通信电源系统供电方式

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。

图2分散供电方式电源系统

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的蓄电池备用时间，一般配置备用发电机组。

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。

图4交直流混合电源系统(HybridAC-DCsystem)

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。

图5高压直流(HVDC)供电系统结构

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。

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。

图1集中供电方式电源系统

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。

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。

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、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。

图3混合供电方式电源系统

直接供电方式较为简单，是将牵引变电所输出的电能直接供给电力机车的一种供电方式，主要设备有牵引变压器、断路器、隔离开关、所用变、电压互感器、电流互感器、母线、接地系统、交流盘、直流盘、硅整流盘、控制盘、保护盘等设备。

直供方式的优点:结构简单、投资省

缺点:由于牵引供电系统为单相负荷，该供电方式的牵引回流为钢轨，是不平衡的供电方式，对通信线路产生感应影响大。

回路电阻大，供电距离短(十几公里) 。

这种供电方式，在接触网上每隔一段距离装一台吸流变压器(变比为1:1)，其原边串入接触网，次边串入回流线(简称NF线，架在接触网支柱田野侧，与接触悬挂等高)，每两台吸流变压器之间有一根吸上线，将回流线与钢轨连接，其作用是将钢轨中的回流"吸上"去，经回流线返回牵引变电所，起到防干扰效果。

由于大地回流及所谓的"半段效应"，BT供电方式的防护效果并不理想，加之"吸--回"装置造成接触网结构复杂，机车受流条件恶化，近年来已很少采用。

采用AT供电方式时，牵引变电所主变输出电压为55kV，经AT(自耦变压器，变比2:1)向接触网供电，一端接接触网，另一端接正馈线(简称AF线，亦架在田野侧，与接触悬挂等高)，其中点抽头则与钢轨相连。AF线的作用同BT供电方式中的NF线一样，起到防干扰功能，但效果较前者为好。此外，在AF线下方还架有一条保护(PW)线，当接触网绝缘破坏时起到保护跳闸作用，同时亦兼有防干扰及防雷效果。

显然，AT供电方式接触网结构也比较复杂，田野侧挂有两组附加导线，AF线电压与接触网电压相等，PW线也有一定电位(约几百伏)，增加故障几率。当接触网发生故障，尤其是断杆事故时，更是麻烦，抢修恢复困难，对运输干扰极大。但由于牵引变电所馈出电压高，所间距可增加一倍，并可适当提高末端网压，在电力系统网络比较薄弱的地区有其优越性。

带回流线的直接供电方式取消BT供电方式中的吸流变压器，保留了回流线，利用接触网与回流线之间的互感作用，使钢轨中的回流尽可能地由回流线流回牵引变电所，因而部分抵消接触网对临近通信线路的干扰，其防干扰效果不如BT供电方式，通常在对通信线防干扰要求不高的区段采用。这种供电方式设备简单，因此供电设备的可靠性得到了提高;由于取消了吸流变压器，只保留了回流线，因此牵引网阻抗比直供方式低一些，供电性能好一些，造价也不太高，所以这种供电方式在我国电气化铁路上得到了广泛应用。

这种供电方式实际上就是带回流线的直接供电方式，NF线每隔一定距离与钢轨相连，既起到防干扰作用，又兼有PW线特性。由于没有吸流变压器，改善了网压，接触网结构简单可靠。近年来得到广泛应用。

同轴电力电缆供电方式是在牵引网中沿铁路埋设同轴电力电缆,其内部导体作为馈电线与接触网并联,外部导体作为回流线与钢轨并联的供电方式。

这种供电方式由于投资大，一般不采用。