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通信局(站)直流供电方式的种类与选择要求

浏览:12995  来源:通信人在线  日期:2019-12-25

通信局(站)的现代直流电源系统,分为低压电源系统(即原传统通信设备所采用的-48V直流基础电源系统)和高压电源系统(即计算机通信类设备或称数据设备所采用的240V288V336V直流基础电源系统)。对于通信局(站)的直流电源系统有不同种类的供电方式,和相应的选择要求。

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一、按直流电源设备的配置及设备的安装地点分类的不同供电方式

直流电源系统的供电方式,按其直流电源设备的配置及设备的安装地点可分为集中供电方式和分散供电方式。在GB 51194《通信电源设备安装工程设计规范》中给出了集中供电和分散供电的定义,具体详见下表1-0中。

1-0:集中供电和分散供电的定义

1、集中供电方式

集中供电也包含两种含义:一种是指通信局站内的所有电源设备均安装在同一电力机房(电力室及电池室)内,各通信机房内的通信设备所需直流电均从该电力机房引接;另一种含义是指供电电压相同的通信设备均由一套直流供电系统供电。下图1-1所示的是一种集中式供电方式示意图,包括交流和直流。

1-1:集中式供电方式示意图

集中供电方式的优缺点汇总于下表1-1中。因此,目前对于用户电话站、光缆站、微波站、移动通信基站等容量规模较小的通信局站,均采用集中供电方式,直流供电系统由高频开关组合电源、直流配电屏和阀控式密封铅酸蓄电池组成,系统容量一般不超过600A(低压)或400A(高压)。由于通信规模较小,通信局站建筑面积一般较小,电源设备通常安装在通信机房内或与通信机房相邻的房间内,使之直流缆线的距离较近。

1-1:集中供电方式和分散式供电方式各自的优缺点

我们知道,在早期通信用蓄电池使用的是开口式防爆铅酸蓄电池,由于有酸雾的产生(对于通信设备有严重的腐蚀性),必须设置专门的电池室,想使直流供电电源设备分散到用电负荷中心的通信设备附件是很难的。所以原来的大型通信机房内必须设置一个或多个电力室(含电池室),进行集中直流供电。

2、分散供电方式

分散供电是将通信局(站)内的通信设备按功能的不同分成若干个直流供电系统,同时把直流电源设备尽量安装在接近负荷中心位置的供电方式。分散供电方式按电源设备的安装位置细分为如下表1-2所示的4种类型。其分散供电方式的优缺点也汇总在表1-1内。因此,分散供电方式适用于大型通信枢纽、数据中心、综合通信局(站)、容量超过5万门或有两个以上交换系统的交换局等,一般根据通信系统规模及种类设置多个直流供电系统。

1-2:分散供电方式按电源设备的安装位置可分的4种类型

分散式直流供电方式的采用得益于整流器采用了电磁兼容性满足要求的高频开关电源;和蓄电池组采用了阀控式密封铅酸蓄电池(VRLA)。关键是通信用蓄电池技术的发展应用,即VRLA的采用。VRLA的密封性能(防止酸雾溢出),使得蓄电池可以不用专门设置电池室,同时可使蓄电池安装在用电通信设备附近,甚至于可以与通信设备同列安装(采用电池柜)。使得如今的通信局(站),尤其是大型局站,普遍采用了分散式直流供电方式。

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二、按蓄电池组的运行方式分类的不同供电方式

在直流供电系统中,按蓄电池组的运行方式可以将直流供电方式分为下述四类:充、放电制供电方式;半浮充制供电方式;全浮充制供电方式;移峰填谷供电方式。

1、充、放电制供电方式

充、放电制供电方式是指在直流供电系统中,两组蓄电池交替放电对通信设备供电的直流供电方式。当其中一组蓄电池放电供电时,另一组蓄电池由整流器对其进行充电备用。这种供电方式的优点是电路中几乎没有脉动交流电压成分,电源的杂音电压小,但由于蓄电池充放电循环次数频繁,影响电池使用寿命,维护工作量较大。

这种供电方式仅用于直流负荷很小且当地供电条件极不可靠或无市电可用的通信台站,蓄电池一般采用恒流充电方法,以达到快速充电的目的。目前通信局(站)己经不再使用这种直流供电方式。

2、半浮充制供电方式

将整流器与蓄电池并联供电给负载的方式称为浮充供电。半浮充制供电方式是用一组或两组蓄电池与整流器并联,一部分时间由整流器对蓄电池进行浮充供电,另一部分时间则由蓄电池单独放电供电。在蓄电池与整流器并联浮充时,整流器除提供通信设备用电外,还要补充蓄电池由于自放电或放电的容量损失,或者由另一台整流器单独对蓄电池充电备用。半浮充制供电方式有下表2-2所示的两种具体做法。

2-2:半浮充制供电方式的两种具体做法

半浮充制供电方式适合于日夜通信负荷相差较大或初装容量小而电池容量大的通信局站,在20世纪80年代以前的步进制和纵横制交换机供电系统中较常采用(白天忙时与夜间闲时用电负荷相差较大),随着步进制和纵横制交换机被淘汰,此种供电方式已经很少采用。目前仅在无市电而日照较强的偏远地区的通信局站,由太阳电池和蓄电池组成的直流供电系统中采用此种供电方式,白天由太阳电池为通信设备供电并同时为蓄电池充电,晚上由蓄电池放电为通信设备供电。在这种供电方式下蓄电池的放电循环次数同样较多,蓄电池的使用寿命同样较短。

3、全浮充制供电方式

全浮充供电方式是指整流器始终与蓄电池并联浮充对通信设备供电。在交流电源正常时,整流器一方面对通信设备供电,一方面对蓄电池浮充电,以补充蓄电池自放电引起的容量损失;当交流电源故障时,由蓄电池放电对通信设备供电;当交流电源恢复后,整流器在向通信设备供电,同时对蓄电池进行放电后的均衡充电。全浮充工作方式要求浮充电压、均充电压都不能超出通信设备电压允许变化范围,以免损坏通信设备,影响通信质量。这种供电方式的优点特别突出,具体详见下表2-3,因此,目前通信局站普遍采用全浮充供电方式。

2-3:全浮充供电方式的优点

需要说明的是,对于高压直流供电系统,由于整流输出的直流电压是一种悬浮工作模式,即不设工作地,此时的全浮充制也称为全悬浮充制。

4、移峰填谷供电方式

移峰填谷的含义是指在用电设备要求持续供电不间断的供电系统,供电负荷持续不改变的情况下,减少供电高峰用电,增加供电低谷用电。这是为了应对市电电网用电的不平衡,白天用电供不应求,供电公司对用户用电设限,夜间用电供大于求,既对电网造成安全隐患,又造成能源浪费。因此,当通信局(站)利用峰谷电价差,采用移峰填谷运行方式对蓄电池的充放运行方式时,宜选用适合快速充电、循环应用的蓄电池。此时,通过直流电源系统设置,使在白天市电用电高峰时,由蓄电池向通信设备供电;在晚上市电用电低谷时,转为由整流器向通信设备供电的同时,对蓄电池进行均衡充电。这种供电方式只是在市电供电环境恶劣时才被采用。其实质即为上述的半浮充制供电方式。

三、其它的供电方式

1、双路混合供电方式

双路混合供电方式即采用一路市电加一路保障电源的双路混合供电架构。原采用-48V 供电方式的通信设备,可按下图3-1 所示的供电架构,向双路混合供电方式转换。这是在2018年版的YD/T 1051《通信局(站)电源系统总技术要求》中新提出的一种供电方式,其转换方案的相关要求和工作模式详见下表3-1中。

3-1-48V 直流系统向双路混合供电方式转换方案

3-1-48V 直流系统向双路混合供电方式转换方案的基本要求级工作模式

2DC/DC变换器供电方式

为减少同一通信局站直流供电电压种类,简化直流供电系统结构,对于小容量特殊电压种类的负荷,可以采用DC/DC变换器供电方式,目前常用的DC/DC变换器是-48V变换为-24V-12V,或高压直流变化为-48V等。采用DC/DC变换器供电,一方面减少直流供电系统重复建设成本,另一方面也减少了机房内电源设备的占地面积。

四、通信局(站)直流供电方式的选择要求

根据上述介绍的多种通信局(站)直流供电方式,结合YD/T 1051《通信局(站)电源系统总技术要求》、GB 51194《通信电源设备安装工程设计规范》和GB 51215《通信高压直流电源设备安装工程设计规范》标准中的要求,对于集中和分散供电方式是视通信局(站)的类型情况而定,大型、枢纽型局(站)多采用分散式供电方式,专用或小型局(站)可采用集中供电方式;对于结合蓄电池的充放电运行方式的供电方式通常采用全浮充供电方式;对于双路混合供电方式是YD/T 1051推荐的一种可靠性更高的综合供电方式,它也可以采用集中或分散供电方式,并采用全浮充供电方式。关于YD/T 1051GB 51194GB 51215中具体相关通信局(站)直流供电方式的选择与要求汇总于下表4中。

4:关于标准中对通信局(站)直流供电方式的选择与要求

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