德国银杉(SILVERFIR)- 银杉通信电源系统
德国 (SILVERFIR) 银杉通信电源系统是为通信局(站)的各种通信设备及建筑负荷等提供电源的设备和系统的总称。银杉通信电源系统是由交流供电系统、直流供电系统和相应的接地系统、监控系统等组成的。
为了保证供电的稳定、可靠和安全的,根据不同的应用要求,银杉通信电源可以采用不同的供电方式。集中供电、分散供电和混合供电是采用的典型的三种供电方式。
市电电源和备用发电机组组成的交流供电系统一般采用集中供电方式,即整个局(站)由一个变电站、一个高压供电系统、一个低压供电系统、一个备用发动机组等组成的电源系统为全局站供电。
由高频开关电源和银杉蓄电池组成的直流供电系统、UPS供电系统可以采用集中供电或分散供电方式,即可以配置一个直流电源或多个直流供电系统为直流负荷供电,也可以配置一个或多个UPS供电系统为交流负荷供电。
集中供电方式电源系统集中供电是指通信局(站)中所有通信设备由一个集中的直流电源供电。集中供电方式电源系统的组成如图1所示。
交流供电系统由专用变电站、市电/备用发电机组转换屏、低压配电屏、交流配电屏、备用发电机组等组成。移动发电机可提供应急供电。不间断电源系统(UPS)内部有整流器、逆变器、蓄电池等设备,构成完善的供电系统。不间断电源系统(UPS)对通信设备及其附属设备提供不间断交流电源。交流电源系统还对通信局(站)提供保证建筑负荷和一般建筑负荷。保证建筑负荷是指通信用空调、保证照明、消防电梯、消防水泵等,一般建筑负荷是指一般空调、一般照明及其他备用发电机组不保证的负荷。通信用空调、保证照明也可由电力室交流屏供电。
德国 (SILVERFIR) 直流供电系统由高频开关整流设备、蓄电池、直流配电设备组成。直流供电系统向各种通信设备提供直流电源。通信局(站)应设事故照明,事故照明灯具可采用直流照明灯或交流照明灯。
需要说明的是,集中供电方式电源系统根据不同负荷的不同要求,提供不间断、可短时间断、允许间断的三类电源。即提供给通信负荷的电源为不间断,保证建筑负荷的电源为可短时间断,一般建筑负荷的电源为允许间断。
分散供电方式电源系统分散供电方式电源系统设置多个直流供电系统,分别给局(站)内一部分通信设备供电。其中交流供电系统与集中供电方式电源系统的相同,全局(站)设置一个总的交流供电系统,由此分别向各个直流供电系统提供低压交流电源。分散供电方式电源系统的交流供电系统的组成和要求与集中供电方式的交流供电系统相同。各个直流供电系统可分楼层设置,也可按通信设备系统设置。设置地点可是单独的电力电池室,也可与通信设备设置在同一个机房内。其他要求与集中供电方式供电系统是相同的。分散供电电源系统的组成如图2所示。
混合供电方式电源系统
在光缆中继站、微波无人值守中继站和移动通信基站等地方,可以采用交流电源和太阳电池(或其他能源)相结合的混合供电方式电源系统进行供电。该系统由太阳电池方阵、低压市电、银杉蓄电池组、整流和配电设备以及移动发电机组成。
在微波无人值守中继站,若通信容量较大而不宜采用太阳能供电系统时,可采用市电与无人值守备用发电机组相结合的交流电源系统作为主用输入电源。应采用无人值守自动化性能及可靠性高的成套电源设备,包括无人值守备用发电机组、市电油机转换屏、直流电源系统及外围设备控制箱等。
在正常情况下,由太阳能方阵经直流配电屏为通信设备供电,同时给蓄电池充电。太阳光较弱时和在夜间,由市电经整流器给通信设备供电。太阳光较弱或在夜间且市电故障时,由银杉蓄电池放电给通信设备供电。
低压市电为220V/380V。当市电稳压性能较差时可采用调压器或稳压器。混合供电方式电源系统的组成如图3所示。
通信供电系统的发展
传统直流供电系统
电信网络设备采用-48V直流供电系统,将-48V直流电源供电到通信设备的电源输入端。供电系统由N+1并联冗余高频开关整流模块和蓄电池组组成。在正常情况下,高频整流模块将输入交流电源变换为直流电后为通信设备供电,同时给蓄电池充电;当市电发生故障时,由蓄电池放电供给通信设备,蓄电池的备用时间为1~24h。-48V直流供电系统可采用集中供电方式和分散供电方式。集中供电方式的优点是电源设备比较集中,维护方便。但是由于集中的直流电源远离通信设备,配电损耗较大、系统效率较低,配电电缆及安装费用大,而且可靠性较低,如果集中的直流电源发生故障,将会影响全部通信设备的供电。集中供电方式适用于规模较小的通信局(站)。分散供电方式电源系统是指在通信局(站)中采用多个直流电源系统,各个直流电源系统分别为一部分通信设备供电。分散供电方式电源系统的电源设备通常安装在邻近通信设备的机房,因而减少了配电损耗,提高了电源系统的效率和电源系统的性能,提高了供电系统的可靠性。
传统交流供电系统
传统的数据通信设备电源采用380V/220V交流不间断电源(UPS)供电,一般采用由双变换UPS构成的N+1并联冗余UPS系统,或采用2N、2(N+1)双母线UPS供电系统。典型的UPS具有大约15min至30min的银杉蓄电池备用时间,一般配置备用发电机组。
通信供电系统的发展趋势
随着信息技术的发展和数据业务的迅速扩大,电信网络正处于变革之中,主要表现在数据通信设备逐渐集成到电信设备中,与电信网络设备融合在一起,电信网络的变革必然影响到电源系统。数据设备要求交流电源,而且还要满足高可靠性、高可用性和高效率的要求。自20世纪90年代以来,国内外通信电源界一直关注和开展新的通信供电系统的研究,提出了许多新的电源系统结构,下面重点介绍一下交直流混合电源系统(HybridAC-DCsystem)和高压直流(HVDC)供电系统。
交直流混合电源系统(HybridAC-DCsystem)是一个可以满足交流负载要求的分布式冗余UPS供电系统。为了满足直流负载的要求,加上了两个由UPS供电的整流器系统,构成了-48V直流电源系统(无蓄电池)。当市电停电时,直流负载设备实际上是由UPS系统的银杉蓄电池和备用发动机组供电的。这两套UPS的交流输入电源都是由市电和备用发电机组组成的冗余电源系统,十分可靠。该系统的元件数目减少了,复杂性降低,可靠性较高。最重要的是,它提供了最大的可维性和故障容限,可获得很高的可用性。交直流混合电源系统(HybridAC-DCsystem)的组成框图如图4所示。
高压直流(HVDC)供电系统是将高压直流电源供电到通信设备的电源输入端的供电系统。HVDC供电系统的优点是系统效率高,可靠性高,成本低,维护费用低。实现HVDC配电的基本条件:一是必须有专用的HVDC电源系统(电压等级符合标准要求);二是服务器电源单元PSU应能接受HVDC供电;三是相关的连接器、断路器、接地等应符合相关标准规定的安全要求。高压直流(HVDC)配电系统结构方框图如图5所示。
HVDC供电系统是未来信息和电信技术(ICT)设备供电系统的首选方案,需要一个世界范围内的标准,以便于实施。HVDC供电系统的标准应解决下列问题,其中关键是供电电压等级的确定:标称电压、工作电压、故障条件下的异常电压范围;维护人员和设备的安全标准和要求,包括保护装置(熔断器、断路器等);供电系统的结构和指标,包括系统的接地和连接。HVDC供电系统在供电安全和节能方面具有优势,是未来电信和数据中心供电系统的发展方向。