现代通信设备由于其自身的工作特性,对通信电源的保障提出了越来越高的要求。
1.可靠性高
一般的通信设备发生故障影响面较小,是局部性的。但电源系统发生直流供电中断故障,其影响几乎是灾难性的,往往会造成整个电信局、通信枢纽的通信中断。数字通信设备对电源的要求则更高,电源电压即使有瞬间的中断也不被允许。
在数字程控交换局中,信息存在存储单元中,重要的存储单元都是双重设置的。若电源中断,两套并行工作的存储器会同时丢失信息,信息需通过磁带、软盘等重新输入程序软件,导致通信将长时间中断。因此,通信电源系统需要在各环节多重备份,配置“多路、多种、多套”(简称“三多”)的备用电源。在暂时还没有条件达到“三多”配置的地方,至少应有后备电池,以保证通信设备电源的稳定供给。
2.稳定性好
各种通信设备都要求电源电压稳定,不允许超过容许的变化范围,尤其是计算机控制的通信设备。数字电路工作速度高、频带宽,对电压波动、杂音电压、瞬变电压等非常敏感。所以,供电系统必须有很好的稳定性。
3.效率高
能源是宝贵的,电信设备在耗费巨资完成设备投资后,在日常的费用支出中,电费是一笔比重很大的开支。尤其随着通信容量的增大,一个局的各种设备有上百、上千安培的用电量已是司空见惯,这时效率问题就显得特别突出。因此,电源设备(主要指整流电源)应有较高的转换效率,即要求电源设备的自身功耗要小。
4.低压、大电流、多组供电电压需求
低压、大电流、多组供电电压需求增多,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。
5.模块化
模块化为设备自由组合扩容、互为备用、提高安全系数提供了保障。模块化有两方面的含义:一是指功率器件的模块化,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,对器件造成更大的应力(表现为过电压、过电流毛刺)。为了提高系统的可靠性,常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“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时,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。即使出现单模块故障,也不会影响系统的正常工作,而且还为修复提供了充分的时间。(www.xing528.com)
现代通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,降低备份成本。它不像习惯上采用的1+1全备用(备份了100%的负载电流),而是要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。
6.实现集中监控
现代通信运行维护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、数据交换,从而实现集中监控,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。
7.自动化、智能化
现代通信设备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。
8.小型化
现在各种通信设备的日益集成化、小型化,要求电源设备也相应地小型化,作为后备电源的蓄电池也应向免维护、全密封、小型化方面发展,以便将电源、蓄电池随小型通信设备布置在同一个机房,而不需要专门的电池室。
9.采用新的供电方式
对应于电源小型化,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)。集中供电和分散供电各有优点,因条件不同应斟酌选用。
对于集中供电,电力室的配置包括交流配电设备、整流器、直流配电设备、蓄电池。各机房从电力室直接获得直流电压和其他设备、仪表所需的交流电压。这种配置有它的优点,如集中电源于一室,便于专人管理,蓄电池不会污染机房等。但它有个致命的缺点,传输损耗大,线缆投资大浪费电能。因为直流配电后的大容量直流电流由电力室传输到各机房,传输线的微小电阻也会造成很大的压降和功率损耗。
对于分散供电,电力室成为单纯交流配电的部分,而将整流器、直流配电和蓄电池组分散装于各机房内。这样,将整流器、直流配电、电池化整为零,使它们能够小型化,相对减小容量。但有个先决条件,蓄电池必须是全密封型的,以免腐蚀性物质挥发而污染环境、损坏设备(现行的全密封型的电池已经能达到要求了)。
分散供电最大的优点是节能,因为从配电电力室到机房的传输线上,以前传输的大直流电流转变为380 V的交流。计算表明,在传输相同功率的情况下,380 V交流电流要比48 V的直流电流小得多,因传输线上的压降造成的功率损耗只有集中供电的1/49~1/64。
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