任务4 了解通信电源供电要求

在通信局（站）和通信设备中，通信电源起着类似于“心脏”的作用，其地位十分重要。随着通信事业的飞速发展，通信局（站）大量增加，通信设备更新换代，对通信电源的要求也越来越高，其主要要求是：可靠性高、稳定性强、电磁兼容性好、高效率、智能化、小型轻量、适用于分散供电、便于安装和维护、扩容灵活、节能。

1.可靠性

电源系统可靠地运行是确保通信系统正常运行的首要条件，为了确保可靠地供电，由交流电源供电的通信设备应当采用交流不间断电源（UPS）。在直流供电系统中，应当采用整流器与电池并联浮充供电方式。此外，还必须提高各种通信电源设备的可靠性，如高频开关整流器采用多只整流模块并联冗余工作方式。

通信电源的可靠性一般用“不可用度”指标来衡量。根据YD/T 1051-2000《通信局（站）电源系统总技术要求》的规定：省会城市和大区中心通信综合枢纽（含国际局）、市话汇接局、电报（数据）局、无线局、长途传输一级干线站、市话端局以及特别规定的其他通信局（站），其电源系统的不可用度应不大于5×10-7，即平均20年时间内，每个电源系统故障的累计时间应不大于5min；地市级城市综合局、l万～5万门市话局、长途传输二级干线站或相当的通信局（站）等，其电源系统的不可用度应不大于l×10-6，即平均20年时间内，每个电源系统故障的累计时间应不大于10min；县（含县级市）综合局、万门以下的市话局，电源系统的不可用度应不大于5×10-6，即平均20年时间内，每个电源系统故障的累计时间应不大于50min。

2.稳定性

交流电源的电压和频率是标志电能的两个重要指标。通信设备允许由380V/220V、50Hz交流基础电源直接供电时，在通信设备的电源输入端子处的电压允许变动范围为额定值的-10%～+5%，频率允许变动范围为-4%～+4%。电压波形畸变应≤5%。交流电源的其他指标应符合有关规定。有些通信设备对交流电源的要求更高，需要由交流不间断电源（UPS）供电。

目前通信电源的直流基础电源趋于简化为-48V一种，直流电源的电压和杂音是标志电能质量的两个重要指标。通信机房内每个机架直流电源输入端子处的额定电压为-48V，电源电压变动范围为-57～40V，电话衡重杂音应不大于2mV。此外，峰—峰杂音、宽频杂音、离散杂音等指标也应符合有关规定。

3.电磁兼容性

电磁兼容（EMC）是指在有限的空间、时间和频率范围内，各种电器设备共存而不引起性能下降。它包括电磁干扰（EMI）和电磁敏感（EMS）两方面的内容。EMI是指电器产品向外发出的干扰，EMS是指电器产品抵抗外界电磁干扰的能力。一台良好的通信电源设备，应既不受外界电磁干扰的影响，也不对周围环境造成电磁干扰。

4.高效率

随着通信设备的容量日益增加，电源系统的负荷不断增大。低压、大电流的多组供电电压需求以及功率密度大幅度提升，供电方案和电源应用方案设计呈现出多样性。为了节约电能，必须设法提高电源装置的效率。提高效率也有利于减小设备的体积和重量。

5.智能化

要求电源能进行电池自动管理，故障自诊断，故障自动报警等，自备发电机应能自动开启和自动关闭。

智能化主要体现在计算机集中监控功能中。集中监控的主要对象为油机发电机组、交直流配电系统、开关整流器、蓄电池组和空调设备等。对于油机发电机组，监控系统应具有以下功能：油机和市电自动转换、自动告警、自动开机和停机、遥控开机和停机等。对于蓄电池组，监控系统除了监测单体电池和电池组电压、充电电流和放电电流、总负载电流和电池温度外，还应显示电池现有容量、已放出容量、应补充的容量，还应估算市电中断后电池能够继续供电的时间。

现代电信运维体制要求动力机房的维护工作通过远程监测与控制来完成。这就要求电源自身具有监控功能，并配有标准通信接口，以便与后台计算机或与远程维护中心通过传输网络进行通信，交换数据，实现集中监控。从而提高维护的及时性，减小维护工作量和人力投入，提高维护工作的效率。

集中监控系统还可实现监视报警功能，对各种电源设备进行在线监测并将有关数据和报警信息逐层上送。上层网也可监视每台电源设备的运行状态，完全取代人工抄表，实现电源机房无人值守。监控系统还可控制各种电源设备的开通和关断，记录和打印各种事件，实现系统自诊断和自维护等功能。

6.小型轻量

随着微电子技术的迅速发展和应用，现在各种通信设备正在向小型化、集成化方向发展。为了适应通信设备小型化的发展，电源装置也必须实现小型化、集成化。为了减小电源装置的体积和重量，各种集成稳压器和无工频变压器的开关电源得到越来越广泛的应用。近几年，在通信设备中已大量采用工作频率高达数十万赫兹且体积非常小的谐振型开关电源。蓄电池也在向免维护、全密封、小型化方向发展，以便将电源、蓄电池随小型通信设备布置在同一个机房，而不需要专门的电力室。

7.适用于分散供电

随着大型通信枢纽和高层局（站）内通信设备的容量迅速增加，所需的供电电流大幅度提高（有时需要几千安），集中供电系统很难满足通信设备的要求。同时，采用集中供电系统时，一旦电源出现故障，将造成大范围通信中断，从而造成巨大的经济损失和很坏的社会影响。

相应于电源小型化，供电方式应尽可能实行各机房分散供电，设备特别集中时才采用电力室集中供电，大型的高层通信大楼可采用分层供电（即分层集中供电）。

采用分散供电系统后，可以大大缩短蓄电池与通信设备之间的距离，大幅度减小直流供电系统的损耗。同时，从电力室到各通信机房可采用交流市电供电，线路的损耗很小，大大提高了送电效益。

8.便于安装和维护

随着通信电源设备数量的增多和维护量的加大，要求电源设备应模块化、集成化，以便于迅速安装。维护工作应能自动化、智能化，尽量减少手工维护，以提高系统的可靠性和维护质量。

9.扩容灵活

现代电信要求高频开关电源采用分立式的模块结构，以便于不断扩容、分段投资，并降低备份成本。不能习惯性地采用1+1全备用形式（备份100%的负载电流），而应根据容量选择模块数N，配置N+1个模块（即只备份了1/N的负载电流）即可。

模块化有两方面的含义，其一是指功率器件的模块化，其二是指电源单元的模块化。实际上，由于频率的不断提高，致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重，对器件产生的应力越来越大（表现为过电压、过电流毛刺）。为了提高系统的可靠性，就应把相关的部分做成模块。把开关器件的驱动、保护电路也装到功率模块中去，构成了“智能化”功率模块（IPM），这样既缩小了整机的体积，又方便了整机设计和制造。

多个独立的模块单元并联工作，采用均流技术，所有模块共同分担负载电流，一旦其中某个模块失效，其他模块再平均分担负载电流。这样，不但提高了功率容量，在器件容量有限的情况下满足了大电流输出的要求，而且通过增加相对整个系统来说功率很小的冗余电源模块，极大地提高了系统可靠性，即使万一出现单模块故障，也不会影响系统的正常工作，也为修复提供了充分的时间。

10.节能

我国通信设备的用电量日益增加，据国家统计部门和原邮电部公布的统计数字，1992年邮电部门用电量为25亿千瓦，占当年全国发电量的0.33%，1993年该百分比上升到0.45%，1995年超过0.5%，1997年超过0.6%。如果再加上其他专业通信网的用电量，这个百分比更大，因此必须采用各种节能措施，提高能源的利用率和经济效益，目前解决办法有如下几种。

• 采用高效率通信电源设备。例如，相控型整流器电源效率为70%，PWM型开关电源效率达80%以上，谐振型开关电源效率可达到90%以上，因此相控电源大多已被淘汰。
• 采用分散供电系统。在通信设备的容量不断增加的情况下，大型通信局（站）所需的总电流可达5000～6000A。如直流汇流条允许压降为2V，仅汇流条每年的耗电量就将达到10万千瓦时。为了节约能量，应尽量采用分散供电系统。
• 采用自然能。有些通信设备（比如微波中继通信设备）和光缆干线的无人值守站，可采用太阳能电源和风力发电系统。

有空调的机房对延长电源设备的寿命有积极作用，例如VRLA蓄电池在环境温度为35℃时的寿命只是25℃时的寿命的一半，但空调设备耗电量相当可观。在机房建设中需考虑节能措施（如利用自然能等）。