任务3 了解通信电源系统的组成
通信电源系统由多种电源设备组成，其作用是为通信局（站）的各种通信设备及保障通信的建筑供电，该系统由交流供电系统、直流供电系统和相应的接地与监控系统组成。为了保证可靠、稳定、安全供电，通信局（站）电源系统采用的典型供电方式有：集中供电、分散供电和混合供电三种方式。
资讯1 集中供电电源
集中供电是指通信局（站）中所有的通信设备由一个集中的直流电源供电，如图1-2所示。该系统由交流供电系统、直流供电系统、接地系统和集中监控系统组成。这种供电方式的优点是电源设备比较集中，维护比较方便。但是，由于集中的直流电源远离通信设备，配电损耗很大，系统效率很低；配电电缆及安装费用也很大。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）。
图1-2 集中供电电源系统组成示意图
1.交流供电系统
通信电源的交流供电系统包括变电站供给的交流电源（高压或低压市电）、油机发电机供给的备用交流电源以及由整流器、蓄电池和逆变器组成的交流不间断电源。交流供电系统可以有三种交流电源：变电站供给的市电、油机发电机供给的自备交流电、UPS供给的后备交流电。
（1）连接方式
通信局（站）的电源一般都由高压电网供给，自备独立变电设备。而基站设备常常直接租用民用电。为了提高供电可靠性，重要通信枢纽局一般都由两个变电站引入两路高压电源，并且采用专线引入，一路主用，一路备用，然后通过变压设备降压供给各种通信设备和照明设备，另外还要有自备油机发电机，以防不测。一般的局（站）只从电网引入一路市电，再接入自备油机发电机作为备用。一些小的局站、移动基站只接入一路市电（配足够容量的电池），油机为车载设备。
通信局（站）内通常都设有降压变电室。室内装有高、低压配电屏和降压变压器。通过这些变、配电设备，先把高压电源（一般为10kV）变为低压电源（三相380V），然后供给整流设备和照明设备。
在高层通信大楼中，为了缩短低压供电线路，降压变电站可设在主楼内。此时，电力变压器应选用干式变压器，配电设备中的高压开关应选用户内高压真空断路器。
（2）油机发电机
为了不间断供电，通信局内一般都配有油机发电机组。这种油机发电机能自动启动，当市电中断时，通信设备由油机发电机组供电。油机分普通油机和自动启动油机。由于市电比油机发电机供电更经济和可靠，所以，在有市电的条件下，通信设备一般都应由市电供电。
作为新能源的开发和利用，当前也有一些局（站）在部分地采用太阳电池发电系统，太阳电池是指把太阳辐射能直接变换为电能的器件。电力用太阳电池组件一般设置在室外，应具有承受风、雨、尘、沙、冰雹和环境温度变化的能力，必须用合适的底板和树脂等保护。
在一些风力条件较好的地区，也可以采用风力发电技术。
（3）交流配电屏
低压市电和油机发电机的转换可通过低压交流配电屏完成。低压交流配电屏输入市电，为各路交流负载分配电能，将低压交流电分别送到整流器、照明设备和空调装置。此外，它还能监测交流电压和电流的变化，当市电中断或电压发生较大变化时（过压、欠压和缺相等），能够自动发出告警信号。
（4）UPS
为了确保通信电源不中断、无瞬变，在卫星通信地球站等通信系统中可采用静止型交流不间断电源系统，简称UPS。这种电源系统一般由蓄电池、整流器、逆变器和静态开关等部分组成。市电正常时，市电经整流和逆变后给通信设备供电，此时，蓄电池处于并联浮充状态。当市电中断时，蓄电池通过逆变器（DC/AC转换器）给通信设备提供交流电源。逆变器和市电的转换由交流静态开关完成。
2.直流供电系统
通信设备的直流供电系统由整流器（AC/DC转换器）、蓄电池、直流转换器和直流配电屏等部分组成。整流器的交流电源由交流配电屏引入，整流器的输出端通过直流配电屏与蓄电池和负载连接。当通信设备需要多种不同数值的电压时，可以采用直流转换器将基础电源的电压变换为所需的电压。在直流供电系统中设置了蓄电池组，采用并联浮充供电方式，以保证不间断供电。
（1）连接方式
直流供电方式主要采用并联浮充供电方式，尾电池供电方式、硅管降压供电方式等基本不再使用。
并联浮充供电方式是将整流器与蓄电池并联后对通信设备供电。在市电正常的情况下，整流器将市电交流电源变换为-48V直流电源，一方面给通信设备供电，一方面又给蓄电池充电，以补充蓄电池因局部放电而失去的电量。电信设备需要的其他电压等级的直流电源，采用DC/DC转换器由-48V直流电源变换得到。在并联浮充工作状态下，蓄电池还能起一定的滤波作用。当市电中断时，蓄电池单独给通信设备供电。由于蓄电池通常都处于满电状态，所以市电短期中断时，可以由蓄电池保证不间断供电。若市电中断时间过长，应由备用发电机组替代市电，提供交流输入电源。这是最常用的直流供电方式。但这种供电方式有个缺点——在并联浮充工作状态下，电池由于长时间放电可能导致输出电压较低，而充电时均充电压较高，因此负载电压变化范围较大。它适用于工作电压范围宽的交换机。
（2）整流器
从交流配电屏引入交流电，将交流电整流为直流后，输出到直流配电屏与负载及蓄电池连接，为负载供电或给电池充电。
（3）蓄电池
交流停电时，由蓄电池向负载提供直流电，是实现直流系统不间断供电的基础条件。传统的-48V直流电源系统的蓄电池备用时间为1～24h，典型的蓄电池备用时间为1～3h。
（4）DC/DC转换器
随着科技的进步，通信设备已向集成化、数字化方向发展。许多通信设备采用了大量的集成电路组件，而这些组件需要5～15V的多种直流电压。如果这些直流低压直接由电力室供给，线路损耗一定很大，环境电磁辐射也会污染电源，供电效率很低；如果都由整流器和蓄电池供给，那么就需要许多规格的蓄电池和整流器。为了克服这些缺点，提高供电效率，目前大多数通信设备采用DC/DC转换器给内部电路供电。通过这些直流转换器可以将电力室送来的高压直流电变换为所需的低压直流电。
DC/DC转换器能为通信设备的内部电路提供非常稳定的直流电压。在蓄电池电压（DC/DC转换器的输入电压）由于充、放电而在规定范围内变化时，直流转换器的输出电压能自动调整保持输出电压不变，从而使交换机的直流电压适应范围更宽，蓄电池的容量可以得到充分利用。
DC/DC转换器将基础电源电压（-48V或+24V）变换为各种直流电压，以满足通信设备内部电路多种不同数值的电压（±5V、±6V、±12V、±15V、-24V等）的需要。
（5）直流配电屏
为不同容量的负载分配电能，当直流供电异常时要产生告警或保护。如熔断器告警、电池欠压告警、电池过放电保护等。
3.接地系统
为了提高通信质量、确保通信设备与人身的安全，通信局站的交流和直流供电系统都必须有良好的接地装置。
（1）通信机房的接地系统
通信机房的接地系统包括交流接地和直流接地。交流接地包括：交流工作接地、保护接地、防雷接地。直流接地包括：直流工作接地、机壳屏蔽接地。
（2）通信电源的接地
通信电源的接地包括：交流零线复接地、机架保护接地和屏蔽接地、防雷接地、直流工作接地。
通信电源的接地系统通常采用联合地线的接地方式。联合地线的标准连接方式是将接地体通过汇流条（粗铜缆等）引入电力机房的接地汇流排，防雷地、直流工作地和保护地分别用铜芯电缆连接到接地汇流排上。交流零线复接地可以接入接地汇流排，但对于相控设备或电机设备使用较多（谐波严重）的供电系统，或三相严重不平衡的系统，交流复接地最好单独埋设接地体，或从直流工作接地线以外的地方接入地网，以减小交流对直流的污染。
以上四种接地一定要可靠，否则不但不能起到相应的作用，甚至可能适得其反，对人身安全、设备安全、设备的正常工作构成威胁。
资讯2 分散供电方式电源系统的组成
20世纪80年代末至90年代初，我国开始研究采用分散供电方式，即在通信局（站）中采用多个直流电源系统，各个电源系统分别为一部分通信设备供电，从而可以克服集中供电方式的缺点。
由于高频开关电源和阀控铅酸蓄电池技术的发展，性能优良的高频开关电源和阀控铅酸蓄电池在电信系统得到了广泛采用，过去采用相控电源和排气式蓄电池时的严重噪声和酸雾污染问题已不存在，因此已完全可能将380V/220V交流电源送至通信机房。将通信系统的直流电源设备安装在交换机房内，从而可以避免长距离的低电压直流配电，减少了损耗，大大改善了供电系统性能，提高了供电系统的可靠性。
1.基本结构
分散供电方式电源系统的组成框图如图l-3所示。采用分散供电方式时，交流供电系统仍可采用集中供电方式。直流供电系统可分楼层设置，也可按各通信系统设置。VRLA蓄电池组可设置在电池室内，也可与通信设备设置在同一机房内。
图1-3 分散供电方式电源系统组成示意图
2.分散供电方式的优点
为适应大容量通信枢纽的要求，分散供电系统已成为必然的选择：因为在大型枢纽和高层局（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，有时需要几千安的电流，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，电源出现故障，将造成大范围通信中断，从而产生巨大的经济损失和极坏的社会影响。
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；从电力室到各通信机房采用380V交流市电供电，线路的损耗很小，可以大大提高电力线的送电效率。
总之，将大型通信枢纽或高层通信局（站）的通信设备分为几部分，每一部分都由容量合适的电源设备供电，不仅能充分发挥电源设备的性能，而且能大大减弱电源设备故障造成的影响，同时还能节约大量能源。因此，目前一般都采用分散供电方式。
资讯3 混合供电电源
在光缆无人值守中继站和微波无人值守中继站，可采用交流市电电源系统与太阳能电源（或风力发电机）组成的混合供电方式。采用混合供电方式的电源系统由太阳能电源、风力发电机、低压市电、蓄电池组、整流配电设备及移动电站等部分组成，如图l-4所示。
图l-4 混合供电方式电源系统组成示意图
微波无人值守中继站和光缆无人值守中继站大部分都处在远离城市的农村，通常市电的质量较差，电压波动范围较大，因此，在市电引入端通常应加入调压器或交流稳压器。
资讯4 一体化组合电源
通信设备和电源设备（包括一次电源）装在同一机架内，由外部交流电源供电的方式，称为组合电源供电方式，或称一体化供电方式。采用这种供电方式时，通常通信设备位于机架的上部，开关整流模块和阀控式密封铅酸蓄电池组装在机架的下部。
目前光接入网单元（ONU）和移动通信基站都采用组合供电方式。户外型ONU一体化电源系统如图1-5所示。
图1-5 户外型ONU电源系统
DC/DC转换器模块把-48V基础电压转换为通信设备要求的多种直流电压（如+3.3V、+5V、+12V等）。铃流发生器（DC/AC）产生79V、25±3Hz正弦交流电，称为振铃电源。
通信系统的集中监控，就是把同一枢纽通信大楼内的各种电源设备（或虽不在同一大楼，但属同一管理范围内，分布在各局所的在线通信电源设备）的运行情况集中在一个监测中心，实行统一管理。在具体操作上，就是实行遥信、遥测和遥控，即所谓的“三遥”。
在通信局（站）中，按照接地系统的用途可分为工作接地、保护接地和防雷接地。按照安装方式可分为分设接地系统和合设接地系统。从20世纪80年代开始，我国根据防雷等电位原则，已实施联合接地方式，即将工作接地、保护接地和防雷接地共用一组接地体。