通信电源简介.pptx

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1、1一、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。第1页/共73页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、模块化第2页/共73页3一、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

2、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。第3页/共73页4二、通信电源系统组成1、组成框图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交流设备防雷与接地系统动力与环境集中监控第4页/共73页5二、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

3、间断电源系统，提供稳定可靠的交流电源。第5页/共73页6二、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的影响。变换器 DC-DC变换，提供满足通信设备要求的电源。第6页/共73页7二、通信电源系统组成几个常用定义DCDCACACDC-DC变换器输入输出逆变器整流器调压或变频器第7页/共73页8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

4、交流设备其它设备10KV380V48VA、正常工作3、各部分工作过程第8页/共73页9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10KV380V48VB、市电停电，油机尚未启动3、各部分工作过程第9页/共73页10高低压配电市电油机交流配电屏整流器整流器10KV380VC、油机启动3、各部分工作过程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48V第10页/共73页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10KV380V48VD、市电来，进入正常工作3、各部分工作过程第11页/共7

5、3页12三、通信电源系统的发展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1、集中供电方式保证建筑负荷通信空调一般建筑负荷第12页/共73页131）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急照明：消防疏散照明，等级较事故照明高。第13页/共73页14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

6、，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第14页/共73页15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、分散供电方式交流配电屏整流器整流器直流配电屏蓄电池变换器通信设备其它设备第15页/共73页16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：代价大，占地面积大，工程实施容易。分散供电方式的优缺点第16页/共73页173）供电发展的方向交流逐步走向集中直流逐

7、步走向分散第17页/共73页18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：第18页/共73页19复习通信电源系统组成框图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交流设备防雷与接地系统动力与环境集中监控第19页/共73页20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

8、PWM方式控制功率器件的开关状态。第20页/共73页21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-UOUNUN=UO-UR说明：通过改变晶体管电压进行稳压。第21页/共73页22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 a说明：通过晶闸管导通角a进行稳压。第22页/共73页23开关电源工作原理整流电路高频变压器负反馈通信设备IGBTPWM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。y第23页/共73页24频率高、体积小、重量轻，可制成模块式；效率高

9、，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第24页/共73页25开关电源的典型配置（交换局）交流配电屏（380V）直流配电屏(48V)监控模块整流模块整流模块整流模块整流模块整流模块整流模块开关电源容量单位：A蓄电池组I蓄电池组II第25页/共73页26开关电源的典型配置（基站）直流配电整流模块整流模块整流模块整流模块整流模块交流配电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

10、电池组第26页/共73页27BTS3直流供电系统传输开关电源架蓄电池组蓄电池组预留负荷基站电源系统第27页/共73页283交流供电系统市电开关电源空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第28页/共73页29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。第29页/共73页301、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

11、。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、电池阀等。第二节：蓄电池组的原理第30页/共73页312、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第31页/共73页323、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

12、数 电池温度系数0.006放电小时236100.610.750.881第32页/共73页33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。第33页/共73页34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

13、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。KW：有功功率计量单位，为KVA*。第34页/共73页35第三节：-48V电源系统应用C、直流线路压降直流线路压降定义：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。作用：用来计算直流电源线径。D、直流电源系统的运行方式、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

14、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；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。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至至2.27V/只，均衡电压一般为只，均衡电压一般为2.30至至2.40V/只。只。E、-48

15、V系统系统3.2V概念：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。的差值。第35页/共73页36第三节：-48V电源系统应用直流配电屏蓄电池通信设备机房配电屏 0.5V X 3.2V（阿尔卡特等设备）0.5V0.4V0.2VX 一般在11.5V左右。第36页/共73页37-48V电源系统应用 1、电源设计的内容：、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

16、室内外接地系统的设计等。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。第37页/共73页382、电源设计的分工、电源设计的分工 作用：明确工程设计界面和责任界面。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；分工包括：与建设单位的分工；与电源设备厂家分工：与电源设备厂家分工：与各专业分工：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。无电源柜则由电源专业与主专业协商。-48V电源系统应用第38页/共73页39例例1：某局新增设备负荷为：某局新增设备负荷为48V/50A，远期负荷为远期负荷为

17、100A，设设备与电源的距离为备与电源的距离为20米（蓄电池米（蓄电池组放电时间按组放电时间按3小时计算，最低环小时计算，最低环境温度为境温度为5，整流模块容量为，整流模块容量为50A/个）。个）。-48V电源系统应用第39页/共73页40计算计算步骤：蓄电池组步骤：蓄电池组根据公式：根据公式：查表得查表得=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。问题问题1：计算开关电源和蓄电池组的容量：计算开关电源和蓄电池组的容量第40页/共73页41计算计算步骤：开关电源步骤：开关电源考虑考虑2个方面，个方面，1、开关电源

18、机架容量、开关电源机架容量 2、本期配置整流模块的数量。、本期配置整流模块的数量。根据公式：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。开关电源机架容量应大于300A。问题问题1：计算开关电源和蓄电池组的容量：计算开关电源和蓄电池组的容量第41页/共73页42问题问题1：计算开关电源和蓄电池组的容量：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

19、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。第42页/共73页43工程上常用固定压降分配法计算：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电源配电端子至设备一般取11.5V。根据公式：根据公式：将各类数据代入其中I100A,Y铜的电导率57，则S47mm2取S50mm2。注意：供电路数应当根据设备要求定。问题问题2：计算开关电源至通信设备的直流电源：计算开关电源至通信设备的直流电源线线第43页/共73页44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

20、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。第44页/共73页45例例2：某局交流设备负荷为：某局交流设备负荷为6KVA，计算：计算：1、单相、单相220V供电时，电源线径。供电时，电源线径。2、三相、三相380V供电时，电源线径。供电时，电源线径。-48V电源系统应用第45页/共73页46工程中常用载流量计算：方法是根据计算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

21、电源线。计算2：计算电流I6000/660=9A。查表得4*1.5mm2可满足要求。交流电源线径计算第46页/共73页47四、UPS系统概述第47页/共73页48UPSUPS的主要作用1 1 为什么要使用UPSUPS？为了保护重要设备（网络、服务器、DCSDCS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 2 什么是UPSUPS？UPSUPS是英文Uninterruptable Power SystemUninterruptable Power System的缩写，中文名叫不间断电源。3 3 UPSUPS的主要作用是什么

22、？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，UPSUPS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 第48页/共73页49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UPSUPS输出第49页/共73页50U UP PS S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。作用是市

23、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UPSUPS常规保养或故障检修时，在不中断负载运行条件 下将UPSUPS退出运行并与系统隔离，保证操作时设备和人员 的安全。第50页/共73页51UPSUPS分类（按工作方式）分类（按工作方式）后备式 线路交互式 双变换在线式 DELTA变换式第51页/共73页52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

24、器逆变器蓄电池市电第52页/共73页53 （2）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工作原理第53页/共73页54后备式UPS的特点效率高效率高低成本低成本占地小占地小部件少部件少容量小容量小逆变器不在线逆变器不在线4 41616msms转换时间转换时间方波输出方波输出输出电性能指标差输出电性能指标差第54页/共73页55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第55页/共73页56（2）当市电停电时，

25、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电双变换在线式UPS原理与特点第56页/共73页57（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原理与特点第57页/共73页58逆变器在线逆变器在线抗尖峰冲击抗尖峰冲击静态旁路应付过载及静态旁路应付过载及内部故障内部故障零转换零转换(转向静态旁路的时候才有1ms左右的中断)发电机兼容性好发电机兼容性好输出特性好输出特性好效率低效率低成本高成本高部件多部件多占地大占地大容量大容量大

26、双变换在线式UPS原理与特点第58页/共73页59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）。=四象限逆变器蓄电池市电负载L第59页/共73页60线路交互式UPS原理与特点效率高效率高充电快充电快噪音低噪音低部件少部件少占地小占地小滤波特性滤波特性容量中等容量中等对频偏反应差对频偏反应差逆变器不在线逆变器不在线阶跃负载反应差阶跃负载反应差逆变器受热冲击逆变器受热冲击峰值因数差峰值因数差无旁路无旁路第60页/共

27、73页61Delta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逆变器主逆变器蓄电池市电负载变压器Delta变换UPS原理与特点第61页/共73页62（1）正常工作时正常工作时：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市电故障或市电电压超出允许的极限时时：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

28、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。第62页/共73页63U UP PS S实际应用系统框图输入配电屏UPS蓄电池输出配电屏负载市电输入油机电输入转换开关注：方框中的部分一般要求供货厂家提供。第63页/共73页64UPS的配置vUPS容量的确定v电池后备时间v工作方式的选择第64页/共73页65UPS容量的确定统计本期负载的功耗；结合发展规划，确定中远期的总功耗；考虑至少3050%安全余量；UPS的配置第65页/共73页66UPS的配置电池后备时间主要取决于市电供应情况油机发电机组的配置维护响应时间U

29、PS的容量工程中简易方法：1.25*S*t=V*AH第66页/共73页67UPS的配置UPS工作方式的选择单机工作方式串联备份工作方式并联冗余工作方式第67页/共73页68UPS的配置单机工作方式单机工作方式是UPS最常见的和最基本的工作方式，它一般使用在不能停电的一般负载场合，其可靠性较差。第68页/共73页69UPS的配置串联备份工作方式 双机热备份也是为了大大提高供电系统的可靠性，它和双机并联一样，也是使用在特别重要的场合。其工作方式是：UPS2的输出作为UPS1的旁路输入，正常时UPS1处于主用状态，承担100%的负载，UPS2处于热备份状态；UPS1故障，则由UPS2转为主用，承担全

30、部负载；UPS1、UPS2均故障，则由市电经静态旁路开关直接对负载供电。缺点：主备机老化程度不一，易造成切换失败，或需要定期倒换；存在供电瓶颈。UPS2UPS1市电输入负载第69页/共73页70UPS的配置并联冗余工作方式两台UPS并联的必要条件时同频、同相、等幅同频、同相、等幅，因此必须有一个并联控制器，它主要完成同步锁相、均流及并联管理等功能。UPS并联的目的是为了大大提高供电系统的可靠性，它往往使用在特别重要的场合。其运行模式是：两台UPS均正常时，各承担50%的负载；当其中某一台UPS故障，由另外一台承担100%的负载；当两台UPS均故障时，市电经静态旁路开关直接对负载供电。UPS1UPS2输入配电屏输出配电屏市电输入负载第70页/共73页71一个UPS工程的实例工程条件：近期负荷约30KVA，远期估计将增加到60KVA左右。第71页/共73页72谢谢谢谢THANK YOUTHANK YOUTHANK YOUTHANK YOU第72页/共73页73感谢您的观看！第73页/共73页