直流配电系统

直流配电系统直流配电系统一、通信设备对基础电源的要求通信局(站)的基础电源分交流基础电源和直流基础电源两大类。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为直流基础电源。由于程控数字通信设备是利用计算机控制的设备，数字电路工作速度高，对瞬变和杂音电压十分敏感，因此供电质量要求很高。即：电压波动，杂音电压及瞬变电压应小于允许范围。电源不允许瞬间中断。因为通信信息存储在存储器中，所有的存储单元都有双套装置。若电源瞬间中断，两套平行工作的存储器同时丢失信息。供电设备自动工作性能好，做到少人维护或无人维护。基础电压指标绝大多数程控数字通信供电系统的基础电压为-48V，也有少量采用-24V。这种“-”型基础电压是指电源正馈电线接地，作为参考电位零伏，负馈电线装接熔断器后，与机架电源连接。通信机房内每一个机架的直流输入端子处-48V电压允许变动范围为-40〜-57伏。-48V直流电源(第一级)输出端子处测量的杂音电压指标：电话衡重杂音电压：K2mV(符合ITU-T建议0.41条件)峰-峰值杂音电压：0〜300Hz,<400mV(3)宽频杂音电压：3.4〜150kHz,<100mV有效值150kHz〜30MHz,<30mV有效值(4)离散频率杂音电压：3.4〜150kHz,<5mV有效值150〜200kHz,<3mV有效值各种程控交换机供电系统基础电压范围不同。有些交换机电压允许变化范围大，称为宽电压范围，这类交换机适应性强。有些交换机电压允许范围小，称为窄电压范围，这类交换机适应性小。扩大基础电压范围有利于简化供电系统，所以发展趋势则为宽电压范围。基础电压范围内的工作电压有三种：浮充电压，均衡电压和终止电压。在通信电源供电系统中，整流器和蓄电池并接于馈电线上，当市电正常时，由整流器供电，同时也给蓄电池微小的补充电流。这种供电方式称为浮充，这一过程中整流器输出的电压称为浮充电压。为了使蓄电池储备足够的容量，视需要升高浮充电压，使流入电池补充电流增加，称为均衡充电，这一过程整流器输出的电压为“均衡”电压。基础电压上限由均衡电压确定。一旦市电中断，整流器停机，蓄电池单独向负荷供电，蓄电池放电允许最低值，称为终止电压。基础电压的下限是蓄电池组的终止电压。杂音电压指标由于程控数字通信设备采用了大量集成元件电路，它们对各种频率的干扰信号敏感，所以不仅有如机电制通信设备供电系统那样有衡重杂音和宽频杂音指标要求，还有多种杂音指标要求。衡重杂音各国衡重杂音都依据CCITT(国际电报电话咨询委员会)建议，即电话电路177以800Hz杂音电压为标准，其它频率杂音电压响度强弱，用等效杂音系数表示(衡重杂音)。系统衡重杂音的测量点视情况选择在整流器输出端、蓄电池输出端及机房机架的输入端(PDK)，各测量点数值不一。宽频杂音它是指各次谐波均方根值，即周期连续频谱电压。有几个区段：下限值有的取 10〜30Hz,有的取零频，上限值则取30MHz。下限值是考虑到目前整流器大多为相控型，故输出成分中含市电(50Hz)的基波及谐波。峰值杂音它是指叠加在直流输出上的交流分量峰值，即指晶闸管或高频开关电路导致的针状脉冲。离散杂音它是指无线电干扰杂音或射频杂音，通常为150kHz〜30MHz频段内的个别频率杂音。瞬态杂音此项是指由于电源干扰或本机故障所产生的随机杂音。瞬态脉冲时间愈短，影响愈小，则允许的瞬变电压愈高。瞬变电压主要是在熔断器熔断时，使电路产生大电流变化率，则电路因为感性，故感应出高压。二、 直流供电方式机电制交换机采用汇流排把基础电源直接馈送到机房机架，这种方式称为汇流式馈电，又因汇流排电阻很低，也称为低阻配电方式。在这种配电系统中，当某列架负载发生短路时，瞬态电压便影响其它工作着的列架负载工作，且发生设备的损坏。引起供电系统电压瞬变因素很多，故必须注意尤其是低阻配电系统)：熔断器速断特性不好，使熔断器在短路故障尚未到达最大时就熔断。尽量减小系统中电感量：如电池组安装时汇流条成。型，正负极尽可能靠拢，以减小瞬变电压。馈电线正负间隔，靠拢并行放设。三、 高阻配电方式程控交换机有用高阻配电方式，又称辐射式馈电，即各机架电源负馈线，均用高阻电缆从公共配电点引出。也有用低阻配电方式。高阻配电方式优点较多，以AXE-10交换机为例说明：负载馈电线电阻与距离及电缆截面有关，瑞典AXE-10程控交换机配电系统，馈电线距离按25米计算，要保证每根负馈电线的电阻大于45mQ。若距离小于25m，则将配电屏上预置的30mQ电阻串入负馈线，电缆截面选10mm2。在采用高阻配电的供电系统中，若某一支路发生短路，或熔断器熔断，使电路中所产生的瞬变电压限制在一定范围内。四、 直流馈电线全程压降目前我国已引进近20种程控交换机设备及程控交换机电源设备，放电回路电压降差异较大，直流馈电线截面是依据全程放电回路压降和馈电线允许截流量，以及经济电流密度而选定。几个国家集中供电系统全程压降指标规定如下：1780.5V OJV-m一一―一—蓄电池控制屏;SPC羞电源架0.6V交换机设备 -1JV-.2.0Vf——0.7V—4(a)NFAX61E交换设备0.5V 0.4〜0,5V蓄电池」.■—_10.5V直流2.4VSPC室L0〜0.9V交换机配电屏电源架设备(b)S-1240交换设备(c)加拿大(北电)DM-100程控交换设备179图1-4几个国家放电回路全程压降日本NEAX61交换机供电系统全程放电回路电压降共为2V,电压降分配如图1-4(a)所示。S-1240交换机设备全程放电回路压降规定为4.8V，电压降分配如图1-4(b)所示。DM-100程控交换机设备全程放电回路压降最大为2.5V(-般为1.5V)，电压降分配如图1-4(c)所示。德国EWSD交换机设备规定馈电线上电压降为1.0V，直流屏和专业电源架(SPC)上电压降为0.8V，共为1.8V。五、直流配电设备的技术条件与选型直流供电系统由整流器、蓄电池、直流变换器(DC/DC)和直流配电屏等部分组成。整流器的交流电源由交流配电屏引入，整流器的输出端通过直流配电屏与蓄电池和负载连接。当通信设备需要多种不同数值的电压时，可以采用直流变换器(DC/DC)或机架电源将基础电源的电压变换为所需的电压。由于直流供电系统中设置了蓄电池组。因此可以保证不间断供电。直流供电系统目前广泛应用并联浮充供电方式，并联浮充供电方式的原理结构如图1-5所示。整流器与蓄电池并联后对通信设备供电。市电正常时整流器一方面给通信设备供电，一方面给蓄电池充电，以补充蓄电池因局部放电而失去的电量。在浮充工作状态下，蓄电池还能起一定的滤波作用。市电中断时，蓄电池单独给通信设备供电。由于蓄电池通常都处于充足电状态，所以市电图1-5并联浮充供电方式的原理结构短期中断时，可以由蓄电池保证不间断供电。若市电中断时间过长，整流器应由油机发电机组供电。并联浮充供电方式的优点是结构简单、工作可靠，供电效率也较高。但是，采用这种方式时，在浮充工作状态下，输出电压较高，当蓄电池单独供电时，输出电压较低，因此负载电压变化范围较大。随着通信事业的迅速发展，高层通信大楼越来越多。在高层通信大楼中，如果直流供电系统都安装在底层的电力室内，那么从直流配电屏到高层通信机房就需要很长的馈电线。为了降低馈线电阻压降和缩短载流量很大的直流馈线，电力室可分层设置。一般来说，一个电力室供四五层为宜。为了进一步缩短直流馈线，电力室还可以向上向下双向供电。根据我国通信行业标准YD/T105-2000《通信局(站)电源系统总技术要求》，设备的可靠性指标为：(1)直流配电设备，在15年使用时间内，平均失效间隔时间(MTBF)应＞106h,不可用度^＜1.0x10-6。(2)相控整流设备，在10年使用时间内，平均失效间隔时间(MTBF)应＞8x103h,不可用度应＜3.75x10-4。(3)高频开关整流设备，在15年使用时间内，平均失效间隔时间(MTBF)应＞5x104h,不可用度应＜6.6x10-6。主要技术指标见表1-1。直流一直流变换器设备在15年使用时间内，平均失效间隔时间(MTBF)应＞5x104h,不可用度应＜6.6x10-6。防酸式蓄电池组，全浮充工作方式在12年使用时间内，平均失效间隔时间(MTBF)应＞7x105h,不可用度应＜1.72x10-5。(6)阀控式密封铅酸蓄电池组，全浮充工作方式在10年作用时间内，平均失效间隔时间(MTBF)应＞3.5x105h,不可用度应＜3.43x10-5。表1-1通信电源主要技术指标指 准项目YD/T73?2002《通信用高巍开关整折器"0通信-用高频开美犒流设备进网质量认壶橙验实施细WYD/T1O5S20()0《通禁用高频开关组合电源*输入电压范困M时相：IS7—242；湘;323