任務3 了解通信電源系統的組成
通信電源系統由多種電源設備組成，其作用是為通信局（站）的各種通信設備及保障通信的建筑供電，該系統由交流供電系統、直流供電系統和相應的接地與監控系統組成。為了保證可靠、穩定、安全供電，通信局（站）電源系統采用的典型供電方式有：集中供電、分散供電和混合供電三種方式。
資訊1 集中供電電源
集中供電是指通信局（站）中所有的通信設備由一個集中的直流電源供電，如圖1-2所示。該系統由交流供電系統、直流供電系統、接地系統和集中監控系統組成。這種供電方式的優點是電源設備比較集中，維護比較方便。但是，由于集中的直流電源遠離通信設備，配電損耗很大，系統效率很低；配電電纜及安裝費用也很大。而且可靠性較低，如果集中的直流電源發生故障，將會影響全部通信設備的供電。集中供電方式適用于規模較小的通信局（站）。
圖1-2 集中供電電源系統組成示意圖
1.交流供電系統
通信電源的交流供電系統包括變電站供給的交流電源（高壓或低壓市電）、油機發電機供給的備用交流電源以及由整流器、蓄電池和逆變器組成的交流不間斷電源。交流供電系統可以有三種交流電源：變電站供給的市電、油機發電機供給的自備交流電、UPS供給的后備交流電。
（1）連接方式
通信局（站）的電源一般都由高壓電網供給，自備獨立變電設備。而基站設備常常直接租用民用電。為了提高供電可靠性，重要通信樞紐局一般都由兩個變電站引入兩路高壓電源，并且采用專線引入，一路主用，一路備用，然后通過變壓設備降壓供給各種通信設備和照明設備，另外還要有自備油機發電機，以防不測。一般的局（站）只從電網引入一路市電，再接入自備油機發電機作為備用。一些小的局站、移動基站只接入一路市電（配足夠容量的電池），油機為車載設備。
通信局（站）內通常都設有降壓變電室。室內裝有高、低壓配電屏和降壓變壓器。通過這些變、配電設備，先把高壓電源（一般為10kV）變為低壓電源（三相380V），然后供給整流設備和照明設備。
在高層通信大樓中，為了縮短低壓供電線路，降壓變電站可設在主樓內。此時，電力變壓器應選用干式變壓器，配電設備中的高壓開關應選用戶內高壓真空斷路器。
（2）油機發電機
為了不間斷供電，通信局內一般都配有油機發電機組。這種油機發電機能自動啟動，當市電中斷時，通信設備由油機發電機組供電。油機分普通油機和自動啟動油機。由于市電比油機發電機供電更經濟和可靠，所以，在有市電的條件下，通信設備一般都應由市電供電。
作為新能源的開發和利用，當前也有一些局（站）在部分地采用太陽電池發電系統，太陽電池是指把太陽輻射能直接變換為電能的器件。電力用太陽電池組件一般設置在室外，應具有承受風、雨、塵、沙、冰雹和環境溫度變化的能力，必須用合適的底板和樹脂等保護。
在一些風力條件較好的地區，也可以采用風力發電技術。
（3）交流配電屏
低壓市電和油機發電機的轉換可通過低壓交流配電屏完成。低壓交流配電屏輸入市電，為各路交流負載分配電能，將低壓交流電分別送到整流器、照明設備和空調裝置。此外，它還能監測交流電壓和電流的變化，當市電中斷或電壓發生較大變化時（過壓、欠壓和缺相等），能夠自動發出告警信號。
（4）UPS
為了確保通信電源不中斷、無瞬變，在衛星通信地球站等通信系統中可采用靜止型交流不間斷電源系統，簡稱UPS。這種電源系統一般由蓄電池、整流器、逆變器和靜態開關等部分組成。市電正常時，市電經整流和逆變后給通信設備供電，此時，蓄電池處于并聯浮充狀態。當市電中斷時，蓄電池通過逆變器（DC/AC轉換器）給通信設備提供交流電源。逆變器和市電的轉換由交流靜態開關完成。
2.直流供電系統
通信設備的直流供電系統由整流器（AC/DC轉換器）、蓄電池、直流轉換器和直流配電屏等部分組成。整流器的交流電源由交流配電屏引入，整流器的輸出端通過直流配電屏與蓄電池和負載連接。當通信設備需要多種不同數值的電壓時，可以采用直流轉換器將基礎電源的電壓變換為所需的電壓。在直流供電系統中設置了蓄電池組，采用并聯浮充供電方式，以保證不間斷供電。
（1）連接方式
直流供電方式主要采用并聯浮充供電方式，尾電池供電方式、硅管降壓供電方式等基本不再使用。
并聯浮充供電方式是將整流器與蓄電池并聯后對通信設備供電。在市電正常的情況下，整流器將市電交流電源變換為-48V直流電源，一方面給通信設備供電，一方面又給蓄電池充電，以補充蓄電池因局部放電而失去的電量。電信設備需要的其他電壓等級的直流電源，采用DC/DC轉換器由-48V直流電源變換得到。在并聯浮充工作狀態下，蓄電池還能起一定的濾波作用。當市電中斷時，蓄電池單獨給通信設備供電。由于蓄電池通常都處于滿電狀態，所以市電短期中斷時，可以由蓄電池保證不間斷供電。若市電中斷時間過長，應由備用發電機組替代市電，提供交流輸入電源。這是最常用的直流供電方式。但這種供電方式有個缺點——在并聯浮充工作狀態下，電池由于長時間放電可能導致輸出電壓較低，而充電時均充電壓較高，因此負載電壓變化范圍較大。它適用于工作電壓范圍寬的交換機。
（2）整流器
從交流配電屏引入交流電，將交流電整流為直流后，輸出到直流配電屏與負載及蓄電池連接，為負載供電或給電池充電。
（3）蓄電池
交流停電時，由蓄電池向負載提供直流電，是實現直流系統不間斷供電的基礎條件。傳統的-48V直流電源系統的蓄電池備用時間為1～24h，典型的蓄電池備用時間為1～3h。
（4）DC/DC轉換器
隨著科技的進步，通信設備已向集成化、數字化方向發展。許多通信設備采用了大量的集成電路組件，而這些組件需要5～15V的多種直流電壓。如果這些直流低壓直接由電力室供給，線路損耗一定很大，環境電磁輻射也會污染電源，供電效率很低；如果都由整流器和蓄電池供給，那么就需要許多規格的蓄電池和整流器。為了克服這些缺點，提高供電效率，目前大多數通信設備采用DC/DC轉換器給內部電路供電。通過這些直流轉換器可以將電力室送來的高壓直流電變換為所需的低壓直流電。
DC/DC轉換器能為通信設備的內部電路提供非常穩定的直流電壓。在蓄電池電壓（DC/DC轉換器的輸入電壓）由于充、放電而在規定范圍內變化時，直流轉換器的輸出電壓能自動調整保持輸出電壓不變，從而使交換機的直流電壓適應范圍更寬，蓄電池的容量可以得到充分利用。
DC/DC轉換器將基礎電源電壓（-48V或+24V）變換為各種直流電壓，以滿足通信設備內部電路多種不同數值的電壓（±5V、±6V、±12V、±15V、-24V等）的需要。
（5）直流配電屏
為不同容量的負載分配電能，當直流供電異常時要產生告警或保護。如熔斷器告警、電池欠壓告警、電池過放電保護等。
3.接地系統
為了提高通信質量、確保通信設備與人身的安全，通信局站的交流和直流供電系統都必須有良好的接地裝置。
（1）通信機房的接地系統
通信機房的接地系統包括交流接地和直流接地。交流接地包括：交流工作接地、保護接地、防雷接地。直流接地包括：直流工作接地、機殼屏蔽接地。
（2）通信電源的接地
通信電源的接地包括：交流零線復接地、機架保護接地和屏蔽接地、防雷接地、直流工作接地。
通信電源的接地系統通常采用聯合地線的接地方式。聯合地線的標準連接方式是將接地體通過匯流條（粗銅纜等）引入電力機房的接地匯流排，防雷地、直流工作地和保護地分別用銅芯電纜連接到接地匯流排上。交流零線復接地可以接入接地匯流排，但對于相控設備或電機設備使用較多（諧波嚴重）的供電系統，或三相嚴重不平衡的系統，交流復接地最好單獨埋設接地體，或從直流工作接地線以外的地方接入地網，以減小交流對直流的污染。
以上四種接地一定要可靠，否則不但不能起到相應的作用，甚至可能適得其反，對人身安全、設備安全、設備的正常工作構成威脅。
資訊2 分散供電方式電源系統的組成
20世紀80年代末至90年代初，我國開始研究采用分散供電方式，即在通信局（站）中采用多個直流電源系統，各個電源系統分別為一部分通信設備供電，從而可以克服集中供電方式的缺點。
由于高頻開關電源和閥控鉛酸蓄電池技術的發展，性能優良的高頻開關電源和閥控鉛酸蓄電池在電信系統得到了廣泛采用，過去采用相控電源和排氣式蓄電池時的嚴重噪聲和酸霧污染問題已不存在，因此已完全可能將380V/220V交流電源送至通信機房。將通信系統的直流電源設備安裝在交換機房內，從而可以避免長距離的低電壓直流配電，減少了損耗，大大改善了供電系統性能，提高了供電系統的可靠性。
1.基本結構
分散供電方式電源系統的組成框圖如圖l-3所示。采用分散供電方式時，交流供電系統仍可采用集中供電方式。直流供電系統可分樓層設置，也可按各通信系統設置。VRLA蓄電池組可設置在電池室內，也可與通信設備設置在同一機房內。
圖1-3 分散供電方式電源系統組成示意圖
2.分散供電方式的優點
為適應大容量通信樞紐的要求，分散供電系統已成為必然的選擇：因為在大型樞紐和高層局（站）內，通信設備的容量迅速增加，所需的供電電流大幅度提高，有時需要幾千安的電流，集中供電系統很難滿足通信設備的要求。同時，采用集中供電系統時，電源出現故障，將造成大范圍通信中斷，從而產生巨大的經濟損失和極壞的社會影響。
采用分散供電系統后，可以大大縮短蓄電池與通信設備之間的距離，大幅度減小直流供電系統的損耗；從電力室到各通信機房采用380V交流市電供電，線路的損耗很小，可以大大提高電力線的送電效率。
總之，將大型通信樞紐或高層通信局（站）的通信設備分為幾部分，每一部分都由容量合適的電源設備供電，不僅能充分發揮電源設備的性能，而且能大大減弱電源設備故障造成的影響，同時還能節約大量能源。因此，目前一般都采用分散供電方式。
資訊3 混合供電電源
在光纜無人值守中繼站和微波無人值守中繼站，可采用交流市電電源系統與太陽能電源（或風力發電機）組成的混合供電方式。采用混合供電方式的電源系統由太陽能電源、風力發電機、低壓市電、蓄電池組、整流配電設備及移動電站等部分組成，如圖l-4所示。
圖l-4 混合供電方式電源系統組成示意圖
微波無人值守中繼站和光纜無人值守中繼站大部分都處在遠離城市的農村，通常市電的質量較差，電壓波動范圍較大，因此，在市電引入端通常應加入調壓器或交流穩壓器。
資訊4 一體化組合電源
通信設備和電源設備（包括一次電源）裝在同一機架內，由外部交流電源供電的方式，稱為組合電源供電方式，或稱一體化供電方式。采用這種供電方式時，通常通信設備位于機架的上部，開關整流模塊和閥控式密封鉛酸蓄電池組裝在機架的下部。
目前光接入網單元（ONU）和移動通信基站都采用組合供電方式。戶外型ONU一體化電源系統如圖1-5所示。
圖1-5 戶外型ONU電源系統
DC/DC轉換器模塊把-48V基礎電壓轉換為通信設備要求的多種直流電壓（如+3.3V、+5V、+12V等）。鈴流發生器（DC/AC）產生79V、25±3Hz正弦交流電，稱為振鈴電源。
通信系統的集中監控，就是把同一樞紐通信大樓內的各種電源設備（或雖不在同一大樓，但屬同一管理范圍內，分布在各局所的在線通信電源設備）的運行情況集中在一個監測中心，實行統一管理。在具體操作上，就是實行遙信、遙測和遙控，即所謂的“三遙”。
在通信局（站）中，按照接地系統的用途可分為工作接地、保護接地和防雷接地。按照安裝方式可分為分設接地系統和合設接地系統。從20世紀80年代開始，我國根據防雷等電位原則，已實施聯合接地方式，即將工作接地、保護接地和防雷接地共用一組接地體。