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关于通信传输网络中的供电系统

浏览:5923  来源:通信人在线  日期:2019-12-16

一、概述

通信传输网络中的供电系统在通信领域处于不可缺少的绝对重要地位,要求其为通信传输网络提供充分、稳定,而不引入任何干扰的优质电能,也称为馈电系统。通常通信传输网络中的供电系统由供电设备(PSEPower Supply Equipment)、输电线路(PTLPower Transmission Line)和用电设备(PD)等组成。PSE是提供电源的设备,PTL是输送(馈送)电能的线路,也称为馈电线路,而PD是使用其电源的设备,也常被称为受电设备。例如,对于用户接入网供电系统的要求可归纳为如下表1所示。

1:对于用户接入网供电系统的相关要求

二、供电系统的分类

通信传输网络中的供电系统可分为高压串行和低压并行两类。前者适用于通信系统的远距离供电,可用于基于光缆干线网络、基于PDH/SDH WDM光缆干线网和基于SDH/SONET WDM光缆用户接入网;而后者用于通信系统的近距离供电,特别适用于基于以太网供电系统(PoEPower over Ethernet)的用户接入网要求。

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三、高压串行通信供电系统

高压串行通信供电系统用于通信系统的远距离供电,因此也称为“远供系统”。此类供电系统的主要特点是直流、高压、串行。所称的“直流”是指从PSE输送出的是直流电压,所称的“高压”是指从PSE输送出的直流电压高达几百伏甚至于上千伏,所称的“串行”是指各PD在通信供电系统中是一个串行负载,从PSE输送出的直流高压分别在每个用电设备上产生需要的电压降。还应特别强调的一个重要特点,这就是小电流供电,由于高压串行通信供电系统是用于通信系统的远距离供电,过大的电流会在输电线路上损失过多能量,从而降低系统的供电效率。在通信供电系统的设计中,首先明确用户的要求并进行现场勘测,了解通信网络的分布情况,各沿线节点(站点)的地理位置和周围环境,以此作为供电系统的设计依据。从而确定通信供电系统的拓扑结构、主要性能参数,这其中要考虑一个PSE可负载的“用电设备”、要求的供电量和PD设备的数量、PTL采用的电缆选择,要考虑可提供的电流和电压能力,还要考虑PSE的尺寸和供电电压的稳定性和供电系统的可靠性等。

1、高压串行供电系统的供电设备(PSE

对于通信传输网络的高压串行供电系统的PSE,一般来说应满足下表3-1-1的要求。下图3-1是一种供电设备(PSE)的框图,这是由两个稳定电流串联连接的变换器和一个公共控制电路组成的电源设备,其供电设备PSE的技术性能参数详见下表3-1-2。供电设备除其主要部分直流变换器外,通常还会有以下几部分:

3-1-1:通信传输网络的高压串行供电系统的PSE一般要求

3-1:高压串行供电的PSE设备框图

3-1-2:高压串行供电的PSE技术性能参数要求

●监控电路:通常是采用一个监控电路对于几个直流变换器的运行状态进行监控。

●报警电路:报警电路可对于直流变换器的故障状态进行报警。监控与报警电路都要有单独的供电电源,以便发生故障时监控与报警电路仍可保持正常工作。

●避雷器电路:通常在供电设备和输电线路之间要有避雷器电路装置,以保证供电设备的安全工作。

●其他配套设施:如果需要,在供电设备中还应有配线架(盘)、散热装置和防潮、防水及防火等措施。

2、关于输电线路(PTL

在供电系统的设计中,应尽量采用较高的传输电压和尽可能小的传输电流,以减少电能在PTL中的损耗。为此,要仔细考虑在光缆中采用的输电线路铜缆的组数和长度及截面积,以确定在极限温度下各个节点(PD)之间的线路段的电阻和线路全长电阻,近而估算出在设计的电压电流下其各线路段和线路全长上电能损耗。

在这里,根据通信传输网络中需要远距离供电的节点数量、分布距离和每个节点需要提供的电功率,根据每个供电设备可提供的电功率等进行综合考虑,来确定每个供电设备可供电的节点数量及在光缆中采用的输电线路铜缆的组数和长度及截面积。

3、供电系统的技术性能参数

远距离供电系统涉及到根据通信网络(主要是SDH/SONET光缆网络、铜线接入网络等)的要求,确定供电系统的组成、每个供电系统需要供电的节点(用电设备)数量及每个需提供的电功率、各节点(用电设备)的分布、输电线路的传输距离及估算得的传输电能损耗和提供的总电功率等。根据供电系统的总要求确定各供电设备的性能和数量、确定输电线路的传输距离及传输电能损耗、确定供电系统的监控与报警机构及可靠性措施,如供电设备和输电线路都必须设置有一定的冗余度,在发生故障时可自动进行主备切换,以保证通信系统的不间断供电。此外,供电系统要适合于通信系统环境,要有散热和抵御恶劣环境的能力,有防水、防潮、防火和防雷电等的各种措施。

四、低压并行通信供电系统

随着集成技术的高度发展,对于通信供电系统需求总的趋势是低电压、大电流和高效率及小型化,随之带来的难题是对于系统可提供的稳定电压精度和变换效率要求更高、系统对于噪声的抑制能力更强,此外由于供电设备的小型化还必须解决良好的散热问题。

低压并行通信供电系统用于短距离供电,因此成为局域网和用户接入网主要采用的供电方式,如基于以太网的供电系统(PoE)。此类供电系统的主要特点是直流、低压、并行和输电距离短。所称的“直流”是指从PSE设备输送出的是直流电压,所称的“低压”是指PSE设备输送出的直流电压一般在100V以下,所称的“并行”是指各PD设备在供电系统中是以并行负载形式工作的,从PSE设备输送到每个PD设备有相同的电压。还应特别强调一个重要的特点,可提供相对较大的供电电流,由于此供电系统是用于接入网通信系统的短距离供电,因此较大的电流在输电线路上损失的能量有限,是可以接受的,从而降低系统的供电效率并不太多。所称的“短距离”是指PD设备和PSE设备之间的距离通常仅有几十米或几百米,在极特殊的情况下最长也不能超过10km

在通信传输网络供电系统的设计中,首先应明确用户的要求并进行现场勘测,了解通信网络的分布情况,各节点(PD)的地理位置和周围环境,特别要了解PD设备与新标准的兼容性,以此作为供电系统的设计依据。从而确定通信供电系统的拓扑结构、主要性能参数,这其中要考虑一个PSE设备可负载的PD设备数量、输电线路采用的电缆选择,要考虑可提供的电流和电压能力,还要考虑PSE设备的尺寸和供电电压的稳定性和供电系统的可靠性等。

对于PoE系统,PSE设备和PD设备可以是与IEEE 802.3af新标准兼容性的,也可以是非兼容性的;PSE设备可为各节点设备(PD)提供足够的电能,并可有自动检测其负载(PD)的变动情况及时调整其向PSE设备提供电能的功能;PD设备可以是有线以太网的网元设备(节点工作站、中继器、网桥或交换机等)、无线以太网的接入点设备(AP)IP电话和安全网络摄像机等,但每个PD设备的耗电都必须在PSE设备允许的范围之内;输电线路采用有线以太网使用的电缆中的冗余芯线对或采用传输数据的线对,即和数据一起传输电功率。低压并行以太网供电系统有和以太网一致的拓扑结构,即采用以中继器为中心的星型拓扑结构,系统的主要性能参数应包括:供电电压与电流、接入供电节点(PD)数量和输电线情况(输电电缆型号、输电距离和输电线对是专用的还是与数据线公用的)等。

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