。 防雷接地：泄放雷电流的接地，主要针对建筑物而言。,第三节：-48V电源系统应用,B、KVA与KW 为交流电源功率的计量单位。 KVA：U与I的乘积，包括有功功率和无功功率2部分

13、。 KW：有功功率计量单位，为KVA* 。,37,第三节：-48V电源系统应用,C、直流线路压降 定义：在供电过程中线路上的电压损失，等于线路首末端的电压差 作用：用来计算直流电源线径。 D、直流电源系统的运行方式 市电正常时由开关电源对交换设备供电，同时对两组蓄电池进行并联浮充，在市电停电油机未供电之前由蓄电池组放电供通信设备用电；当油机电或市电恢复后，设备由开关电源供电，同时开关电源对蓄电池进行均衡或浮充充电。可通过设置程序自动充电，亦可手动转换均衡充电。 蓄电池组均衡及浮充充电采用低压恒压充电方式进行，浮充电压为2.25至2.27V/只，均衡电压一般为2.30至2.40V/只。 E、-4

14、8V系统3.2V概念： 满足通信设备最低供电允许电压下，蓄电池组放电终了电压与最低电压的差值。,38,第三节：-48V电源系统应用,0.5V,0.4V,0.2V,X 一般在11.5V左右。,39,-48V电源系统应用,1、电源设计的内容： 各类通信设备交直流负荷的估算，交直流电源设备的配置及安装，相关电源线的线径核算与选择，以及交直流供电系统和室内外接地系统的设计等。,40,2、电源设计的分工 作用：明确工程设计界面和责任界面。 分工包括：与建设单位的分工； 与电源设备厂家分工： 与各专业分工： 主设备有电源柜则以电源柜输入端为界 无电源柜则由电源专业与主专业协商。,-48V电源系统应用,41

15、,例1：某局新增设备负荷为48V/50A，远期负荷为100A，设备与电源的距离为20米（蓄电池组放电时间按3小时计算，最低环境温度为5，整流模块容量为50A/个）。,-48V电源系统应用,42,计算步骤：蓄电池组 根据公式： 查表得=0.75 将各类数据代入，其中I100A 则Q540Ah，蓄电池可选择600AH。 蓄电池组平时使用2组，则每组容量为300AH。,问题1：计算开关电源和蓄电池组的容量,43,计算步骤：开关电源 考虑2个方面，1、开关电源机架容量 2、本期配置整流模块的数量。 根据公式： 将各类数据代入 其中I50A，则N2.2个，取3个，根据N1冗余，则整流模块需要4个。 开关

16、电源机架容量应大于300A。,问题1：计算开关电源和蓄电池组的容量,44,问题1：计算开关电源和蓄电池组的容量,关于设备的安装 开关电源EMC以达到标准，可与主设备共机房。 蓄电池组基本无酸溢出，也可与主设备共机房。 蓄电池组较重，如48/300AH重量约550Kg, 1000AH约在1.8吨，四层安装单位面积荷载 通常在1吨左右。需要分层安装。 一般高层基站根据设备按一层或二层安装； 交换局电池室一般在工艺阶段提荷载要求， 后期加固往往比较困难。,45,工程上常用固定压降分配法计算： 电源配电端子至设备一般取11.5V。 根据公式： 将各类数据代入 其中I100A,Y铜的电导率57，则S47

17、mm2 取S50mm2。 注意：供电路数应当根据设备要求定。,问题2：计算开关电源至通信设备的直流电源线,46,电源工程中几个常见的问题,1、直流配电屏熔丝的配置； 2、二次直流配电屏熔丝的配置； 3、熔丝的互换； 4、熔丝下端并联的危险； 5、交换机电源头柜（如JZ00架、华为高阻柜等）的电源接入； 6、电缆铜鼻子的选择； 7、交流配电屏（箱）上各级开关的选择； 8、三相UPS的单相最大输出； 9、机架接地。,47,例2：某局交流设备负荷为6KVA，计算： 1、单相220V供电时，电源线径。 2、三相380V供电时，电源线径。,-48V电源系统应用,48,工程中常用载流量计算：方法是根据计算

18、电流与电源线额定载流量比较来选择。 计算1： 计算电流I6000/220=27A。 查交流电源线额定电流表，得6mm2电源线额定电流为35A，则选择该截面电源线。 计算2： 计算电流I6000/660=9A。 查表得4*1.5mm2可满足要求。,交流电源线径计算,49,四、UPS系统概述,50,UPS的主要作用,1 为什么要使用UPS？ 为了保护重要设备（网络、服务器、DCS等)免受断电及市电电网中存在的动态或静态干扰的影响，不至造成数据丢失、硬件损坏、控制误动、传输误码率降低等不良后果。 2 什么是UPS？ UPS是英文Uninterruptable Power System的缩写，中文名叫

19、不间断电源。 3 UPS的主要作用是什么？ 市电故障时，通过电池放电和逆变器输出，维持继续向负载供电。用于保证供电的连续性，可以等效为一台发电机。 市电正常时，UPS是一个具有稳频稳压功能的高性能滤波器。保证向负载提供无动静态干扰的纯正弦波的高品质交流电源,51,双变换在线式UPS通用结构框图,整流器,逆变器,蓄电池,静态开关,维修旁路,主市电输入,UPS输出,52,UPS的基本组成部分,整流器 将输入的交流电转化为恒定电压的直流,一路给蓄电池进行补充 电， 一路送给逆变器以便转化为交流供给负载使用。 逆变器 将整流器或蓄电池送来的直流转化为交流输出，以便供给负载 使用。 蓄电池 能量储存装置

20、。作用是市电供应中断时，能通过逆变器继续向 负载维持交流电能的供给。 静态开关 二路输入一路输出的高速转换开关，转换时间可认为是零 毫秒。 二路输入分别是逆变器和市电送来，输出送至负载。 维修旁路开关 以便UPS常规保养或故障检修时，在不中断负载运行条件 下将UPS退出运行并与系统隔离，保证操作时设备和人员 的安全。,53,UPS分类（按工作方式）,后备式 线路交互式 双变换在线式 DELTA变换式,54,后备式UPS工作原理,（1）市电正常时，UPS处于后备状态，由市电直接向负载供电；同时，市电经整流后向蓄电池浮充电，逆变器不工作。,静态开关,负载,整流器,逆变器,蓄电池,市电,55,（2）

21、市电停电时，蓄电池才对逆变器充电，并由UPS的逆变器向负载提供交流电。,静态开关,负载,整流器,逆变器,蓄电池,市电,后备式UPS工作原理,56,后备式UPS的特点,效率高 低成本 占地小 部件少 容量小,逆变器不在线 416ms转换时间 方波输出 输出电性能指标差,57,双变换在线式UPS原理与特点,（1）市电正常时，市电电源经整流变换成直流电，直接驱动逆变器向负载供电，同时也给蓄电池充电。,静态开关,负载,整流器,逆变器,蓄电池,市电,58,（2）当市电停电时，由蓄电池放电驱动逆变器工作。对逆变器而言，它的输入端电压一直存在，故负载可不间断供电。,静态开关,负载,整流器,逆变器,蓄电池,市

22、电,双变换在线式UPS原理与特点,59,（3）当整流器、逆变器、蓄电池中任何部件故障或者负载故障过载时，由静态开关将负载转换至旁路。,静态开关,负载,整流器,逆变器,蓄电池,市电,双变换在线式UPS原理与特点,60,逆变器在线 抗尖峰冲击 静态旁路应付过载及内部故障 零转换 (转向静态旁路的时候才有1ms左右的中断) 发电机兼容性好 输出特性好,效率低 成本高 部件多 占地大 容量大,双变换在线式UPS原理与特点,61,线路交互式UPS原理与特点,（1）正常情况下，负载由市电经电抗器L供电。在市电电压变化或者负载变化时，输出电压和市电电压的差值由L加以补偿；市电停电时，逆变器可以不间断地为负载

23、供电（此时市电输入开关断开，以防止逆变器输出反馈到市电）。,62,线路交互式UPS原理与特点,效率高 充电快 噪音低 部件少 占地小 滤波特性 容量中等,对频偏反应差 逆变器不在线 阶跃负载反应差 逆变器受热冲击 峰值因数差 无旁路,63,Delta变换器：其容量约为UPS系统容量的20左右，它通过Delta变压器串联在市电电源与负载之间； 主逆变器：其容量等于UPS系统容量，连接在系统输出端，它具有线路交互式UPS中的逆变器的基本功能。,Delta变换UPS原理与特点,64,（1）正常工作时：市电经Delta逆变器为负载供电，主逆变器稳定系统输出电压，市电和系统输出的电压差由Delta逆变器补偿。 市电故障或市电电压超出允许的极限时：系统转入蓄电池供电方式，主逆变器为负载供电。因为主逆变器始终连接在系统输出端，在从市电供电向蓄电池供电的转换过程中不会产生供电中断。,Delta变换UPS原理与特点,（2）和线路交互式类似，正常情况等效稳压器、 输出不隔离。,65,UPS实际应用系统框图,注：方框中的部分一般要求供货厂家提供。,66,UPS的配置,UPS容量的确定 电池后备时间 工作方式的选择,6