1tx-05-通信电源系统.doc
石黄公路沧州至黄骅港段高速公路机电工程石家庄泛安科技开发有限公司第五章 通信电源系统目 录1电源设备配置31.1电源设备的配置31.2其它说明32产品介绍32.150A通信电源32.1.1系统构成32.1.2系统特点32.1.3系统技术参数32.1.4整流模块技术参数42.1.5监控模块52.1.6绝缘与防雷52.220A通信电源52.2.1概述52.2.2系统基本工作原理62.2.3系统性能指标62.2.4整流模块HD4810-572.2.5监控模块PSM-882.3蓄电池102.3.1概述102.3.2产品主要特点102.3.3产品系列102.3.4电信应用入网证书111 电源设备配置本电源设备的配置包括为光传输、接入网设备及电池充电所需供电的通信电源。1.1 电源设备的配置在本项目中，通信中心的设备耗电不超过70A，各通信站不超过5A，考虑电池充电，本项目配置一套48V/100A电源用于通信中心，六套48V/20A电源分别用于其它通信站，已含整流模块的N+1备份。48V/100A电源采用PS48100/25-100A电源系统，配置如下： 交直流一体化配电机柜 1面 监控模块PSM15 1个 整流模块HD4825 4个 （HD4825 输出指标为48V/25A）48V/40A电源采用PS4840/10-20A电源系统，配置如下： 19”电源插箱1只 监控模块PSM8 1个 整流模块HD4810 3个 （HD4810 输出指标为48V/10A）1.2 其它说明在通信分中心配置48V/200AH阀控式铅酸蓄电池2组；在两个通信站各配置48V/100AH阀控式铅酸蓄电池1组。48V/100A组合电源满载输出工作时交流耗电量约为6.7KW。48V/50A组合电源满载输出工作时交流耗电量约为3.0KW。以上计算不包含交流输出部分。2 产品介绍2.1 50A通信电源2.1.1 系统构成PS48100/25型智能高频开关电源由交流配电单元、直流配电单元、整流模块（HD4825：48V/25A）、监控模块（PSM-15）、机柜等构成。本电源系统满配置时可输出额定电流100A。广泛适用于GSM、CDMA移动基站、高速公路通信、接入网、微波和卫星通信站。2.1.2 系统特点 采用高可靠双正激电路拓扑，超宽输入电压范围（150V300V），电网适应性强。 整流模块体积小重量轻（5.5Kg)；电源系统对机房承重要求低。 采用国际安全标准EN60950；保证安全可靠运行。 超低辐射，达到最高环境等级要求；适用于居民区环境。 集散式监控，实时多任务（RTOS）操作系统。提供多种通信接口；实现无人值守。 智能化电池管理和电池低电压保护，提高电池使用寿命保证网络安全。 低压差自主均流技术，不平衡度小于 ± 3%；模块均分电流性能好。 具备电池仓，可放置48V100AH电池两组。2.1.3 系统技术参数1交直流配电技术指标进/出线方式：交流上进线；直流上出线。交流输入：单相三线制 两路自动切换 额定电流100A交流输出：单相3×16A(MCB)直流输出：2×100A(NT00) （电池熔丝） 1×100A(NT00) （负载输出） 1×50A(NT00) 1× 6A(NT00) 1×63A(MCB) 1×32A(MCB) 2×16A(MCB)注：输出路数与容量可依用户需求适当调整电池保护：2×100A2电源系统输出特性均充电压：- 56.5V浮充电压：- 53.5V输出直流电压可调节范围：- 42 - 58V系统均流： ±3%温度系数（1/）： ±0.23环境条件工作温度：-5+45储存温度：-40+85相对湿度：95%RH海拔高度：2000m4机械特性名 称尺寸(高×宽×深) mm重量（Kg）整流模块220 ×110 ×3955.5电池仓460 ×505 ×470监控模块150 ×440 ×3808电源系统 2000×600×6002602.1.4 整流模块技术参数1输入特性输入电压：150300Vac输入电网频率：4565Hz不工作承受最大静态电压：320V, 1小时2输出特性输出直流电压额定值： 48V输出直流电压整定值： 53.5V输出直流电压可调节范围： 40 58V输出功率：1500W输出电流：0-25A（最大为26A）负载调整率：±0.3%电网调整率：±0.1%输出限流特性：0%50%110%额定电流，三档可调温度系数（1/）：±0.2峰峰值杂音电压：100mV（020MHz）电话衡重杂音电压：1mV宽频杂音： 50mV（3.4KHz150KHz） 20mV（0.15MHz30MHz）离散杂音： 5mV（3.4KHz150KHz） 3mV（150KHz200KHz） 2mV（200KHz500KHz） 1mV（0.5MHz30MHz）音响杂音： 55dB(A)3保护特性短路保护：回缩电流30%额定电流。过欠压保护： 输出过压保护，不可自动恢复。 输入过压保护，可自动恢复。 输入欠压保护，可自动恢复。冷却方式：风冷。过温保护：散热器温度>85保护，可自动恢复。2.1.5 监控模块1通讯口配置监控模块可提供RS232、RS422、RS485及电话插口等多种接口和 6 路干结点输出。2告警功能 监控单元能对系统故障进行声光报警，同时能上报到后台主机。 用户可为每种告警类型设定对应的继电器输出（1 - 6）。 历史告警记录按循环存储方式保存最多5条，超出5条则自动清除最旧的告警记录。3电池管理功能 自动均浮充 充电限流 电池保护4控制功能 整流模块开关机 整流模块限流 电池组均/浮充转换 电池过放电保护2.1.6 绝缘与防雷1绝缘电阻直流部分、交流部分对外壳之间以及交流部分对直流部分的绝缘电阻不小于10M（实验电压500V DC）。2绝缘强度交流部分对外壳： 1500VAC，50Hz，1min,无击穿，漏电流30mA交流部分对直流部分：3000VAC，50Hz，1min,无击穿，漏电流30mA直流部分对外壳： 500VAC，50Hz，1min,无击穿，漏电流30mA3系统防雷系统可承受8 / 20 S 电流冲击波20KA20次； 8 / 20 S 电流冲击波40KA 1次。C 级防雷器采用DEHN公司防雷器，D 级防雷器采用由安圣公司专利技术设计的防雷器。B 级防雷器是选购件。2.2 20A通信电源2.2.1 概述20A通信电源选用PS4840/10-30，可配置HD4810-5整流模块3个、PSM-8监控模块1个、交直流配电单元PDU4840CF一个、SPD22SZ型单相防雷箱一个以及环境量传感器。PS4840/10-30电源主机箱为4U，在34U的19英寸标准机柜内可布置主机箱和2组48V100AH的电池（4个电池仓）以及其他的附属装置。PS4840/10-30电源系统适用于小型程控交换机、接入网、传输设备、移动通信、卫星通信地面站、微波通信供电，也可用于其他通信设备供电。2.2.2 系统基本工作原理PS4840/10-30采用一路市电工作，交直流配电柜的交流配电部分将交流电送入整流模块。整流模块直流输出经系统电源母板汇接到交流配电柜的直流配电部分，直流配电部分将直流电经母排、接触器、分流器为用户提供五路直流分路和两路电池接口。在正常进行下，整流模块、电池回路、负载回路均受监控模块控制，按预定参数或用户命令进行工作，并对其各种状态和数据进行监测。如果市电故障，此时将由接入系统的电池供电，但必须保证在市电故障前有电池接入系统。当市电无或过欠压而导致电池开始放电工作时，监控单元上报相应市电无或过欠压告警信号。随着电池放电，电池端电压开始下降，当电池电压降到46V（比一次下电值高2V）时，监控单元再次上报直流欠压告警信号当电池放电达到44V （可设定）时，电池保护回路第一次动作（一次下电），将切断一组负载的KMD1；当电池放电达到终止电压41V （可设定）时，电池保护回路第二次动作（二次下电），切断电池与第二组负载（KMD2）的连接，电池自动保护（以上负载下电的次序为监控默认值用户可从新设置）。当市电正常时，系统将恢复正常工作。系统还可以通过监控单元对各种环境量，包括烟雾、红外/门磁、水浸 、温度、湿度进行采集和上报。2.2.3 系统性能指标1、交流输入一路单相市电输入额定输入电压：220V最大输入电流：20A频率：50Hz±102、电池输入两组蓄电池组的正、负极与整流模块的直流输出并联，工作在浮充或均充状态。每组额定输入电压为48V，额定容量100Ah或大于100Ah。3、直流输出 标准电压： +48V 电压可调范围：40V60V (内部可调) 直流总输出电流：40A4、直流配电支路 用户1 10A 用户2 10A 用户3 15A 用户4 15A 用户5 20A 蓄电池1 28A 蓄电池2 28A 5、直流输出杂音电话衡重杂音： 2mV 宽频杂音电压： 50mV (3.4KHz150KHz) 20mV (150KHz30MHz)峰峰值杂音电压：400mV（20MHz以内）6、稳压精度负载调整率：±0.5电网调整率：±0.17、工作效率：878、动态负载响应：在20负载到80%负载，恢复时间200mS，超调0.5%。9、抗雷击指标最大工作相电压：385V，50Hz最大泄放： 最大通流量40kA，1次， 8/20s冲击电流波额定通流量： 20kA，20次，8/20s冲击电流波最大响应时间：<25ns10、绝缘电阻直流部分、交流部分、机壳之间的绝缘电阻>2M (试验电压500VAC)。11、绝缘强度对交流输入与直流输出部分施以50Hz的交流电压3000V，一分钟无击穿飞弧；交流部分与机壳施以50Hz的交流电压1500V，一分钟无击穿飞弧；对支流输出与机壳之间施以50Hz的交流电压500V，一分钟无击穿飞弧。2.2.4 整流模块HD4810-5HD4810-5是华为公司研制的额定输出为48V/10A的整流模块，立式结构。基本工作原理如下所述：单相交流电首先经过EMI滤波电路，这部分电路有以下两种功能。第一，防止交流输入线路中由于其它相关设备（如晶闸管整流设备）及闪电等造成的尖峰对整流模块造成危害。第二，阻止整流模块开关调制过程中产生的高频干扰反灌给电网，另外， 交流输入中设有浪涌电流抑制电路，减小电源对电网的冲击及防雷措施，大大提高了电源的可靠性。DC-DC电路：DC-DC部分主电路采用单端反激电路拓朴结构，控制电路采用脉宽调制（PWM）控制方式，根据负载大小，自动调整开关管的脉冲宽度，将高压直流电逆变成脉宽可调的脉冲电压，再经降压整流滤波后，输出稳定的直流电压。电路采用了无损吸收，及ZVS、ZCS等先进的开关技术，大大降低了开关管的开关损耗，整机效率达90%。均流技术：HD4810-5模块采用了先进的低差自主均流技术，由多个HD4810整流模块并机工作时，具有非常理想的均流性能。各模块的均流单元通过同一放大系数，采样各自的输出电流，建立采样电压。各采样电压通过比较以其最大值作为均流总线上的基准电压VBUS，基准电压对应的模块称作主模块，它的输出电流最大，其余模块称作从模块，基准电压通过均流总线进入到各模块均流单元，同其采样电压进行误差比较放大后，控制模块的DC/DC变换器的开关脉冲宽度，通过调整各模块的输出电压而让输出电流趋于一致。均流达到平衡后，从模块的输出电流接近于主模块的输出电流，电流误差趋于零。这种均流方案的优点表现在两方面：一、均分负载，不平衡度小于3%，优于部颁标准5%；二、作为主模块的整流模块是通过比较任意产生的，当主模块因某种原因退出工作后，系统将自动再比较一个输出电流最大的模块作为主模块，重新调整输出电流，达到新的平衡。这样可以避免模块出现故障时造成系统崩溃。监控功能处理接口整流模块的电气连接口上有监控信号接脚，转接后用于同监控模块通讯。对于HD4810-5整流模块，本公司的配套监控模块是PSM-8.整流模块输出的状态信息有：市电有无、交流输入过欠压及模块故障信号；输入的控制信号有：均/浮充转换信号，限流控制信号及开/关机信号等。上述信号形式均为开关量。整流模块的性能指标如下：1交流输入交流输入额定电压：220V，50Hz电压变化范围：150V300V（150V176V时，输出电流额定值为7A）电网频率范围：50Hz10%2直流输出额定值均充电压：56.5V （内部可调节）浮充电压：53.5V （内部可调节）电压可调范围：+40V+60V输出电流额定值：10A3告警与安全保护功能输入过压保护：交流输入过压至305±3VAC时，模块告警并关机保护，当电压降至295 ±3VAC以下时，模块可自动恢复工作。输入欠压保护：交流输入欠压至145±3VAC时，模块告警并关机保护，当电压升至160 ±3VAC以上时，模块可自动恢复工作。输出过压保护：直流输出过压至59.5 ±0.5V时，模块告警并关机保护、锁死，以便保护用电设备。故障排除后重新启动。限流保护：模块设有两级限流保护，一级限流保护值和二级限流保护值为：10.511.0A和7.0±0.5A。短路保护：整流模块有限流回缩或短路保护，当整流模块的输出端发行短路时，回缩电流4.0A，可自动恢复工作。过热保护：检测散热器温度，当散热器温度大于90摄氏度时，模块告警并保护，温度降低后，可自动恢复工作。4智能处理信息项HD4810-5（51）整流模块具有遥控端子和遥信端子，其中遥控项目：开/关机，均充/浮充转换，限流控制。遥信项目：市电有无信号，交流过欠压，模块故障。5机械特性外形尺寸：318.5mm×60mm×167mm （长×宽×高）重量：2.3kg6工作环境要求工作温度：5 40贮存温度：4070相对湿度：90大气压力：70106kPa7连接整流模块的机械连接接口、电气连接接口和手动操作件、信息指示件分布在整流模块的前面板和端部接插件上，主要完成整流模块的安装及手动操作。2.2.5 监控模块PSM-8电源监控模块PSM-8具有比较强的检测和控制功能，它能够实时地检测相应的物理量，接受上位机的设置和控制，并给出一些适当的控制量以使PS4840/10电源系统安全可靠地工作，在电源失常情况下可给出告警。它提供给上位机的物理量最终通过软件提供给管理员良好的使用界面，使管理员在系统机面前即可获知电源运行情况。PSM-8外形尽寸为318.5mm ×60mm×167mm，重量：1.3 Kg。监控模块的功能主要是与上位机的通信功能、控制功能、检测功能、掉电保护功能和其它的功能，如下所述。1监控单元与上位机的通信功能与上位机通信是PSM-8的重要特点。PSM-8提供给上位机一个RS232接口和两个RS422接口，按照PSM-8监控单元与上位机通信协议进行通信。主要功能有： 向上位机（ESC）发送监控单元当前实时的模拟数据； 向上位机发送监控单元当前实时的开关量数据； 接受上位机的设置系统参数和整流模块的开/关机、限流等命令； 接受上位机发送的控制命令； 向上位机发送告警状态。上位机与监控模块是主从关系，所有的读取、设置和控制过程都应由上位机来启动，监控模块一直处于从动状态，没有上位机的正确命令，监控模块不能主动上报数据给上位机。监控模块向上位机发送的模拟数据有：母排电压、环境温度、环境湿度、一路备用模拟量、蓄电池组1电流、蓄电池组2电流、用户模块电流、传输模块电流。监控模块向上位机发送的开关量有：两个 备用高电平告警状态、市电过欠压、市电有无、四个模块的故障、水浸报警、一个备用输入低电平告警状态、红外/门磁报警、烟雾报警、传输模块下电、用户模块下电、蓄电池组2的熔丝状态、蓄电池组1的熔丝状态、直流欠压、电池均浮充状态、28A限流状态、传输模块开关机状态、用户模块开关机状态、四个整流模块的开关机状态等。监控模块向上位机发送的告警状态有：一个备用输入开关量状态、市电过欠压、市电有无、四个整流模块的故障信号、水浸报警、红外/门磁报警、烟雾报警、传输模块下电、用户模块下电、蓄电池组2的熔丝状态、蓄电池组1的熔丝状态、直流欠压、备用量超限、环境温度超限、环境湿度超限。上位机向监控模块发送的设置参数有：切断传输模块电压值、切断用户模块电压值、28A限流状态、温度上限值、温度下限值、0.96V对应的温度量化值、4.8V对应的温度量化值、湿度上限值、湿度下限值、0.96V对应的湿度量化值、4.8V对应的湿度量化值、备用量上限值、备用量下限值、0.96V对应的备用量量化值、4.8V对应的备用量量化值。上位机向监控模块发送的控制命令有：切断接通传输模块、切断接通用户模块、切断接通整流模块4、切断接通整流模块3、切断接通整流模块2、切断接通整流模块1和限流控制。2控制功能PSM-8能够根据监测的某些量值或根据上位机发送的控制命令给出控制信号。 上位机根据监控模块给出的整流模块故障信号及用户需求向监控模块发送整流模块关断和开启命令，监控模块接到命令后立即关断或开启相应整流模块。 上位机给出28A限流信号，监控模块根据此命令控制28A限流状态。 上位机根据用户要求发送用户模块上、下电和传输模块上、下电命令给监控模块。监控模块发出相应控制信号以控制用户模块及传输模块上、下电。当全部整流模块不供电时，监控模块根据母排电压高低分时卸掉用户模块和传输模块。当母排电压低至用户模块下电电压时就卸掉用户模块，当母排电压低至传输模块下电电压时再卸掉传输模块。若上位机没有下电命令，在有整流模块供电时接通传输模块和用户模块。 对两组蓄电池连续浮充工作每隔60天就均充一次，每次断电15分钟后再来电也实现均充。3检测功能PSM-8电源监控模块可对电源的交流屏、模块、直流屏及环境量进行检测。 交流屏：PSM-8可监测市电有无状态、市电过欠压状态 ，实时上报给ESC。 整流模块：PSM-8可监测四个整流模块的故障有无状态和开机/关机状态，并实时上报给ESC。 直流屏：监测母排电压、用户负载电流、传输负载电流、用户负载熔丝状态、传输负载熔丝状态及蓄电池组1和蓄电池组2的电流、及其各自的熔丝状态，实时上报给ESC。 环境量：根据传感器的安装情况可监测环境的温度、湿度、烟雾报警、红外/门磁报警、水浸报警，实时上报给ESC。以上监测量中，母排电压、环境温度、湿度、各模块电流、电池电流、用户负载电流、传输负载电流等均为模拟量，其它为开关量。4掉电保护功能当监控单元因故掉电后，已设置好的参数和控制状态能保持不变，上电后仍维持掉电前的工作状态。若希望上电后使用缺省设置和控制状态，可将监控模块的M1441U1上的J4的1，2脚短接，然后重新上电就可恢复缺省配置。5其它功能PSM-8电源监控模块能够在视觉和声觉上向管理员提供部分信息。在面板上设计有如下指示灯：1、市电有指示灯：绿色1个2、市电异常指示灯：红色1个3、模块故障指示灯：红色1个4、均充指示灯：黄色1个5、通信发送指示灯：黄色1个6、通信接收指示灯：黄色1个监控模块上装有一蜂鸣器，当有模块故障时可给出声音报警，用户可根据需要通过面板上的消音开关来关断此蜂鸣器。监控模块的地址是可设定的，便于多个电源的集中管理；其与上位机通信的波特率亦可设置为9600、4800、2400、1200波特，地址和波特率的设置均用监控面板上的拨码开关完成。PSM-8还给出一个告警灯的输出和一个告警喇叭的输出。另外为方便升级，模块中预留了几个备用量，其中有两个输出备用开关量（指的是在监控模块的64针插头上的23脚、24脚，地线都为52脚），未引出在系统母板上；还有一个输出备用开关量和一个输入备用模拟量，已经引出在系统母板上。2.3 蓄电池2.3.1 概述蓄电池采用阀控式铅酸蓄电池。2.3.2 产品主要特点1技术特点 长寿命：设计寿命15年，整个寿命期间无须补加蒸馏水； 安全性高：安全阀自动调节蓄电池内压，滤酸片具有阻液和防爆功能； 品质可靠：安全阀、滤酸片、密封圈、密封套、隔板及封装材料等关键零部件与材料全部采用优质进口件，充分保证蓄电池使用的可靠性； 内阻低：自放电少，大电流放电特性优良； 安装方便：蓄电池可自由安装，工作环境只需提供一般的通风条件； 充电特性：恒压充电（2.23V/单格·25）情况下，无须均衡充电； 放电性能：容量充足，10小时率容量第一次放电即可达到100%C10 。2关键设计例子1）长寿命设计高温加速寿命试验数据 Arrhenius 曲线 lnY=4.431-0.0676TT=25时，计算得到Y=15.5(年)采用特殊配方铅钙锡铝四元合金的蓄电池板栅（正极板板栅Ca含量0.07%左右，Sn含量1.3%左右），具有较强耐腐蚀性能，保证蓄电池较长浮充寿命，同时提高了负极析氢过电位，在充电后期有效抑制氢气的析出，保持电解液水份不被分解。2）彻底解决蓄电池漏液的设计 多层特殊密封结构确保极柱密封稳定可靠。极柱表面由热缩塑套管热缩后形成第一层完整密封保护层；热缩密封层之外固以“O”形密封圈形成第二层密封保护层；端极柱上部采用进口树脂加强密封形成第三层密封保护层，彻底解决了蓄电池的漏液问题。3）蓄电池特殊安全防护设计防酸雾排气结构：将蓄电池可能产生的酸雾加以适当处理导向机柜之外，避免气体在机柜内循环，充分保证主设备使用安全性。典型应用： 室外型移动基站； 接入网； 精密设备环境4）最新开发产品2V系列产品在现有工艺设计的基础上，融合了“强化结构”和“防酸雾排气结构”等优化设计；PS系列主要为电源内置应用的12V系列产品，采用前端接线、前端维护设计，实现电源、电池一体化有机组合。2.3.3 产品系列2V系列产品规格及主要参数型号标称电压(V)额定容量(Ah)外形尺寸(mm)重量(Kg)C10C3C1长宽高总高GFM-200I220015011020517727530019.0GFM-300I230022516520517727530026.5GFM-400I240030022012420646651231.0GFM-500I250037527512420646651234.5GFM-650I2650487.5357.520616646651249.0GFM-800I280060044021025446651261.0GFM-1000I21,00075055021025446651274.0GFM-2000I22,0001,5001,100518210466512155.0GFM-3000I23,0002,2501,650782210466512230.06V、12V系列产品规格及主要参数型 号标称电压(V)额定容量(Ah)外形尺寸(mm)重量(Kg)C10C3C1长宽高总高3-GFM-60660453320517727530019.03-GFM-80680604420517727530023.03-GFM-1006100755520517727530027.06-GFM-50125037.527.535717818922128.06-GFM-651265493635717818922133.06-GFM-801280604435717727530046.06-GFM-10012100755540017727530054.02.3.4 电信应用入网证书信息产业部电信设备进网许可证2V许可证号：26-3235-000526；12V许可证号：26-3235-000527PS4840/10高频开关电源系统操作方便、易于安装和维护。交流输入输出电缆和直流输入输出电缆可自由地从机柜顶部或底部进出，可以在机柜正面进行交流输入输出电缆的安装，可以在机柜的正面或背面进行直流输入输出电缆的安装。其主要特点有：- 整流模块采用有源功率因数补偿技术，功率因数值=0.99。- 交流输入电压正常工作范围宽至90-290V，当电压低至170V 180V某点时，整流模块转为限功率输出，回差小于10V。- 整流模块采用全面软开关技术，效率高达90以上。- 完善的电池管理。有负载下电和电池低电压保护(LLVD+BLVD）功能，能实现温度补偿、自动调压、无级限流、电池容量计算、在线电池测试等功能。 - 网络化设计，提供多种通信接口（如：RS232、RS485/422、Modem、干接点），组网灵活，可实现远程监控，无人值守。- 完善的交、直流侧防雷设计。- 完备的故障保护、故障告警功能。- 超低辐射。采用先进的电磁兼容设计，整流模块能够满足通信电源设备电磁兼容性限值及测量方法（中华人民共和国通信行业标准YD/T983）中对传导和辐射干扰的要求。- 安全可靠。系统设计全面符合安全标准EN60950和GB4943。11 通信系统方案设计第五章：通信电源系统
