高压直流远供技术材料

省公司网络优化中心2012.12中国移动广东公司高压直流远程供电技术应用

现状分析

技术问题探讨高压直流远供技术投资对比分析后续工作计划

WLAN、RRU、直放站、GPON等分布式建站模式日益增多。特点：没有机房，市电引入困难，建站成本高，远端设备功耗低整体情况：直放站：60585台，对比2010年新增7533台，2012年还将计划建设688台WLAN:安装168961个AP,已开通145427个，涉及开通交换机30403个，RRU:BBU3297个，RRU接近20000个，2011年也将建设完成34067个分布式载波GPON：OLT接近1500个，按每块板一半的PORT口接入ONU,大概有1500*16*16=384000个，满配则达到768000个ONU现状分析-分布式站点现状分析-当前分布式基站供电模式负载一体化UPS1、市电直供：

没有条件安装后备电源的直放站、微蜂窝、WLAN等场所2、一体化UPS

使用交流220V供电的设备（主要是直放站、微蜂窝设备）负载业主配电箱负载一体化开关电源3、一体化开关电源

使用直流48V供电的设备（主要是村通设备）机房建设成本高选点困难市电引入困难抄表工作量大设备维护量大成本高市电易受浪涌冲击发电保障困难现状分析-带来的问题易受业主拉电限电现状分析-供电模式趋向

分布式基站拉远技术的大量应用远端设备功耗较小传统的供电方式无法满足和适应现行趋势下末梢网络设备的供电要求

高压直流远供技术

技术问题探讨

现状分析投资对比分析后续工作计划

将中心基站内已有的直流-48V（+24V）电源经局端远供电源设备升压为高压直流(可调:240V~380V)传送至远端，为远端网元设备供电。远端300W功耗以内且在100米距离内可直接使用48V电源使用。高压直流远供技术介绍-旧站改造模式新建站点可考虑局端组合电源系统，系统输入为220V/380V交流市电，输出为-48V和280V(可调:240V~380V)两组直流电源。系统由-48V电源为本基站内近端设备供电，同时由高压直流电源为远端网元供电。高压直流远供技术介绍-新站建设可选模式高效性可维护性高可靠性高适应性配置灵活性安全性局端输出为对地悬浮的直流电，相比较交流电而言，安全性能更高，人为碰触直流的任一极完全安全电源功率密度高，占用机架空间少局端模块可组成N+1冗余，具有高可用性，具有完善的短路保护、过载自动限流、欠压关机等保护功能局端采用模块化结构，支持热插拔，设备更换维护非常简便可根据不同负载大小、传输电缆粗细、距离远近等工程实际情况，可现场调节局端馈电电压(140/280/380Vdc)远端设备安装方式多样，选择灵活，体积小，安装方便，提供雷击保护、自动限流等功能，采用高效率电路，适合各类恶劣环境可监控性局端设备可提供485通讯和干接点报警功能，功率分配单元可提供485通讯和干接点报警功能，远端设备可选配报警干接点功能高压直流远供技术介绍-特点和优势一般情况下优先选用铝芯线缆作为远程供电的供电电缆（特别是在农村地区及野外场景），与传输线缆同路由敷设。

铝导体PVC绝缘PE护套PE垫层钢丝

远供专用铝芯电缆结构示意图高压直流远供技术介绍-供电电缆对于部分新建分布式远端站点、同时也是传输末梢的站点，如果必须占用传输管道才能解决供电，可考虑采用4平方以下复合光缆进行敷设（4平方以下复合光缆占用传输管道支管大小相同）该方案造价较高，由于使用了铜芯，并在两边增加了集线和分线设备，大约是光纤+铝缆造价的2.5倍

复合光缆结构示意图高压直流远供技术介绍-供电电缆

目前远供主要供电电缆结构均为单根电缆，正负极均在同一根电缆内，在安全性上可能会有以下问题：

1、单极性接触

2、双极性接触主要发生场景：工程施工、设备维护、设备被盗高压直流远供技术介绍-人身安全性分析远供设备正常工作，线路绝缘良好时，维护人员在MDF、交接箱、分线盒上，操作单对电缆线对，在没有采取任何防护措施的条件下，身体直接或通过金属工具接触供电线路导体。这种情形在接线端子绝缘失效、工具没有绝缘时，出现的机会较大。

分析：操作人员与远供系统形成的线路可简化成下图，其中，人体电阻取极度潮湿条件下的1kΩ，人体对地绝缘电阻取最恶劣情况0Ω。

该情形下，人身安全取决于远供输出电压和设备对地绝缘电阻。

情形一：单极性接触远供设备正常工作，线路绝缘良好时不会构成影响，但在没有采取任何防护措施的条件下，身体直接或通过金属工具接触供电线路导体。这种情形在接线端子绝缘失效、工具不绝缘时出现的机会较大。分析：该情形下，人身安全取决于远供输出电压和设备对地绝缘电阻。

高压直流远供技术介绍-人身安全性分析情形二：双极性接触远供系统正常工作时，维护人员操作时身体不同部位同时操作不同极性的远供用电缆线对，接触到不同极性的导体。这种情形在进行电缆复接割接时，两根线以上端子的绝缘失效并且被同一个人碰到、工具不绝缘时可能会出现。

分析：维护人员的身体将直接构成远供设备的部分负载，如果远供设备输出电压高于安全电压限值，有可能直接威胁维护人员的生命安全。

此种情形下，只有将远供电源的输出电压限定在安全电压范围内，才能解决。没有其他任何的技术监测手段可以解决这个问题。高压直流远供技术介绍-人身安全性分析一、在高压直流远供方式在设计上实行对地悬浮，对地是绝缘的，对于单极触碰完全是安全的，实际测试证明也是没有任何问题；二、对于双极触碰，高压直流远供设备应能实现短路保护，而且反映时间必须在15至200毫秒以内实行保护，脱开负载。对于人体还是安全的。（在设备第三方检测将着重进行该项测试）ITU-TK.50，K.51G规定：远供的对地安全电压为，直流140V或直流200V，如果短路电流被限制在10mA以下；在发生单一故障15至200毫秒以内，电压能回落到直流安全电压140V水平，则限值为400V。高压直流远供技术介绍-人身安全性分析高频开关电源一般由防雷电路、EMI滤波电路、整流滤波电路和高频变换电路四部分组成，整个电路中不存在工频变压器与工频电感一类的器件。整流桥的高压直流范围为DC250-336V（经AC220整流变换后）,对于直流输入而言，整流桥可视为直连。

所以，只要交流输入端使用合适范围的高压直流，设备的开关电源是可以正常工作的。经在现网实际测试验证，目前使用交流电的分布式远端设备都能支持直接使用直流220V。目前使用交流AC220的通信设备实际在输入端均采用了开关电源整流桥技术，其大致原理如下：高压直流远供技术介绍-交流输入适配性市电直连一体化UPS/开关电源远供电源电压不稳定直接导致设备掉电需要增加电池,电池维护成本上升使用机房原有的-48V电源电池,无须增加电池，电池维护成本不变没有后备电池，一停电马上掉电只能安装在离负载较近的地方占用空间较大,维护不便主要设备安装在母局机房,模块化热插拔,远端体积小可安装悬挂在墙上,维护方便需要安装电表,需要与供电,物业单位协调,以后抄表交纳电费不需要和供电物业协调,不用安装电表一体化机柜位置有限，配置的电池后备时间短后备时间基本和母局设备同步，并可根据实际需要进行分级管理UPS和开关电源直接安装在室外不能正常工作，必须进行一体化设计，保证其工作环境远端可露天安装工作一切正常高压直流远供技术介绍-供电模式对比适用于为通信网络中各种低功耗设备、室外型设备和特殊应用场景设备提供电力，如网络末梢位置分散的小(微)型通信设备、特殊场景中的网元设备等，且无需占用或需占用但管道资源丰富的地区。当通信网络设备的供电线路长度大于100m，线路上的压降超出设备正常工作允许的过、欠压范围，且就近供电存在问题、运行维护困难时，宜采用远程供电方案。考虑到远供线路建设成本等因素，远供线路电缆的导线线径不宜超过等效50mm2铝芯导线电阻值的电缆规格，每条供电线路长度不宜超过10km。为保证远供电源系统的安全、可靠运行，在长距离级联供电场景，每条远供线路中级联的远端站点数量不宜超过15个，单套远供局端电源设备所供电的远端站点数量不宜超过20个。在集中分布式供电场景，则宜根据其受电网元设备的总功耗情况，进行远程供电电压的合理设置。高压直流远供技术介绍-总体应用原则

技术问题探讨高压直流远供技术

现状分析投资对比分析后续工作计划

技术问题探讨-交流远供和直流远供的选择

2007年结合华为RRU设备的规模建设，我省逐步开展了交流远供方式的试点探索（主要在韶关开展），充分利用了远端宏站开关电源和蓄电池的冗余进行供电，障充分降低了建设成本，同时也发现了交流远供方式存在的一些问题：1、逆变器是必经途径，没有备份设计，容易导致单点故障；2、交流供电方式容易遭受雷击，而逆变器采用的设备自保护方式经常导致直接断开远端负载，设备直接掉电。3、交流380V高压对于人体危险性极高，架空走线风险大。

但由于掉站率较高，韶关公司也逐步在进行改造，从原来的80多个站点已经减少到目前的50多个站点，同时逐步开展了高压直流远供方式的探讨和试点。

逆变器48v电源交流远供负载低压电缆技术问题探讨-交流远供和直流远供的选择防雷性能更优越直流远供技术采用了对地隔离的方式进行远供对人体更安全直流电对于交流电相对更为安全，另外对地隔离杜绝了单级触碰的人身危险，成熟的直流远供方案对于双极触碰实施短路保护，进一步保证安全。冗余备份更为可靠采用DC/DC模块进行直流升压采用N+1冗余备份避免了单点故障，输出更为可靠、稳定效率更高，更节能直流远供设备采用DC