通信枢纽（精选三篇）
通信枢纽 篇1
一、军事通信枢纽机房电网中谐波的主要来源
为了保证通信设备供电的不间断, 军事通信枢纽机房内使用了大量UPS和开关电源, 这些设备对供电来说均为整流设备, 先把交流整流成直流, 再通过二次变换供设备使用。整流后电流波形与电压波形不再一致, 会产生大量谐波电流。这些谐波电流会流向交流输入电源, 造成变压器的严重发热, 同时还会对交流电网造成污染。
二、谐波污染的危害
1. 谐波电流会增加供电及用电设备的损耗。
高频谐波电流流过导体时, 因肌肤效应的作用, 导体对谐波电流的有效电阻会按基波频率倍数增加, 从而大大增加了电能损耗, 这可能会使导体严重发热。
2. 发生谐振。
由于供电线路阻抗的频率特性, 供电线路存在着分布电感和分布电容, 当它们与产生谐波的设备形成回路, 当满足f=1/2p (LC) 1/2时会发生谐振, 这对相关设备的危害很大, 会引起继电保护装置出现误动、设备损坏, 绝缘被击穿、电容爆炸等严重事故。
3. 干扰感应式计量仪器的正常工作。
由于很多计量装置都是按50Hz标准的正弦波设计的, 当电流中有谐波成分时, 会影响感应式计量仪器的正常工作, 严重放大误差。
4. 干扰军事通信系统的正常工作。
供电线路上流过的谐波电流, 会对通信线路产生干扰电压, 干扰通信系统的正常工作, 会影响通话的清晰度。
三、军事通信枢纽机房谐波治理方法
目前军事通信枢纽机房谐波电流治理可以采用集中治理和分散治理两种方法。治理设备主要采用有源滤波器 (APF) 。通过检测被治理点的电流瞬时值, 经运算电路得出谐波电流的补偿指令信号, 其控制功率电路产生消除谐波电流的补偿电流。有源滤波器由于本质上属于电流源, 因而不受系统阻抗的影响, 不仅能消除各次谐波, 还可抑制闪变、补偿无功等, 其性质决定不会与供电系统发生谐振。
四、谐波治理效果实例与说明
目前对军事枢纽机房谐波要求治理后总电流畸变率THDI低于5%, 下面是某军事通信机房谐波治理前后一个治理点的采样数据对比:
1. 治理前后波形与电流值的比较
2. 治理前后谐波电流含量的比较
通过以上数据可以看到, 有源滤波器安装投入后电流波形明显改善, 波形恢复成正弦波;相线电流下降8.3%;电流谐波由51.1%下降到4.8%, 治理效果理想, 达到预期要求。 (下转19页) (上接17页)
总体而言, 只要谐波治理接入点选择合适, 就可以实现约2%～15%的综合节能, 这样治理后不仅极大地改善电力线路的输电效率, 而且保证了供电安全和设备的正常运行。
五、军事枢纽机房谐波治理的意义
电流谐波会造成军事通信枢纽机房会断路器出现误动作、甚至烧毁等情况, 对军事通信带来严重威胁, 所以有效滤除电气设备产生的各种类型谐波, 使电网得到净化, 提高军事通信枢纽高供电的可靠性和连续性是谐波电流治理带来的最大效益。
参考文献
[1] (奥地利) George J.Wakileh著.电力系统谐波-基本原理、分析方法和滤波器设计[M].徐政, 译.机械工业出版社, 2005, 3.
[2]焦留成, 芮静康.供配电设计手册[M].中国计划出版社, 1999.
通信枢纽电源系统节能减排研究 篇2
随着通信网络日益扁平化，网络核心节点日益向通信枢纽集中，通信枢纽在其重要性更加强化的同时，也正在变成能耗巨兽，某些大型通信枢纽年耗电量达数千万乃至上亿度之巨，占到了省级电信运营商年耗电量的20～30%。电源系统节能减排是通信枢纽节能减排的重要环节，如何在确保通信安全、保障社会正常运转的同时，实现电源系统的节能减排，推动通信枢纽的节能减排，已经成为值得关注的问题。
2 影响通信枢纽电源系统节能减排的主要因素
影响通信枢纽电源系统节能减排的主要因素是：
(1)采用二次能源作为最主要的能源，整体能源效率较低。通信枢纽主要能源是电力，而电力主要靠燃煤生产(2010全国年火电发电量占总发电量的80%)，其能源利用效率约为30～35%，电力在输配电环节还要再损失约7%，从煤炭到最终用户处的能源利用效率仅28～33%。作为后备电源的柴油发电机能源转换效率也仅为38%左右，如采用燃气轮发电机更低至20～23%。
(2)电源变换损耗是电源系统内部损耗的主要部分。电源系统中的整流器、UPS是主要的换流设备，完成电源的AC/DC、AC/DC/AC变换，这类设备的损耗约占其输入能量的10%左右，占到了枢纽电源系统总损耗的60～70%左右。
(3)导线传输损耗不容忽视。通信枢纽建筑体量巨大，楼内电力导线布线路由较长，而导线本质上是具有阻抗的器件，在完成电能传输的同时，其损耗也占到了枢纽电源系统总损耗的20～30%左右。
(4)电源机房空调设备也会消耗能源。为了保障电源机房的温湿度，电源机房需要配置空调设备，空调设备的能耗相当于换流设备损耗的50%左右。
(5)废气和噪音是通信枢纽电源系统的主要有害排放物。通信枢纽配置的柴油发动机组单机容量通常为1600～2000KW，噪音普遍在100～120db (A) ，每小时排烟量在2万m?以上，是通信枢纽主要的噪音和废气污染源。变压器(包括UPS输出变压器和电感)和低压母线常因电磁力不平衡产生振动而产生低频噪音，大功散热风扇也会产生高分贝低频噪音。低频噪音易引起人员心情烦闷、听力损伤，近年来已成为环境投诉的重点之一。
通信枢纽电源系统的节能减排，就是要围绕上述主要因素采取措施，提高通信枢纽的能源利用水平，降低有害物质排放。
3 充分利用一次能源
通信枢纽能耗总量庞大，对于一次能源的利用，主要是推行能源的综合利用，以此提高能源利用效率，降低企业能耗成本，减少社会能源消耗。目前电、冷、热三联供技术已比较成熟，它以天然气为燃料，高温烟气首先用于发电，中温段用于冬季供暖、夏季供冷，低温段用于提供生活热水, 综合能源利用率可达80%以上。高温型燃料电池电、热联供也是一种能源综合利用的方式，能源利用效率最高的固态氧化物燃料电池(SOFC)可达65～80%。能源综合利用技术在国内通信行业还缺乏典型应用的案例，尚处于探索、导入阶段。影响应用的主要因素一是作为主用能源，必须要解决大容量天然气的安全存储问题;二是其电源、空调、给水等基础设施必须在机房新建之初就要按照综合利用的思路建设到位，已建机房改造基本是不可行的;三是其初期投资较大，不象传统能源保障方案，可以根据负荷的增长逐步扩容基础设施。虽然存在这些不利因素，但其较高的能源利用效率无疑为通信行业指明了一个奋斗的方向，随着技术的不断成熟和性价比的不断提升，一旦条件成熟，能源综合利用技术必将在通信枢纽得到广泛应用。
采用新能源也是一次能源利用的一种方式。目前太阳能电池和风力发电机等新能源技术已比较成熟，但新能源产品普遍容量较小、难以满足通信枢纽大容量的能源需要，同时产品的单位功率价格还比较高、投资回收期还比较长，这些因素制约了新能源在通信枢纽的大规模应用，目前国内仅有一些通信枢纽的路灯等辅助设施采用新能源供电。
4 提高能源转换效率
影响电源转换效率的主要因素主要有：
(1)换流设备负载率。变压器、开关电源、UPS等换流设备的能源转换效率与负载率密切相关，图1为典型的整流模块效率—负载率曲线。由图1可见，负载率40～80%的区间转换效率最高，低于30%时转换效率显著下降，至空载时效率最低，负载率高于80%时效率有所下降，因此，通过控制负载率控制转换效率的关键是，防止电源换流设备负载率过低。
(2)电源设备性能。一是电源设备本身转换效率的高低;二是电源设备的功率控制功能，包括开关电源的休眠性能及休眠功率控制、电源设备冷冻却风扇的温控功能等。
4.1 通信设备分等级保障
在大多数情况下，电源系统效率是与安全性呈负相关性。
在通信枢纽电源系统中，常常采用冗余供电提高后端设备的安全性，其中低压和UPS系统的冗余方式对电源转换效率影响较大。低压系统和UPS系统常见冗余有2N、N+1、N+0几种方式。低压系统采用2N冗余时，有N台变压器长期处于空载状态，或2N台变压器长期处于低负载率状态;采用N+1冗余时，只有1台变压器长期处于空载状态;采用N+0时，则完全没有变压器处于空载状态。对于UPS系，采用2N冗余时，正常情况下，UPS主机单机只能运行在负载率40%以下的效率较低区间;采用单系统N+1架构，UPS主机单机有可能长期运行在负载率50%以上的效率较高区间;采用N+0时，则UPS主机有较长的转换效率较高的负荷区间。
在设备结构及功能选择方面，对UPS主机，如较为看重供电安全性，则会采用工频机，但其转换效率将会显著低于高频机;如负载对安全性要求不是非常高，则应优先选用转换效率高的高频机;对开关电源系统，如对安全性要求较高的通信设备供电，则通常不使用休眠功能，防止输出负荷增大时可能出现的整流模块唤醒故障，对安全性要求一般的系统，则应积极考虑采用休眠功能。
总体而言，通信枢纽安装的通信设备都很重要，但还是可以根据网络地位和故障后果分为不同的保障等级，从而为引入节能型系统结构和设备创造条件。例如核心网元必须采用2N方式供电，对于次要的系统可以采用N+1方式供电，对于机架风扇、笔记本电脑等甚至可以采用市电直接供电，从而可节约部分电源转换损耗。
4.2 选用直流供电方式
受限于UPS系统的结构特征和设计特点，其不能根据负载的变化灵活控制开机主机数量(模块化UPS除外)，从而控制输出负载率，使主机工作在效率最高的区间。与UPS系统相比，直流电源系统不仅安全性更高，而且其模块化的结构、特有的整流器模块休眠功能，可以非常方便地控制整流器模块的开机数量，从而将电源转换效率控制在较高的区间。对于传统通信网络设备，应订购-48V电源供电设备;对于IDC、业务网和IT系统，应积极创造条件，采用240V直流供电。
4.3 正确处理最大负荷与实际负荷的关系
在提供通信设备功耗时，通常设备厂家提供的都是最大负荷，如近期投产的一个项目，厂家提供功耗为64KW，实际运行功率仅20KW，只有理论功耗的1/3左右。如按照最大负荷配置电源系统就会出现很大的问题，首先是大量电源容量闲置，没有产生应有的价值;其次是造成电源系统负载率较低，造成很大的额外能源损耗。
如何处理这一棘手问题呢?早期建设单位和设计单位曾设想把问题消灭在需求输入阶段，很严肃地要求设备厂家提供真实的功耗，但实际操作效果并不理想，问题还是留在了后续环节。根据近年的经验，主要处理方式是调查同型号、类似业务量下的功耗作为设计功耗;对于无法确定实际功耗的设备，可采用厂家功耗作为设计输入功耗，但需要根据经验估算实际功耗，预留较多的电源输出端子，将功耗差值容量预分配给后续工程使用，以期使电源系统负载率尽快上升到效率较高的区间。
4.4 合理确定单套电源设备容量及启用时间
通信枢纽设置有低压配电、柴油发电机、-48V直流电源、UPS电源、240V直流电源等电源子系统，科学、合理地确定单套电源设备的额定容量是一项系统工程。单套设备容量设计过小，会造成电源设备占地面积较大，设备和线缆数量过多，维护工作量较大，电源系统频繁扩容改造。单套设备容量设计过大，又可能造成系统风险增加，更使得在较长时间内设备负载率较低，带来系统效率低下。确定单套电源设备容量需要同时考虑网络侧和电源侧两种因素。对于网络侧，应考虑网元的单系统功耗、分布位置、功能备份关系、负荷扩容计划等因素;对于电源侧，需要考虑电源机房的平面规划、走线通道、设备搬运通道、电源使用规划、最佳效率区间等因素。
通信枢纽均设置有多套电源系统，按照设备楼层布局规划进行按部就班地建设和启用当然很好，但如此一来可能会造成一些电源系统长期处于低负载率、低效率的区间，一套大型低压系统只有100KVA负载、一套型UPS系统只有20、30KVA输出在一些枢纽屡见不鲜。如何解决这一矛盾呢?首先在电源系统建设前就要对其负荷总量及投入时间进行详细了解，对于较长时间内负载率较低的系统，应考虑缓建，采用就近借电方式保障网络设备的运行。二是对已建、但负荷率较低的电源系统，应充分利用系统结构提高负载率，如N+1冗余的低压系统，在负载率较低时，采用备用低压系统承担全部供电任务，暂停部分变压器和低压配电柜;采用并机运行的柴油发电机系统、N+1 (N≥2) UPS系统、直流开关电源系统在启用初期轮换关闭部分主机。
4.5 采购节能型设备
采购节能型设备是降低能源转换损耗的关键环节之一，而设备采购的关键是采购技术标准和评分标准。目前电源系统设备和器材的国家标准、行业标准已较为完善，为建设电源系统的节能环保的电源系统奠定了良好的基础。在工程采购时一是应执行技术标准的规定，将技术标准的要求作为基本条件;二是对技术标准有多个等级的指标，应在技术、经济综合分析的基础上，尽量采用较高的指标;三是对技术标准没有规定的指标，应根据工程需要提出具体技术标准。选型阶段应重点关注电源系统的转换效率、开关整流器模块功能及休眠功耗等技术指标。
5 降低能源传输损耗
降低能源传输损耗的关键是减少导线传输损耗和无功电流损耗等附加损耗。
5.1 合理规划电源机房位置和走线通道
合理设置电源机房位置和走线通道，是缩短导线长度、降低导线传输损耗的主要途径之一。
通信枢纽电源机房设置方式有集中设置、分层设置(分区供电)、与通信机房同层设置三种主要方式。
采用集中设置、分层设置时，电源机房宜位于通信层中部位置(相邻层为通信机房)，并且电源设备与由其供电的通信设备宜位于相同平面位置，电源导线宜经楼板孔垂直布线，如图2所示;否则电源导线长度将不同程度地增加，图3为电源设备与通信设备安装在不同平面位置，图4为电源导线经电井布线，此两类方式都导致导线长度增加。
电源机房与通信机房同层设置时，在不影响通信设备和其他系统布局的情况下，电源机房宜位于本层机房中部，如图5、6的布局方式都有利于减少电源导线长度。
5.2 降低中性线电流
通信枢纽变压器、柴油发电机、UPS等交流电源设备通常采用三相输出，对于降低中性线损耗来说，比较理想的就是中性线无电流通过，不产生损耗。作为努力追求这一目标的途径，一是大功率负荷要尽量采用三相电源供电，单相负荷应尽量做到三相平衡，防止在中性线中产生不平衡电流。二是要避免电源系统产生3n (n=1, 2, 3…)次谐波，防止此类谐波在中性线中产生谐波电流，主要措施包括采用D, yn11连接组别的三相变压器，采用带有源滤波器的开关整流器等。
5.3 提高功率因数、减少谐波含量
功率因数过低时，配电系统会通过较大的无功电流;设备谐波含量过大时，会在电源输入端产生较大的谐波电流，这两种电流都会在输电导体中产生额外的能耗，提高功率因数、减少谐波含量都会降低电源传输损耗。主要途径一是采用高功率因数、低输入谐波的设备，二是对功率因数过低的系统进行功率因数补偿，对谐波电量过大的系统进行谐波治理。
通信枢纽电源系统中还有一类特殊的设备，这就是UPS主机配置的无源滤波器。无源滤波器都是按照满载配置，且其不能根据负载大小自动调整补偿量，这就会带来在UPS电源负载率较低时，无源滤波器对谐波电流过补偿，产生较大的容性电流，往往会造成UPS主机输入功率因数下降到0.6(超前)左右。较大的容性电流不仅造成配电系统产生额外的传输损耗，也将严重威胁柴油发电机的安全运行。因此，在UPS电源负载率较低时，必须考虑退出无源滤波器。
6 降低空调能耗
电源机房空调能耗也是重要的能耗之一，在满足电源设备安全、稳定运行的条件下，应着力降低空调能耗。措施之一是对电源机房外墙进行密封保温处理，防止室外环境对室内环境进行逆向调节。措施之二是尽量减少电源机房空调的使用时间，例如分别设置电池室和其他电源设备机房，对于电池室进行重点保障，对于其他电源机房则可在夏季适当提高温度、冬季适当降低温度。措施之三是适当降低电源机房空调设备温湿度控制精度，例如设定为基准温度±3℃，避免机房空调频繁启动。
7 降低环境有害物排放
柴油发电机是通信枢纽有害物排放的主体，必须进行降噪和废气治理，将排放的噪音和废气分别控制在国家标准《城市区域环境噪音标准》和《大气污染物综合排放标准》所规定的指标以内。需要指出的是，目前有大量的柴油发电机房在土建阶段对风道截面考虑不足，后期安装设备时为了满足通风量的需要，又配置了数台大功率轴流风机增加通风量，增加了数十KW的额外能耗，此类情况应尽量避免。
作为降低电源系统低频噪音的措施，一是在规划阶段要合理考虑噪音源设备的安装位置，采用实体隔声墙体和门窗;设置大型变压器和UPS的搬运通道(货梯)，避免后期将设备整机拆卸后搬运，再现场组装所带来的精度降低、噪音增加。二是要选购低噪音型设备。三是加强施工管理，确保设备和母线的安装质量。四要加强设备维护保养，保证设备的正常运行。
通信枢纽电源设备标准化对于减少电子废弃物、降低环境污染具有重要意义。在商务和管理条件允许的情况下，通信枢纽同类设备应尽量采用相同配置、选择相同型号，便于后期的维护和资源再利用。
8 加强节能减排管理
作为通信枢纽能耗管理的保障，通信枢纽电源系统应建立完善的节能减排管理规章制度，规范能源预算、使用和审计。同时，应依托动力环境集中监控建立管理平台，实时能耗采集、分析、统计各专业、各时间段、各系统的能耗状况，作为持续优化能源使用的基础和工具。
9 结束语
综合采取各项节能措施后，通信枢纽电源系统能耗可降低10～30%，拉动枢纽整体能耗降低1～3%，为企业节约成本，为社会节能减排做出贡献。
摘要：通信枢纽电源系统节能减排非常必要, 本文从采用一次能源、提高电源转换效率、降低电源传输损耗等方面着手, 提出了一些电源系统节能减排的思路和方法, 对通信枢纽电源系统节能减排具有抛砖引玉的作用。
通信枢纽 篇3
自20世纪80年代以来, 我国通信事业得到高速发展, 以程控交换光纤传输和卫星通信为主体的电信技术与计算机相融合, 极大地推进了现代信息科学技术的进步。我国的电信网已从模拟技术为主发展到以数字程控技术为主的现代化电信网, 并已初步建成一个覆盖全国的以光纤为主, 以卫星和数字微波为辅的大容量、高速率的干线传输网络。在此基础上建设了城乡公众电话网, 移动电信网和公用数据电信网, 此外图像电信网和公众多媒体电信网也正在加紧建设, 我国电信网技术水平发生了质的变化。
在电信网技术水平发生了质的变化的同时, 网上电路规模和容量得到了极大地增长。传输干线的传输容量比以前提高了10多20倍, 电信网和设备质与量的显著变化和提高, 对电信电源的供电可靠性和电源质量提出了更高的要求。
电信电源是向电信设备提供交直流电的电能源, 它在电信网中处于极为重要的地位, 人们往往把电源设备的供电比喻为电信设备的运行“心脏”。一旦供电系统故障而停电引起通信设备瘫痪, 将带来巨大的经济损失和严重的政治影响。因此, 供电电源除市电外还配置了备用电源, 市电电源为主供电源, 按一级负荷考虑, 即由两个独立的市电电源和两回线路供电;备用电源主要采用柴油发电机组。在市电失电时, 通信枢纽中的通信负荷、通信机房空调、重要照明和消防等重要负荷自动切换到柴油发电机组供电, 以确保基础设备正常运行。在市电复电时, 又自动切换到市电供电, 完成这种自动切换的智能化设备为ATS。
市电失电后, 柴油发电机组从启动、升速、升压到对负荷供电, 会有一定延时, 这段延时大约一分钟左右, 对供电连续性要求极高的通信处理设备来说, 是不能满足要求的, 这些设备允许的瞬时供电中断时间只有4~10MS左右, 如果超过这个时间, 就会引起这些设备数据丢失和程序混乱。其解决办法是在交流低压供电系统中加装不间断供电设备UPS。
ATS和UPS是通信枢纽交流低压供电系统的重要智能化设备, 对通信枢纽供电可靠性、连续性和供电质量方面起至关重要作用, 在现代通信枢纽的供电系统中得到广泛应用。以下就分别简单介绍ATS和UPS的功能和应用。
2 ATS功能介绍
ATS是Automatic transfer Switching e-quipment的英文缩写, 中文称双电源自动切换开关设备, 简称ATS设备, 此设备一般装在低压配电屏中, 又称ATS屏。其主要用于电信枢纽供电系统主电源和备用电源之间的自动切换, 图1是ATS主电路示意图。
ATS开关具有三个接线端, 即主供电源端、备用电源端和负荷端。此开关可等效为一台单刀双投自动切换开关, 主供电源端一般接经变压器降压后的低压配电系统市电输入端, 提供市电供电;备用电源端一般接柴油发电机组, 提供备用电源;负荷端接用电设备, 随时保证通信设备用电的可靠性和供电质量。通信枢纽中使用的ATS开关一般是四极开关, 在切换时A、B、C、N四极同时切换。
市电优先。市电正常时, ATS的动触头自动切换到市电电源端, 由市电向负荷供电, 一旦市电停电, ATS将启动柴油发电机组, 待频率和电压正常时, ATS开关自动切换到油机供电。而当市电恢复正常运行时, ATS又能把负荷自动切换到市电端, 由市电向负荷供电。不管备用电源端是否有电, 只要市电端电源正常, ATS切换开关就会将负荷自动切换到市电供电状态, 即具有市电优先供电功能。
在市电供电时, ATS随时监测市电电源质量, 即对市电的供电电压、频率、相序等参数取样, 与设定值比较, 一旦发现有缺相、欠压/过压或频率等参数超出设定值允许范围时, ATS将向柴油发电机组发送启动指令, 经延时后检测机组电源质量, 当满足电源质量要求时, ATS将自动切换到机组供电。在机组供电时, ATS除检测机组供电参数外, 还监测市电电源, 在市电复电且正常时, ATS开关自动切换到市电供电, 以确保市电优先。
ATS是由微电脑控制的智能化双电源自动切换开关设备, 除上述测量控制功能外, 还配置LED显示器和小型键盘, 可显示供电电压、频率、负荷电流等运行参数。通过按键, 可设置有关参数限值。ATS控制器具有RS232/RS485远程通信功能, 可把采集的数据上传到上位机, 便于运行管理人员即时了解ATS及电源运行工况。ATS控制器具有数存储功能, 记录历史数据和ATS开关切换情况, 供查询, 作为事故分析和处理的依据。
ATS开关一般具有自动和手动两种运行方式, 通过设定开关设定。正常运行投在自动控制档;手动控制操作仅用于检修。
3 UPS的功能介绍
UPS是英文Uninterruptible power suppiy的缩写, 中文称交流不间断电源供电设备, 此设备一般装在市电和备用电源均可供电的保证电源及其所供负荷进线端之间, 其主要功能是当其电源输入端失电时, 由UPS向对电源质量要求很高的通信处理设备提供不间断电源。
UPS按类型可分成旋转型和静止型, 按供电方式可分成在线式和离线式。旋转型UPS是当市电端失电时, 利用电动机的飞轮旋转惯性带动发电机继续发电供电, 同时启动发动机保持发电机继续供电。此类型UPS被随后出现的静止型UPS逐渐取代。静止型UPS采用电子电路和化学蓄电池等元部件组成, 此类型是目前市场上提供的唯一类型。是通信机房、飞机场、火车站、雷达站以及大中小型工厂不可缺少的供电系统配电设备。
静止型UPS分成离线式和在线式两种。所谓离线式是指, 在供电电源正常时由其直接向负荷供电, 同时经整流器整流后向蓄电池充电;在供电电源失电时, 由蓄电池向逆变器提供直流电, 经逆变成交流电向负荷供电。在由供电电源和蓄电池供电相互转换时有延时, 此时负荷短时失电。而在线式不同, 供电电源正常时, 交流电源经UPS的整流器整流变成直流向蓄电池充电, 存储电能, 同时直流电经逆变器变成交流向负荷供电。因此, 不管其供电电源是否正常, UPS输出给负荷的电源都是连续的, 不会发生短时停电现象, 且输出的是高质量净化电源, 这对要求很高的通信处理设备正常运行至关重要。所以在通信枢纽中的大型UPS均采用在线式。下面仅以在线式UPS简化图2加以介绍。
静止型在线式UPS一般由整流器含 (输入虑波器) 、逆变器、静态开关、检修开关、蓄电池组等组成, 其工作原理是:当输入电源正常工作时, 交流供电电源经整流器整流滤波后变成直流电供给逆变器并向蓄电池充电, 由逆变器输出交流方波, 经输出方波滤波器变成正弦波交流电输出供给负载用电。此时供出的电能在质量上是与输入电隔离的净化电能;而输入电源停电时, 则由蓄电池组供给逆变器直流电源, 使逆变器不中断地供给负载交流电源;当输入端恢复供电时, 则仍由整流器输出直流电源供给逆变器用电, 同时整流器对蓄电池进行恒压充电。在充电完毕后自动转入浮充供电。如当逆变器发生故障, 则经静态开关控制立即自动转换到紧急旁路电源上, 由输入交流电源直接向负荷供电。检修开关仅作UPS检修时用, 在UPS检修时, 合上检修开关, 断开控制开关, 由检修旁路直接向负荷供电, UPS退出工作, 进行检修。UPS工作在紧急旁路或检修旁路工作状态时, 其供电电源不能停电, 否则, 会因供电电源中断或电源切换破坏对负荷供电的连续性。为了避免这一缺点, 提高交流不间断电源供电的可靠性, 通常采用一主一备的UPS设备或者多台UPS设备并联运行。由两台UPS并联运行方式接线经进一步简化后, 如图3所示。
图3为两台UPS采用了并联供电方式, 此方式需增设一台并机屏, 通过并机屏将电压、频率、相序和相位相同的两台UPS并联运行。此时若一台UPS发生故障, 在控制电路的控制下自动断开其输出静态开关, 由非故障一台UPS供全部负荷, 从而提高了UPS供电可靠性。这种供电方式, 通常称 (1+1) UPS系统, 在通信枢纽供电系统中得到广泛应用。
4 ATS和UPS在通信枢纽的应用举例
目前, 我国通信电源系统的自动化和监控技术得到迅速发展, 自动化控制和集中监控管理设备得到应用。ATS和UPS是保证通信供电可靠运行系统中控制设备组成部分之一, 其功能作用的重要性关系到整个通信网络的运行状态。图4是ATS和UPS在通信枢纽交流低压供电系统应用的简化接线示意图。
从图4可看出, 该交流低压供电系统有两个电源, 即由变压器降压后提供的市电电源, 为主供电源, 在市电正常时, 全部负荷由它提供电力;柴油发电机组为备用电源, 只有在市电不能正常供电时, 才启动机组向部分重要负荷供电。而UPS设备, 只是将供电电源的电能进行存储、转换和净化, 对要求很高的特别重要负荷供电。供电系统中的负荷, 可分为三种类型:接在低压市电供电开关K1和ATS开关之间母线段上的负荷, 为市电供电负荷, 此负荷只能由市电取得电源, 负荷重要性不太高;接在ATS开关之后母线段上的负荷, 除可由市电取得主供电源外, 还可以从柴油发电机组取得备用电源, 是重要负荷, 一般称“保证电源”负荷;由UPS供电的负荷, 是对供电连续性和电源品质有严格要求的特别重要负荷。UPS的供电电源应取自“保证电源”母线段, 因蓄电池容量限制, 无法长时供电。
该交流低压供电系统工作情况为:当市电正常时, 经低压进线开关K1向市电母线段负荷供电, 若ATS开关检测到其市电输入端电源正常, ATS开关自动切换到市电供电状态, “保证电源”母线段带电, 向“保证电源”负荷供电。接在“保证电源”母线段上的UPS设备接受市电提供的电力, 对其蓄电池充电, 并经逆变器转换成交流电, 向所供负荷供电。当市电失电时, 接在市电母线段上的负荷失电。这时, ATS检测到市电失电, 向柴油发电机组发启动信号, 经延时, 检测到机组电源正常时, ATS开关自动切换到机组供电工况, “保证电源”母线段上的负荷, 由机组提供电源供电。在机组供电工况, 若市电恢复正常, 市电母线段上的负荷首先恢复供电, 当ATS检测到其市电端电源正常时, 因市电优先, ATS开关自动切换到市电供电工况, “保证电源”母线段上的负荷改由市电供电。经一段延时, 待市电稳定后, ATS向柴油发电机组发送关机信号, 机组则自动关机。在ATS切换过程中, UPS负荷供电连续性不受影响。
从上述分析可看出, ATS和UPS设备在确保电信枢纽交流低压供电系统重要负荷供电可靠性、连续性及供电质量方面起着重要作用, 在现代通信枢纽供电系统中得到广泛应用。现阶段, 多选用进口著名公司产品。
参考文献
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