现代通信电源

《现代通信电源》作者：陈永彬科学出版社定价：32元ISBN:978-7-03-031658-5第1章概述2019/8/162课程简介通信电源是整个通信设备的重要组成部分，通常被称为通信设备的“心脏”，在通信局（站）中，具有无可比拟的重要地位。如果通信电源供电质量不佳或中断，将会使通信质量下降甚至无法正常工作直至通信瘫痪，造成重大的经济损失，给人民生活带来了极大的不便，以及造成极坏的政治影响。通信电源设备是现代通信系统中的重要组成部分，其目的是为通信设备提供安全、可靠、高效、稳定、不间断的能源。随着科技水平的进步，对于通信电源设备性能的要求也逐步提高，除必须满足基本的功能外，还要求具备交流配电、直流配电、自动切换、远程智能集中监控、电池自动管理等功能，从而满足网络管理的需求。第1章概述2019/8/163课程简介必要性随着通信网的快速发展，通信电源专业得到了长足的进步，也发生了革命性的跃变，这体现在：标准的制（修）订供电系统的可用性的提升供电方式的完善技术装备水平的提高维护方式的变革集中监控管理的实施等诸多方面由于通信电源系统设备繁多，维护复杂，是一门要求既要有扎实的科学知识，又具有很强的实际动手能力的专业。首先，我们必须了解其总体的组成情况，在此基础上，我们才能有目的地学习其中的各种设备及设施。第1章概述2019/8/164教材与参考书教材《现代通信电源》陈永彬等编主要参考书《通信基础电源》王鴻麟主编西安电子科技大学出版社《通信电源》漆逢吉主编北京邮电大学出版社《通信电源》第2版张雷霆主编人民邮电出版社出版社第1章概述2019/8/165课程成绩课程总成绩：满分100分，包括：平时成绩占30分作业、考勤、课堂讨论/随时进行(平时成绩总分按100分计，旷课1次扣10分，请假扣1分)课程考试成绩占70分闭卷考试、卷面满分为100分作业要求按时交作业和实验报告，不得抄袭一经发现，抄者和被抄者本次作业按零分计算第1章概述2019/8/166本章重点难点本章重点通信电源系统的组成通信电源在通信中的地位通信设备对通信电源供电系统的要求安全供电知识本章难点通信电源系统总体概念的把握分散供电与集中供电的设计通信电源系统的发展趋势第1章概述2019/8/167学习本章目的和要求掌握通信电源系统总体概念熟悉通信电源系统各组成部分的作用掌握通信电源配电系统组成框图掌握通信电源系统组成框图掌握通信设备对通信电源供电系统的要求了解通信电源的分级了解通信电源系统的发展过程及趋势全国高职高专通信类专业规划教材科学出版社现代通信电源(第一版)第1章概述2019/8/169目录第1章通信电源概述第2章通信配电第3章整流与变换设备第4章蓄电池第5章交流不间断电源设备第6章油机发电机组第7章通信接地与防雷第8章通信电源集中监控系统第9章新型电源和新技术第1章概述2019/8/1610第1章通信电源概述1.1通信电源系统的组成1.2通信设备对通信电源供电要求1.3通信电源的维护第1章概述2019/8/16111.1通信电源系统的组成概念通信电源是向通信设备提供所需直流电或交流电的电能源，是向通信设备供电的电源系统，其组成包括交流配电单元、整流模块、监控模块、防雷与接地系统、直流配电单元、蓄电池组等通信电源在通信中的地位我们知道，设计和评价一个通信系统，最重要的指标是它的有效性和可靠性。如果通信电源供电质量不佳，将会使通信质量下降甚至导致通信设备无法正常工作；如果通信电源供电中断，将会导致通信设备瘫痪。因此，通信电源是通信设备的“心脏”，它是保证通信系统有效性和可靠性的前提和基础。第1章概述2019/8/1612通信电源设备和设施通信电源设备和设施主要包括：交流市电引入线路高低压局内变电站设备油机发电机组整流设备蓄电池组直流变换器（DC/DC）交/直流配电设备UPS以及监控系统等。•另外在很多通信设备上还配有板上电源（poweronboard），即DC/DC变换。第1章概述2019/8/1613通信配电通信配电就是将交流电、直流电通过通过相应设备和电力线，组合成一个完整的为通信设备提供可靠电能源的供电系统，其目的是合理地进行控制、分配、输送，满足通信设备的要求。一个完整的通信配电系统，其组成如图1-1所示。变电站高压市电油机发电机组移动电站一般建筑负荷市电油机转换屏低压配电屏交流配电屏保证建筑负荷AC220V/380VAC220V/380V供电允许短时间中断供电允许中断蓄电池整流器直流屏直流不间断电源整流器逆变器充电装置转换蓄电池开关器件交流不间断电源供电允许短时间中断供电允许短时间中断AC220V/380VAC220V/380V-48V-24V60V不间断不间断AC220V/380V监控系统接地系统图1.1通信配电系统组成第1章概述2019/8/1614高压配电过程高压线路电能先经高压配电所（HDS）集中，再由高压配电线路将电能分送到各变电所（STS），变电所将高压变为低压送给低压配电屏，然后再由低压配电屏将电能分送给交流配电屏。也就是说通过这些变、配电设备，将高压市电（一般为10kV）转为低压市电（三相380V）。通常，大中型电信局采用10kV高压市电，经电力变压器降为380V/220V低压后，再供给整流器、不间断电源设备（UPS）、通信设备、空调设备和建筑用电设备等。小型电信局（站）则一般采用低压市电电源。低压配电屏通常含有计量，市电/油机发电转换，电容补偿，防雷，分配等功能），第1章概述2019/8/1615新型通信电源系统的组成通信电源系统是对通信局（站）内各种通信设备及建筑负荷等提供用电的设备和系统的总称。该系统由交流供电系统、直流供电系统和接地系统三大部分组成。一个完整的通信电源系统一般由交流配电单元、整流模块、直流配电单元、蓄电池组、监控模块和防雷接地系统6个部分组成，如图1-2所示。交流配电单元交流输入AC输出整流模块整流模块整流模块防雷与接地系统直流配电单元监控模块RS485/RS422RS485/RS422电池组48V24V60VDCDCDC图1-2通信电源系统组成框图第1章概述2019/8/16161.1.1交流供电系统通信电源常用的三种交流电源市电：由变电站供给自备交流电：由油机发电机供给后备交流电：由UPS供给交流供电系统组成交流供电系统是通信电源的三大系统之一，由高压室、高压开关柜、降压电力变压器、低压交流配电屏、低压电容器屏、油机发电机组、UPS和交流调压稳压设备及连接馈线等组成。高压开关柜引入高压（一般10kV）市电，保护本局的设备和配线，防止由本局设备故障造成的影响波及到外线设备。同时高压开关柜还有操作控制和监测电压和电流的性能。高压开关柜内安装有高压隔离开关、高压真空断路器（或油断路器）、高压熔断器、高压仪用互感器和避雷器等元器件。第1章概述2019/8/1617降压电力变压器降压电力变压器是把10kV高压电源变换到380V/220V低压的电源设备。低压交流配电屏低压交流配电屏是接入市电，为各路交流负载分配电能。当市电中断或交流电压异常时（如过压、欠压、缺相等），低压配电屏能自动发出相应的告警信号。低压配电设备低压配电设备是将低电压电源或直接由市电引入的低电压电源进行配电，作市电的通断、切换控制和监测，并保护接到输出侧的各种交流负载。低压配电设备由低压开关、空气断路开关、熔断器、接触器、避雷器和监测用各种交流电表等组成。低压电容器屏提高功率因素第1章概述2019/8/1618调压稳压设备调压设备使输出电压稳定在额定电压允许范围内。油机发电机防止停电时间较长导致电池过放电。交流不间断电源系统（UPS）为了确保通信交流供电不中断、无瞬变，近年来，在某些通信系统中已采用交流不间断电源系统，也称UPS。UPS一般都由蓄电池、整流器、逆变器和静态开关等部分组成。市电正常时，市电和逆变器并联给通信设备提供交流电源，而逆变器是由市电经整流后给它供电。同时，整流器也给蓄电池充电，蓄电池处于并联浮充状态。当市电中断时，蓄电池通过逆变器给通信设备提供交流电源。逆变器和市电的转换由交流静态开关完成第1章概述2019/8/16191.1.2直流供电系统直流供电系统组成直流供电系统是通信电源的三大系统之一，由高频开关电源（AC/DC变换器）、蓄电池组、DC/DC变换器、直流配电屏和相关的配电线路等部分组成。整流器将交流电整流为直流电压后，输出到直流配电屏与负载及蓄电池连接，为负载供电，给电池充电。蓄电池交流停电时，蓄电池向负载提供直流电，是直流系统不间断供电的基础条件。蓄电池可分为酸性电解液的铅酸蓄电池和碱性电解液的碱蓄电池。铅酸蓄电池自法国物理学家普兰特1859年发明以来，已有150余年的历史。第1章概述2019/8/1620直流配电屏直流配电屏是连接和转换直流供电系统中整流器和蓄电池向电信负载供电的电源设备。组成•屏内装有闸刀开关、自动空气断路器、接触器、低电熔断器以及电工仪表、告警保护等元器件。分类•直流配电按照配线方式不同，分为低阻和高阻两种。•高阻配电是把馈线改用小截面电缆出线，每路出线的负线上加装上一定的电阻。•好处：当任何一路负载发生短路时，供电母线上的电压变动较小，不足以影响其他分路供电。直流配电屏是为不同容量的负载分配电能，当直流供电异常时要产生告警或保护。如熔断器断告警、电池欠压告警、电池过放电保护等。第1章概述2019/8/1621DC-DC变换器DC-DC变换器是将基础电源电压（-48V或+24V）变换为各种直流电压，以满足通信设备内部电路多种不同数值的电压（±5V、±6V、±12V、±15V、-24V等）的需要。基础电源(一次电源)通信局(站)的基础电源分为交流基础电源和直流基础电源两大类。交流基础电源为市电、备用油机发电机组(含移动电站)、通信逆变器(或UPS)提供的低压交流电源，称为通信局(站)的交流基础电源。第1章概述2019/8/1622直流基础电源为各类直流通信设备、通信逆变器和直流变换器提供直流电压的电源，称为直流基础电源。通信局(站)直流基础电源的额定电压通常为-48V。机架电源(二次电源)由于微电子技术的发展，各种专用集成电路在通信设备中大量应用。这些集成电路通常需要由+3.3V、+5V、+12V等低压电源供电。如果这些电压都由整流器和蓄电池组供给，那么就需要多种规格的蓄电池组和整流器。这样不仅增加了电源设备的费用，而且也大大增加了维护工作量。第1章概述2019/8/1623直流供电系统的分类按电信设备供电电压允许变动范围窄电压直流供电系统宽电压直流供电系统；按电源设备的安装地点不同，可分为集中直流供电系统分散直流供电系统；按馈电线配线方式不同又可分为低阻配线直流供电系统高阻配线直流供电系统第1章概述2019/8/16241.1.3接地系统为了提高通信质量、确保通信设备与人身的安全，通信电源应有接地装置。接地接地就是在各种电气设备设置零电位点，该点在物理上与大地有良好的电气连接，这种连接称为接地。接地系统构成接地的一切装置称为接地系统。接地系统组成接地体接地引入线接地汇集线接地排接地线第1章概述2019/8/1625接地体接地体就是埋入地中并直接与大地接触的金属导体，也就是通常所称的地网。接地汇集线接地汇集线是建筑物内各种接地线汇接的地方，可以理解为建筑物内的总接地排。接地引入线接地引入线是建筑物内接地总汇集线与接地体之间的连接线。避雷针接地排接地排接地汇集线设备接地排设备设备设备设备设备地面地下地网接地引入线避雷针引入线接地线图1-3通信局（站）的接地示意图第1章概述2019/8/1626接地排接地排就是从接地总汇集线上接出到建筑物各层或各房间中的接地装置，各机房内通信设备的接地，都接到机房的接