本專業(yè)的內(nèi)容主要包括:交流與直流配電、整流與變換、備用蓄電池與油機(jī)、UPS等設(shè)備部分,另外也包括接地與防雷系統(tǒng)、電源與環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)的內(nèi)容,同時(shí)包括了電磁兼容性部分(EMC)的內(nèi)容。主要包括高/低壓交流配電技術(shù)、變電與發(fā)電機(jī)技術(shù)、高/低壓直流配電技術(shù)、整流與變換技術(shù)、通信用蓄電池技術(shù)、UPS技術(shù)、接地與防雷技術(shù)、動(dòng)力與環(huán)境集中監(jiān)控技術(shù),同時(shí)包括了電磁兼容性部分(EMC)的內(nèi)容。
所謂通信電源,即為通信系統(tǒng)中的通信設(shè)備提供高質(zhì)量、高可靠性、永不中斷的動(dòng)力能源的一系列實(shí)體,它應(yīng)包括交流能源和直流能源。通信電源是整個(gè)通信系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分,他雖然不直接參與通信網(wǎng)絡(luò)中信號(hào)的傳遞,但它卻是通信系統(tǒng)中的所有通信設(shè)備可靠、穩(wěn)定、高效地傳遞信息的必要保證。
對(duì)于通信電源,在我國基本上分為三級(jí),第一級(jí)由交流市電引入部分、發(fā)電機(jī)組部分和交流低壓配電屏部分等組成,以提供能源,但不保證不中斷。第二級(jí)由整流器、蓄電池、直流配電屏和UPS等組成,以直接向通信設(shè)備提供不間斷的直流電源和不間斷的交流電源。第三級(jí)則是通信設(shè)備自供電源,由模塊電源組成。所謂自供電源,是通信設(shè)備依據(jù)內(nèi)部工作的需要,將由第二級(jí)提供的不間斷交、直流電源變換成各種不同電壓等級(jí)的電源(如+5V、-12V等等)。之所以稱為模塊電源,是因?yàn)檫@些電源變換的功率、體積相對(duì)較小,可直接裝在通信設(shè)備的印刷電路板上,已形成系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。
交流市電引入部分,我國規(guī)定分為一到四共四類,一類市電供電方式級(jí)別最高,它要求有兩路以上且為不同電源來源的市電引入,以滿足一類通信局站的要求。引入交流市電的電壓等級(jí)可根據(jù)當(dāng)?shù)氐墓╇姉l件、通信局站的用電容量、供電部門的要求等確定,一般選用10kV市電引入,具備條件且容量較大的通信局站可考慮采用更高的電壓等級(jí)。同一通信局站應(yīng)配備一個(gè)變配電系統(tǒng),包括變壓器、高低壓配電設(shè)備等。同時(shí)為了進(jìn)一步提高其供電的可靠性,還應(yīng)配備發(fā)電機(jī)組,稱之為備用交流電源系統(tǒng)。現(xiàn)在的發(fā)電機(jī)組已基本上實(shí)現(xiàn)了微機(jī)控制的自動(dòng)化的自啟動(dòng)、無人值守的機(jī)組。使用的發(fā)電機(jī)常用的是油機(jī)發(fā)電機(jī)(包括便攜式的),也有燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)等。
對(duì)于直流基礎(chǔ)電源部分,應(yīng)包括整流器、直流配電設(shè)備、通信蓄電池、直流-交流或直流-直流變換設(shè)備等。由于絕大部分通信設(shè)備都是采用直流直接供電的方式,因此在通信電源系統(tǒng)中大量的使用了整流設(shè)備,現(xiàn)在常由交流380V/220V變換為-48V(早期有+24V)直流,目前在網(wǎng)運(yùn)行的大都是高頻開關(guān)式整流器,已基本取代了原來的相控式整流器。在直流配電設(shè)備中,目前多采用高阻配電,以減小用電通信設(shè)備之間的影響。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的相結(jié)合,在通信設(shè)備中大量的采用像小型計(jì)算機(jī)、各種服務(wù)器、以太網(wǎng)交換機(jī)、計(jì)算機(jī)終端等設(shè)備,而這些設(shè)備當(dāng)初往往采用的是交流供電,因此交流的不間斷供電變得非常重要。所以在通信電源系統(tǒng)中配置了功率不等(小到3KVA,大到大于100KVA)的稱之為交流不間斷電源系統(tǒng)(UPS)。值得提醒通信人的是,由于UPS是把直流又變回交流,帶來了功耗大、設(shè)備重且成本高、耗費(fèi)機(jī)房空間等問題,要求計(jì)算機(jī)類設(shè)備的交流供電模塊改配為直流供電模塊。因而出現(xiàn)了高壓直流供電技術(shù),如240V、336V等,高壓直流供電采用的平衡式供電方式。
為了保證不間斷的交、直流供電,必須使用通信用蓄電池組,蓄電池并接在整流器的輸出端,市電正常時(shí),整流器對(duì)蓄電池浮充充電,市電中斷時(shí),蓄電池向通信設(shè)備供電。由于鉛酸蓄電池具有電壓穩(wěn)定性好、可大電流放電等的特點(diǎn),而被廣泛使用,且已經(jīng)過開口式、防酸隔爆式到閥控密封式的演變,閥控式密封鉛酸蓄電池由于“免維護(hù)”、可與通信設(shè)備同置一室、壽命長等特點(diǎn)而目前被大量使用。通信蓄電池常采用蓄電池組配置,即用2V一只的鉛酸電池,按要求的直流電壓等級(jí)串聯(lián)起來成組,一般蓄電池組按主備用配置。目前機(jī)房通信設(shè)備用蓄電池仍然以鉛酸蓄電池為主,燃料電池有望得到應(yīng)用。另外如通信終端及便攜式通信設(shè)備則普遍使用鋰蓄電池、堿性蓄電池等。同時(shí)在一些偏遠(yuǎn)的機(jī)房或通信設(shè)備,不便于市電引入,則使用了諸如太陽能、風(fēng)能等蓄電池。
為了提高供電的可靠性,也為了降低回路壓降,減少電能損耗,我國通信電源系統(tǒng)中的直流不間斷電源的供電方式已經(jīng)由集中供電變?yōu)榉稚⒐╇姺绞剑▊鹘y(tǒng)的“電力室”已不復(fù)存在)。由于采用了分散供電方式,使電源設(shè)備的規(guī)模大量地增加;另一方面則是提高通信電源系統(tǒng)維護(hù)管理水平,降低運(yùn)行維護(hù)成本,因此,通信電源與環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)成為了通信電源系統(tǒng)中的必不可少的組成部分。
通信電源系統(tǒng)中的接地保護(hù)技術(shù),是提高通信電源系統(tǒng)的供電質(zhì)量、確保人身、設(shè)備安全的重要內(nèi)容。通信電源系統(tǒng)必須要采用接地技術(shù),這是因?yàn)椋旱谝唬覈牡蛪褐绷鞴╇娛遣捎玫牟黄胶夤╇姺绞剑凑龢O或負(fù)極為零電位,如-48V的正極接地,早期的+24V負(fù)極接地,這個(gè)接地極稱之為工作接地。第二,為了保證各種各類通信設(shè)備工作運(yùn)行互不干擾(也包括防止靜電干擾),采用了等電位技術(shù),即將所有設(shè)備各自分別接入機(jī)房的匯流排或匯集線中,這稱之為保護(hù)接地。第三,防雷保護(hù)技術(shù)的重要內(nèi)容是把雷電流快速泄入大地,這稱之為防雷接地。因此,往往把接地保護(hù)技術(shù)和防雷保護(hù)技術(shù)納入到通信電源系統(tǒng)中。
另外,由于交直流電源供電而產(chǎn)生電磁干擾,這種干擾與電源質(zhì)量、供電負(fù)載變化有很大關(guān)系,而影響了電磁環(huán)境的變化。為此,將電磁兼容(EMC)技術(shù)也放在本專業(yè)內(nèi)介紹。
在通信電源專業(yè)內(nèi)主要介紹如下圖所示的內(nèi)容: