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关于通信局(站)的直流电源系统

浏览:8067  来源:通信人在线  日期:2020-03-01

通信局(站)直流电源系统(DCPSDirect Current Power Supply System,通常简写为“DC”),也称直流供电系统,是通信系统用电能的一种。依据我国通信行业标准YD/T 1051《通信局(站)电源系统总体技术要求》的规定,通信局(站)的基础电源分交流基础电源和直流基础电源两种。其中,向各种通信设备和二次变换电源设备或装置提供直流电压的电源称之为通信局(站)用的直流基础电源。

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一、概述

1、直流电源系统的标称电压等级

我们知道,传统的通信设备都采用低压直流供电,早期有用60V24V,目前几乎全部采用-48V供电。根据2018年版的YD/T 1051标准,通信局(站)直流供电系统的电压等级种类已结束了2010年版的过渡方案(详见下表1-1-1),即取消了24V电压等级,增加了直流高压等级,因此,通信局(站)直流供电系统的标称电压等级的种类详见下表1-1-2中。

1-1-1YD/T 1051-2010的直流基础电源电压等级的过渡方案

1-1-2:目前通信局(站)直流供电系统的标称电压等级种类

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2直流电源系统的电压等级的选择

依据表1-1-2的直流电压的等级种类,按直流电压的等级不同,目前可以将通信局(站)直流电源系统分为低压直流电源系统和高压直流电源系统。所谓低压直流电源系统是指传统的通信设备仍然使用低压(如48V)直流供电的系统。而高压直流电源系统则是指数据设备使用的高压(如240V336V等)直流供电系统。根据YD/T 1051标准要求,目前标称直流电压等级种类的选择原则详见下表1-2中,即也是2018年版的电压等级过渡方案,与表1-1-12010年版的过渡方案有很大的不同。随着通信电源技术的发展,将来有可能通信局(站)的所有通信设备都将采用高压直流供电。低压直流电源系统和高压直流电源系统在下述的直流电源系统的供电方式和系统设备的组成等基本上是相同的。

1-2:标称直流电压等级种类的选择原则

需要说明的是,关于直流高压的电压等级,在ITU-T建议L.1200是有所专门规定和要求的,称之为P接口电压等级。

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3、关于高压直流电源系统

而由于传统通信系统与计算机通信系统的高度融合,使得通信机房内(尤其是IDC机房)出现了大量的信息通信设备或称之为数据设备,如服务器、路由器、数据交换机等等。这些设备原来都是采用交流电源直接供电,为了保证交流电源供电的可靠性,往往采用了大量的不间断电源系统(UPS)。但由于UPS存在多种运行方式(冗余方式),使得系统复杂,带来建设投资大、运行维护工作量大,另外,其系统的总体效率和可靠性也相对较低。鉴于此,高压直流供电系统应用而生,代替UPS直接向这些数据设备直接提供直流供电,为了不用对数据设备进行改造,直接选用电压等级为240V,或选用336V的电压等级。高压直流供电系统与低压直流供电系统一样,同样是由整流设备、直流配电设备和蓄电池组等组成,但有其自己独有的特点。

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二、直流电源系统的供电方式的种类与选择

对于直流电源系统的供电方式,有多种分类及种类,一是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。二是按蓄电池组的运行方式可以将直流供电方式分为三种:充、放电制供电方式;半浮充制供电方式;全浮充制供电方式(对于直流高压系统称为悬浮充制)及移峰填谷运行方式。三是其它方式,如双路混合供电方式、DC/DC变换器供电方式;等等。

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三、直流电源系统的设备组成

通信局(站)直流电系统的设备组成应包括换流设备(含包括整流设备、直流-直流变换器设备);配电设备(含输入配电设备和输出直流配电设备及直流配电列柜)和通信用蓄电池组等。

1、整流设备

整流设备是将220V/380V交流电源转换为标称电压的直流电源的电流变换设备,它的输入交流接自通信用交流配电屏,其输出接自于直流配电屏。为了节能和整流效率,目前通信用整流器采用的是高频开关整流器,已淘汰了早期使用的相控整流器。高频开关整流器由整流模块和监控模块等组成。由于目前直流电压等级种类有高压直流和低压直流,由此整流器也分为高压直流整流器和低压直流整流器。

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2、配电设备

直流配电柜(屏)的作用是集中有效的分配、控制和监视直流电源对用电设备的供电。它的输入连接至整流器,其输出除了直接向使用直流电源的通信设备分配用电外,还有可能向逆变设备供用电。另外,直流配电设备还有一种形式,就是与专用的通信设备安装(列头、列尾或列中)在一列的,称之为直流电源配电列柜。直流电源配电列柜是向本列的通信设备分配直流电源。

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由于整流器的输入交流电源是从交流配电屏接入的,所以在通信机房内,尤其是采用分散式直流供电方式,与整流器设备一起安装使用由交流配电屏。严格意义上说,通信用交流配电屏应属于交流电源系统中设备的组成。

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另外,对于直流电源系统的直流配电方式,分为高阻配电方式和低阻配电方式。通常情况下是选用高阻配电方式的。

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3、电池组

在通信用直流供电系统中,之所以配备蓄电池组,是为了提高和保证直流供电系统的可靠性。在通信用直流供电系统中,通信用蓄电池也称为备用直流电源。通常是把蓄电池组并联与整流器的输出端,即直流配电屏的输入端。在交流电源供电正常时,由整流器经变换为直流电源向负载(用电通信设备)供电,一旦交流电源中断,则由电池组直接向负载进行直流供电,确保直流电源供电的不间断。另外,在正常的交流电供电时,整流器向负载供电的同时,还向蓄电池组全浮充充电,并且并接在整流器输出端的电池组对整流器变换输出的直流电电源起到滤波作用,更有利于输出直流电压为无纹波直流电压。

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在通信电源系统中所使用的蓄电池组多是铅酸蓄电池,铅酸蓄电池可以做成大容量蓄电池。早期使用的是开口固定防爆铅酸式蓄电池,目前已发展为阀控式密封铅酸蓄电池(VRLA)。正是由于VRLA的采用,使得通信直流电源系统由原来的集中供电方式变为现在的分散供电方式。VRLA具有不用配液换液,密封无酸气泄漏、免维护等特点。

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铅酸蓄电池只是通信用蓄电池常用的一种,随着电池技术的发展,其他型式的蓄电池也将逐渐被采用,如磷酸铁锂电池、氢燃料电池等。

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通信用蓄电池往往是由单体蓄电池(其标称电压2V6V12V),组装为额定容量、额定电压值的蓄电池组,且通常是电池组1+1备份配备。

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4、直流-直流变换装置

所谓直流-直流变换装置是指,将一标称值输入直流电压变为另一种标称值直流电压输出的设备或器件。根据直流-直流变换装置的使用用途不同,可分为直接向通信设备供电的直流-直流变换设备,和模块化直流-直流变换器件。而直流-直流变换模块电源往往是安装在通信设备内部的电路板上。而直接向通信设备供电的直流-直流变换设备,通常是在通信机房内只有一种直流电源(如48V),且机房安装有另一种直流用电(如12V)的通信设备,此时往往采用直流-直流变换设备。直流-直流变换设备才是通信局(站)直流电源系统的组成部分。

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另外,在我国多个标准中对上述直流电源系统的设备配置都有详细的规定要求。

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四、新能源直流供电系统

为了实现节能减排的理念,在通信用电源系统也在不断尝试着利用清洁、自然的新能源,如太阳能、风能发电系统等。太阳能、风能发电系统的输出都是直流电源,因此,它们也应成为通信局(站)用直流电源系统的组成部分。但由于太阳能、风能发电系统的容量相对较小,一般用于边远的小型通信局(站)。

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另外,我国通信行业系列标准YD/T 1970.3《通信局(站)电源系统维护技术要求 3部分 直流系统》规定了通信局(站)直流电源系统的维护技术要求。

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附录
本文的附表2019-12-25
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