通信电源概念模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇通信电源概念，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

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2高职通信电源中电子技术课程联系化教学设计举例

通信电源和电子技术有很强的联系性和依赖性，这种联系性和依赖性虽然也能跨越到其他通信专业课程，但通信电源和电子技术的联系性和依赖性更高。高职学生的特点之一是学习不积极、高中理科基础差、自学能力低，对知识的连贯性掌握技能就更差。项目库中每个项目的实施需要相关课程群合作完成，例如将电子技术中的功率因数概念的教学和通信电源的直流不间断电源中的有源功率因数校正电路结合起来讲，学生更易于对功率因数概念的理解，也能很好地掌握通信电源的直流不间断电源中的有源功率因数校正电路的原理。通信电源课程根据教学计划需求就能完成对应电子技术基础教学任务。在相关通信电源知识群中由项目驱动完成电子技术基础教学任务后，通信电源教学任务也同步完成最终结果。因此，教学设计者应能够依据人才培养方案来建立通信电源和电子技术课程间联系构架和设计跨课程的教学项目，在教学活动中，动态地将通信电源和通信电子技术课程进行联系，形成具有活力的知识连贯体，并根据与通信电源课程群的知识联系性来设计电子技术课程的项目库。通过对高职通信电源专业联系化教学的现状分析和对通信电源专业的人才培养方案和教学计划剖析后，我们应首先对通信电源和通信电子技术进行联系化设计，提出对电子技术教学的设计方案，例如将电子技术专业课程中的电路与信号、模拟电子技术融入通信电源的配电和防雷来讲授，将数字电子技术融入通信电源的UPS和整流来讲授。电子技术的应用、电子技术实训、电子产品设计与制作与通信电源的设备实训相关联，进行项目关联设计试点。基于联系需求将通信电源和电子技术课程的这些环节紧密相关，层次清晰，环环相扣。从而实现，在高职通信电源专业技能培养的生命周期过程中的前后紧密联系，并最终形成通信电源专业的教学表现结果。

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通信电源系统承担着向电力系统交换机、光端设备、PCM设备、微波设备等通信设备供电的任务，是所有通信设备的“心脏”，一旦发生供电中断，通信系统、超高压输电线路高频保护及电网安全稳定装置通道、调度自动化远动信息通道将无法运行，将极大地威胁电力系统的安全稳定运行。下面可以从以下几个方面来分析通信电源的稳定安全。

1 选用高可靠电源系统

电源系统是否稳定，关键在于设备是否可靠，设计是否合理。一套电源设备只有在原理设计合理、设备选用可靠的情况下，才能确保其稳定性。

由于以前的电源系统多采用分立电子元件，如可控硅等元件，给运行维护带来很多不便。高频开关电源具有体积小、噪声低、效率高、功率因素高、动态性能好、均流特性好、可靠性高、可带电热插拔、电磁兼容性极好、对电网污染小的优点，必将取代相控整流器，此外，还易于监控、扩展、实现“N+1”备份的功能。

选用安全、稳定的硬件设备是实现通信电源可靠性的第一要素，合理的接线方式也非常重要。为了保证电源系统的独立性，每套通信设备的两路电源分别接到高可靠电源系统的独立直流母排上，每个直流母排上的输出端均带有隔离装置，即双电源/双母排概念；而蓄电池分别接入各自母排，组成完全独立又互不干涉的独立供电系统。

2 建立通信电源监控系统

为了保证通信系统的畅通，提高设备运行水平，尽量缩短维修时间，使系统管理由局部、临时监测，变为系统、全天候管理，必须实施监控。通信电源监控系统是对通信设备进行遥测、遥信和遥控，能实时监视和显示其运行参数，自动监测和处理系统各种故障的设备，并且还能监测机房温度，并根据环境温度实时对蓄电池浮充时进行温度补偿。

2.1单套电源的监控

对于单套电源系统的监控，一般在整流屏配备本机监控装置，实时监测交流单元，整流单元、直流单元、蓄电池等工作状态，包括系统电压、系统工作状态显示，负载电流及各整流模块的输出电流，蓄电池的充放电电流及安时数、系统的各项运行参数设定值、蓄电池温度及环境温度，根据各项设定值发出各类告警信息，并且具有RS-232接口，对于紧急故障具有电话回叫功能，在第一时间通知运行人员。其组成如图1所示。

图1 监控系统组成

2.2多套电源系统的监控

一般来说，一个供电局有多套通信电源，而且大多通信电源无人值班，因此，必须采用独立的通信电源监控系统，并且把各站的电源监控系统纳入通信设备总的监控系统。

根据通信电源集中维护、统一管理的基本模式，监控系统是一个多级的分布式计算机监控网络，分为监控单元、监控站、区域监控中心、中心局监控中心。四级结构如图2所示。

图2 通信电源监控系统组成

一般以地调监控中心为中心局监控中心，各县调监控中心为区域监控中心。各级的功能为：

（1）设备监控单元完成周期性的采集数据，接收和执行命令，接受上一级下达的配置信息、刷新配置文件；

（2）监控站实现数据采集和处理，向下与各设备单元监控单元传送数据，进行处理后，向上级传送，实时监视各监控单元的工作状态，同时与监控中心通信，实时向监控中心转发告警信息，并接受各监控单元的参数，显示各监控单元采集的各种监测数据和告警信息；

（3）监控中心（包括区域监控中心）具有监控站的功能，还能实现各监控站工作状态显示和打印各种数据和信息。电源监控系统的基本原则应把可靠性放在第一位，监控系统本身的可靠性必须高于被监控设备的可靠性，监控系统要以监为主、控为辅，并且逐渐向智能化、规范化方向发展。转贴于

3 加强对设备的维护工作

对通信电源的维护，主要是对蓄电池的维护。目前，通信电源大多采用免维护蓄电池（阀控式密封蓄电池），但其所谓的免维护其实是指使用过程中不需要加蒸馏水等工作。但在日常的工作中，还需对其进行精心维护。

3.1环境温度的稳定

阀控式蓄电池适合在清洁、干燥、通风、避免阳光直射的环境中运行，环境温度控制在15～35℃，最好是标准室温25℃。因此，必须安装空调，确保蓄电池室温度控制在25℃。

3.2对蓄电池的维护

蓄电池作为通信电源的后备电源，是确保设备不间断运行的最后一道防线，必须对其精心维护。在维护过程中，首先要经常观察其外观，检查有无活性物质脱落、极板变形、电解液外漏，栅极有否腐蚀和硫化，及时做好充放电，根据《电信电源维护规程》中规定：

（1）蓄电池应每年做1次放电试验，放电额定容量的30%～40%，每3年做1次容量实验，使用6年后应每年1次，蓄电池放电期间应每小时测量1次端电压和放电电流；

（2）还要引进先进的测试方法对蓄电池进行定期测试。根据研究，蓄电池的真正等效内阻是由其金属电阻和电化学电阻组成，内阻的增加导致蓄电池实际容量的减少。现在市场上蓄电池测试仪很多，通过选用合适的蓄电池测试仪对蓄电池进行日常维护，再加上目前电源都对蓄电池装有巡检、监控功能，更加能保证蓄电池的日常工作效率。

4 高度重视防雷接地

雷电是对电力系统产生较大影响的一种自然灾害，现在很多通信设备发生雷电事故，大多是由电源系统进入，因此必须重视电源系统的防雷接地工作。

4.1 防雷

根据YD5078-98《通信工程电源系统防雷技术规定》以及各通信站内主要电源配套设备的耐压冲击指标和防雷器残压要求，电力系统雷害的防护可采取分级协调的防护措施进行电源设备的保护。图3为三级防雷保护措施。

图3 三级防雷保护措施

（1）市电引入端安装OBO电源防雷模块，可以预先引雷；

（2）在交流输入到整流器中间安装一组低压避雷器，确保整流设备及有关低压设备；

（3）直流电源的“正极”在电源设备侧和通信设备侧均应接地，“负极”在电源机房侧和通信机房侧均应接氧化锌压敏电阻。

4.2 接地

对于通信等弱电设备的防雷，接地系统的良好与否，直接关系到防雷的效果和质量。当有直接雷时，尽管接地电阻很小（1.0Ω左右），但地网上还会产生很大的地位抬升。因此，应该采用联合接地，通信机房和电源机房还要形成环形地网并多点入地。

5 加强人员培训管理工作

现代电源技术大量应用电力电子半导体器件，采用自动控技术、计算机技术、电磁技术的多学科交叉技术，是现代电力电子的具体应用。积极让专业人员参与、把关工程设计，方案审查，工程实施、竣工验收；加大培训力度和搞好技术练兵；积极让专业人员学习新的专业知识；积极引进高素质的电源专业人才等各方面来实施，确实提高维护水平。

6 结束语

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关键词： 通信稳压电源；稳定；可靠

Key words: communication regulated power supply；stability；reliable

中图分类号：TN913文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）09-0146-01

0引言

电源对于通信线路的意义，就像心脏对人类的意义一样，供给的是能量，联通的是整个机体，是保障整个通信线路运转的基础条件，是最不可或缺的。在实际应用中，几乎每条电子设备都在使用直流电源，直流稳压电源则被广泛应用。

1通信电源的现状

通信电源是通信系统中的源头保证，体积虽小其意义非凡。当前，采用模拟电路控制的模拟方法，以及通过数字电路进行自动控制的数字方法，是最为常用的维持电源电压的方法。市场对电源的需求即将攀升，随着电信技术的迅猛发展，电信网络日益复杂，各种业务层出不穷，电信服务的要求越来越高，因此作为整个通信系统动力之源的通信电源系统的重要性日益突出。

2保持通信电源稳定性措施

2.1 选用高可靠电源系统电源的稳定可靠是保证整条线路的基础，而电源系统设计的科学合理、可靠则是保证电源系统稳定的基础条件。因此，选用高可靠的电源系统，和合理的接线方式是保证通信电源稳定的首要条件。

分立电子原件是最为传统的电源，但是却有着维护困难的缺陷。而新产品高频开关电源，不仅体积小、功率低、效率低，而且维护简单、易于监控，已逐渐占领了当今市场。另一方面，为了保证电源系统的独立性，每套通信设备的两路电源分别接到高可靠电源系统的独立直流母排上，每个直流母排上的输出端均带有隔离装置，即双电源/双母排概念；而蓄电池分别接入各自母排，组成完全独立又互不干涉的独立供电系统。

2.2 建立通信电源监控系统电源监控可以实现系统、自动、全天实时掌握电源运行及其环境的状况，及时发现隐患，减小维修频率，将安全隐患扼杀在摇篮之中。具体流程为，电源监控系统安装后，可通过远程数据端显示的数据及参数变化，得知电源环境的温度是否正常，蓄电池电量是否充足，是否存在安全故障等问题，并可及时通知电源所在地工作人员采取相关弥补措施，进行修补。单套电源和多套电源的监控方法有所不同，但是总体来说，遥测、遥信和遥控是最为常用的三种方法，三者可交叉使用，互相补充。

其一， 单套电源的监控主要控制在电流、蓄电池两个方面。具体包含直流单元、交流单元、系统电压等模块的负载电流及各整流模块的输出电流，蓄电池的充放电电流及安时数，蓄电池温度及环境温度，以及系统电压、系统工作状态显示等。对于紧急故障具有电话回叫功能，在第一时间通知运行人员。

其二，供电局等大型通信单位，电源数量种类多，且多无人值班，在此种多套电源系统中安装独立的通信电源监控系统则是尤为重要。多套电源的监控系统是呈网络逐层分布形式，监控单元、监控站、区域监控中心、中心局监控中心每个层次级别均应安装电源监控设备，并且要把各站的电源监控系统纳入通信设备总的监控系统，以便可以统一采集数据进行监控。监控单元负责定期采集数据、刷新配置，并向上级监控站传送数据。监控站在接收到数据之后则对进行数据处理工作，向上区域监控中心发送处理结果，向下监控每个单元的工作状态。监控中心则需将下级单位发送的数据进行打印、分析，并要严格控制好下级监控单元的安全性能。

2.3 加强对设备的日常维护结合检修工作虽然通信电源设备的含金量一直在上升，但是如果因此而省去日常维护及检修工作，则会大大减弱设备运行机能，还会大大加重设备日后维修的负担。通信设备日常的维护及检修工作主要集中在主机和蓄电池各个模块，其中蓄电池的工作量更大、其长远意义也更为显著。

防潮、防尘与定期除尘是维护主机设备的手段，当主机出现击穿、断保险或烧毁器件的故障需要检修时，则务必要查明故障原因，在进行维修重启。

检查进行时，工作人员需注意蓄电池是否保持在浮充状态，其容量是否满额，是否有冒气泡、漏电、腐蚀等现象发生，是否有金属物搁置在电池上方等。蓄电池种类不同，其日常维护所需注意的电池排列方式、电解液添加比例、充电频率、放电次数以及周边温度也有所区别的。

2.4 高度重视防雷接地雷电事故大多通过电源系统进入，防雷接地是维持电源稳定性的另一项有效措施。而接地系统的良好与否，直接关系到防雷的效果和质量。联合接地可使得通信系统各部分形成环网，降低雷电击中的频率。电力系统雷害的防护可采取分级协调的防护措施进行电源设备的保护。介绍如下：①市电引入端安装OBO电源防雷模块，可以预先引雷；②在交流输入到整流器中间安装一组低压避雷器，确保整流设备及有关低压设备；③直流电源的“正极”在电源设备侧和通信设备侧均应接地，“负极”在电源机房侧和通信机房侧均应接氧化锌压敏电阻。

3结论

通信电源始终是通信行业运转的能量源头，只有保持电源工作性能的安全可靠性，才能为整条通信线路提供基础。随着科技的发展，通信电源的科技含量也是越来越高，因此，相关技术人员也要不断进修，学习先的技术理论并运用到实际操作中，为高科技电源设备发挥效益做好后备工作。

参考文献：

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通信电源专业是一个涉及机电、电力等多种学科，又特别注重实践动手能力的专业。该专业具有专业课程门数多，实践教学环节所占比重大，各专业课程实践教学相互独立等特点。由于通信电源专业教室建设投资费用高，占用场地多，对环境影响大，很难满足将配电、变流、蓄电池、油机独立分散的实践要求。随着通信电源技术和设备不断发展，现有的实践内容、手段、方法及设备已很难将实践教学提高到新的层次。

一、通信电源专业实践教学的现状

通信电源实践教学是教学计划的重要组成部分，任课教师在落实教学内容，构建相对完整的实践教学体系方面进行了不懈的努力，在现有的实践条件下也取得了一定成效，但也碰到了一些亟待解决的问题。

（一）项目设置系统性差

现有实践教学的特点是基于单一课程的，实践前后项目松散分离，不利于学生系统地理解和掌握所学知识，更不利于学生综合地把握课程在本专业中的地位及纵向知识的连贯性和横向知识的关联性。在现有实践条件下，发电机组、开关电源、UPS等各环节的实践教学是分开设置的，不利于学生理解整个系统的组成和相互关系。学生缺少综合性的整体概念，没有进行纵向和横向的有机整合，使学生“身临其境”地进行通信电源系统的综合实践。

（二）教学设施不能满足实践教学需要

从近几届通信电源专业综合实习的实施情况来看，现有的通信电源教学设施还不能满足该专业的实践教学需要，突出表现在：一是教学设备陈旧，技术水平跟不上新技术设备的发展，学生毕业后还需适应新设备；二是教学场地不能满足实践教学需要，通信电源专业需要专门的操作间，部分项目只能在酷热的室外开展，在高温下学生的精力不易集中，影响培训效果。

（三）培训效率较低

由于通信电源专业所涉及的实践设备普遍较昂贵，设备数量有限，所以在实践时，学生动手和操作的机会较少，常常出现学生“看”实践而不是“做”实践。为了增加学生实践参与率，指导教师只能采用分组的形式，这种方式虽然增加了学生的动手机会，但同时也限制了实践项目开出的数量。

（四）部分学生对实践教学重视不够

由于受“学历教育”思想的影响，不少学生首先考虑的是如何通过理论课的考试，顺利拿到毕业证，认为只要所有的理论课合格了，还没有因实践成绩影响毕业的。因此，尽管学校、教师一直强调实践环节的重要性，但仍有部分学生轻视实践教学，轮到自己实践时只是应付一下或干脆将自己的机会让与别人。

二、提高实践教学质量的几点思考

为使职业教育适应新形势的需要，培养高素质的通信电源专业的高职人才，可以从实践内容、培训手段、资源利用、评价方案等方面入手。

（一）优化实践课程

实践课的设置及其结构，将影响学生实践能力的培养。因此，实践课的安排应注意相互间的衔接，对实践教学体系进行整体优化，将实践内容连成一条主线并分阶段实施。如《内燃机原理与构造》、《通信配电》、《整流原理与设备》、《军用发电机组》等专业课都有不同数量的实践学时，打破课程界限后，对这些课程之间的实践项目进行综合统筹开设，对学生采用分组滚动安排，同时开展多项实践项目。这样在同样的实践课时内，所取得的效果是显著的，其一，学生实际参与率明显增加，其二，学生的动手能力和综合能力得到真正地提高，其三，教学设备得到充分利用。

（二）充分利用多媒体技术

在原有实践手段的基础上加入多媒体技术，可以缓解实践设备数量不足带来的实践压力。利用计算机仿真技术，制作成集声、图、文于一体的实践教学软件，配上数码投影仪进行生动的实践模拟教学，提高实践教学效果。如内燃机拆装，可事先采用数字摄像机拍摄各类汽油、柴油机的零件或制作三维动画，让学生动手实践前先了解内燃机零件的拆装步骤、要点及注意事项，实际操作时就能做到心中有数、有条不紊。又如开关电源设备实践中的需测量触发脉冲波形，因设备的限制无法达到实践目的时，同样可以通过计算机模拟来实现。总之，利用多媒体可使实践效果推向一个更广更深的层次。

（三）充分利用现有资源

充分利用校内现有资源，利用保障单位配发的电源设备开展实践教学，是一种行之有效的提高实践教学效率的方法。通信电源对于每个单位来说都是不可或缺的，学校部、系都有比较完备的供电系统，可以在通信电源课间实习和综合实习时把这些资源充分利用起来。实习时聘请这些单位的值勤人员充当小教师，讲解设备的注意事项和操作步骤，学生可以在学习设备操作使用时感受现场工作环境，提高毕业后适应环境的能力。

（四）建立实践考核与成绩评定体系

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智能变电站交直流一体化电源系统的主要的特点是一体化，这种一体化不仅表现在外观上的一致性，更主要的是在系统的设计安装方面减少了组屏的数目，这样使得整个电源系统之间的联系更加的紧密和美观。这样的一体化设计使得电源系统的流程更加简单，也为后期的维护工作提供了方便。一体化电源系统还缩短了工厂的生产周期，各种型号模块可提前生产，理论上为现货，大大缩短供货时间。

2网络化和智能化

智能变电站交直流一体化电源系统主要是采用电子信息和电子设备相结合的特点，其由几个子系统构成，每个系统之间通过网络进行连接，并且都是受到相同的监控系统的监控，这样也就使得各个子系统通过监控系统建立起了联系，从而实现了智能电源系统内部自动化控制，使得运行的各参数能够很好的配合和调整。此外一体化电源系统在开关方面也是使用了智能化，将低压开关、传感器等放在同一个箱体内，可监测开关位置、事故跳闸告警、负荷电流、漏电流等，使得模拟量的采集或是开关控制等都在箱内解决，使电源监测不再有盲点。这种开关的智能化将使得单个的柜体能够安装更多的开关，实现开关智能化的检测或是控制。同时也会使得维护更加的方便，

3安全性高

交直流一体化电源系统采用全模块设计，绝缘防护更好，并且没有外引二次接线，无跨屏二次电缆；同时由于使用了模块化设计，一般故障模块可以实时更换，无需停电，不需检修二次线。相同参数模块可以互换，模块内一次、二次部分可独立检修，单个开关可独立更换，使得设备检修更便捷、更安全。交直流一体化电源系统还对蓄电池、各开关之间做防爆、防酸、防燃处理，即使蓄电池放在主控制室内，也不会对其他设备的安全运行造成影响。

智能站用变直流一体化电源系统的应用

1智能站用交直流一体化电源系统的概念

一般来讲，智能站用交直流一体化电源系统，主要是指将站用交流电源系统、直流电源系统、逆变电源系统、通信电源系统统一设计，并且进行相应的调试和服务，之后通过网络通信、优化、系统联动、设备档案统一管理的方法，实现站用电源安全和智能，从而实现站用电源的“交钥匙”工程。

2智能站用交直流一体化电源系统的应用

站用智能交流系统已经成功在大多数的变电站运行，其直流核心充电模块应用移相谐振软开发技术，风冷、自冷有机结合。逆变电源正常时进行交流供电，交流断电之后切换直流逆变。一体化应用成熟的交流技术、直流技术，在技术上不存在风险。通信电源部分应用直流输入充电模块，比传统的充电模式省掉了整流环节。直流的220V电压经过高频的开关转换为48V的电压，并没有采用变压器进行转换，其中的220V和48V的电压之间并没有直接通过电气进行连接，保障了两种电压之间的隔离。蓄电池部分是采用阀控铅酸蓄电池，110kV及以上变电站使用2到3组的蓄电池，蓄电池的一体化，避免逆变电源和通信电源在进行维护时出现的不精确的问题，同时减少蓄电池组配置组数，蓄电池室也可取消，简化主控楼的设计，同时解决了UPS电池和通信蓄电池的日常维护和管理问题，也使得实现智能变电站交直流一体化电源系统成为了可能。

3安全性应用

原始的变电站的站用电源系统当有一处出现问题时整个系统可能受到影响，这样很容易导安全事故的发生，然而智能变电站交直流一体电源系统将很好地解决这一问题.通过对变电站站用电源的一些线路的走向进行调整，将直流和交流完全的进行隔离开来，这样将会减小由于电流的冲撞导致的事故发生。并且一体化电源系统还统一进行防雷配置，以提高雷击过电压或者操作过电压时，设备安全运行的能力。

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【中图分类号】 E965【文献标识码】B【文章编号】1672-5158（2013）07-0296-02

智能电网（smart power grids），就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。

一、通信电源

通信电源是整个通信网络的关键基础设施，但是通信电源在整个通信行业中占的比例并不大。电信运营商在电源产品上的采购主要是每年的设备维护和系统设，其中电源设备的维护通常占采购量的比重更高。电信运营商每年用于电源系统的建设上的费用相对较少，除非电信系统需要大规模的升级或者扩建，运营商才会增加电源设备的采购量。电力通信电源是智能电网的通信系统的关键设备，通信电源系统的质量好坏关系到通信网的安全和质量，如果电源出现故障，对电网的安全和运行带来了极大的危害，还能产生严重的后果。所以，在只能电网通信电源的管理和维护应该被重视。在智能电网中，采用先进的、集中、自动化的管理的方式进行。采用先进、可靠性高的电源电池和稳定的供电方式对构建强大的通信供电系统尤为重要。通信电源供电系统中，一般采用DC-DC转换器对通信设备供电。蓄电池可采用免维护电池，寿命长且密封性较好。建议采用双蓄双充模式，可适当加大直流蓄电池组的容量，采用两组DC-DC转换器为通信设备供电，可以保证通信设备供电可靠性。在保证通信设备安全可靠供电的同时，不仅降低了设备投资，实现了资源共享，还可降低工作人员的维护量。

二、数字变电站通信需求及满足

数字化变电站的基本概念为变电站的信息采集、传输、处理、输出过程全部数字化，基本特征为设备智能化、通信网络化、模型和通信协议统一化、运行管理自动化等。伴随着网络通信技术的发展，数字化变电站乃至数字化电网的逐步建立，为构建智能电网的建设提供了技术基础。初步统计，国家电网公司系统已有70多座数字化变电站投入运行，在数字化变电站研究和应用领域取得的成果，使在变电站一次设备、变电站通信网络等方面具备了建设智能电网的条件，对智能电网的发展将起到重大推动作用。推广数字化变电站，促进电网的智能发展，需要考虑现有通信网络改造和构建新兴通信网络，以满足变电站的数字化建设。

2.1 通信开放、标准化

数字化变电站的主要一次设备和二次设备都应为智能设备，这是变电站实现数字化的基础。智能设备需具备可与其他设备交互参数、状态和控制命令等信息的通信接口。构建开放的通信架构，形成一个“即插即用”的环境，使电网元件之间能够进行网络化的通信。统一技术标准，数字化变电站可以对传感器、智能电子设备（IEDs）还有应用系统实现无缝通信，就是信息在设备和系统这两个之间得到完全的理解，这样才能实现设备和设备时间、设备和系统之间、系统和系统之间的相互操作的功能。实现这个功能，必须依靠电力公司、设备知道企业和标准制定机构之间的相互沟通和各做，才能实现。

2.2 通信网络化

数字化变电站内设备之间的连接全部采用高速的网络通信设备，通过网络真正实现资源共享？并要求通信具备实时性、安全性。目前的通信需求主要是系统物理量的传递，主要足四遥：遥测，遥信，遥控，遥调。测量数据、遥控命令等都要求实时传送，一旦出现故障，则需要传送大量的数据，要求信息能在站内通信网络上快速传递。通信的安全问题也是至关重要的，可采取只读访问以及密码和防火墙等策略。

2.3 信息集成化

高速通信系统使得各种不同的智能电子设备（IEDs）、智能表计、控制中心、电力电子控制器、保护系统以及用户进行网络化的通信，同时，这中间产生的数据和信息都集中采集、统一传送，实现电网信息的高度集成和共享，采用统一的平台和模型，实现标准化、规范化和精细化管理。

三、信息管理

3.1 数据采集

在实时数据采集上，智能电网大大扩展了监视控制与数据采集系统（SCADA）的数据采集范围和数量，提高了电网的“可视化”。智能电网的实时数据主要包括三类：电网运行数据、设备状态数据和客户计量数据。电网企业应该加强对设备状态监测数据和更加详细的客户计量数据的采集，为企业提供更多有价值的信息和更有力的决策支持。设备状态数据的采集有利于推进电力行业设备状态检修的发展。电网企业目前在开展状态检修和状态评估的初期工作，设备状态数据的获取是状态检修和状态评估的重要基础。同时，电网企业应该根据不断更新与变化的设备情况，花大力气制定和更新设备状态评估的标准。

3.2 数据传输

智能电网需要采集大量的设备状态数据和客户计量数据。这两类数据的特点是：数据量大，采集点多且分散，对实时性要求比电网实时运行数据低，数据需要被多个系统和业务部门使用。在智能电网中，对这部分数据的采集是采用基于开放标准的数字通信网，即基于IP的实时数据传输方式。它是基于开放标准（TCP/IP）的数据网络通信，提供协议转换器，可以兼容现有设备，多通道共用，提高通道利用率，多通道容量可以被其他数据通利用，更适合对大量的设备状态数据和计量数据的采集。采用基于IP的实时数据传输，各后台系统通过订阅方式直接获取所需数据，减少了数据通道压力，避免在实时系统和管理系统之间开发多个数据接口，有利于实现实时数据的共享。

3.3 信息集成

针对电力企业已经存在的信息“孤岛”和“烟囱”问题，智能电网尤其强调建立企业信息总线（ESB），实现企业级信息集成。智能电网中，需要集成的信息包括自动化系统的实时数据、电网公司内部管理应用系统产生的管理数据、外部应用系统数据。为了实现企业级的信息集成，需要建立企业信息集成总线，实现应用系统之间的数据流动，各应用系统的数据集成到统一的分析数据仓库。企业信息集成总线中信息交换以及数据中心数据模型参照/遵循CIM标准。

3.4 分析信息

信息分析是智能电网的核心内容，是电网智能化的根本体现，有利于支持电网企业的业务改进与创新。数据分析的水平很大程度上取决于信息集成程度。根据智能电网信息集成程度，将分析优化分为四个层次：实时事件、闭值、通知、屏幕显示、邮件、传呼；指标计算、趋势分析；数据分析、事件的实时或事后诊断处理、数据挖掘；高级优化、业务建模和规划、决策支持。针对电网企业不同的业务主题，建立完整的分析结构层次，指导对数据的深度利用；电网企业内部不同层次的人员，可以从这个完整的分析结构中订阅自己需要的分析功能；这样一个分析结构层次中，实际上包含了电网企业的重要运营和管理指标体系，能够清楚地表征电网企业的整体运营状况。

3.5 信息显示

通过门户系统，能够从多个数据源获取数据，将经过分析优化处理后的信息，以用户定制的门户和仪表盘方式呈现给用户。门户系统为用户提供一站式信息访问，不同层次的用户获得自己关注的信息，用户能够配置需要显示的信息和表现方式，还能够实现对分析结果的企业级分发。

3.6 信息的安全管理

电力系统存在大量的数据信息，包括发电商，电力企业，电网，用户的资料信息。智能电网中，必须明确各个主题的权限和保护程度，确保各个利益主体的切身利益。信息传输过程必须能抵御外部干扰和恶意的窃取，加强主动实时防护和信息的安全存储、网络病毒防范、恶意攻击防范、网络信任体系与新的密码等技术。

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中图分类号：TM76 文献标识码：A

文章编号：1009-0118（2012）07-0217-02

电力系统通信网是电网的重要支柱，是确保电网安全、优质、经济运行的重要手段，也是智能电网的基础支撑。

一、通信电源

电力通信电源作为电力通信系统的关键设备，特别是在智能电网中，通信电源系统运行质量的好坏直接关系到通信网的安全和运行质量，一旦出现因电源故障造成通信设备停运和电路中断，对电网安全运行将是极大的危害，甚至产生严重的后果。因此，智能电网通信电源的管理和维护应值得重视。

在智能电网中，以先进、集中、自动化的管理维护方式管理通信电源是必然的趋势。采用先进、可靠性高的电源电池和稳定的供电方式对构建强大的通信供电系统尤为重要。

通信电源供电系统中，一般采用DC-DC转换器对通信设备供电。蓄电池可采用免维护电池，寿命长且密封性较好。建议采用双蓄双充模式，可适当加大直流蓄电池组的容量，采用两组DC-DC转换器为通信设备供电，可以保证通信设备供电可靠性。在保证通信设备安全可靠供电的同时，不仅降低了设备投资，实现了资源共享，还可降低工作人员的维护量。

二、数字变电站通信需求及满足

数字化变电站的基本概念为变电站的信息采集、传输、处理、输出过程全部数字化，基本特征为设备智能化、通信网络化、模型和通信协议统一化、运行管理自动化等。

伴随着网络通信技术的发展，数字化变电站乃至数字化电网的逐步建立，为构建智能电网的建设提供了技术基础。

初步统计，国家电网公司系统己有70多座数字化变电站投入运行，在数字化变电站研究和应用领域取得的成果，使在变电站一次设备、变电站通信网络等方面具备了建设智能电网的条件，对智能电网的发展将起到重大推动作用。

推广数字化变电站，促进电网的智能发展，需要考虑现有通信网络改造和构建新兴通信网络，以满足变电站的数字化建设。

（一）通信开放、标准化

数字化变电站的主要一次设备和二次设备都应为智能设备，这是变电站实现数字化的基础。智能设备需具备可与其他设备交互参数、状态和控制命令等信息的通信接口。

构建开放的通信架构，形成一个“即插即用”的环境，使电网元件之间能够进行网络化的通信。

统一技术标准，它能使所有的传感器、智能电子设备(IEDs)以及应用系统之间实现无缝的通信，即信息在所有设备和系统之间能够得到完全的理解，实现设备与设备之间、设备与系统之间、系统与系统之间的互操作功能。这就需要电力公司、设备制造企业以及标准制定机构进行通力的合作，才能实现通信系统的互联互通。

（二）通信网络化

数字化变电站内设备之间的连接全部采用高速的网络通信设备，通过网络真正实现资源共享。并要求通信具备实时性、安全性。

目前的通信需求主要是系统物理量的传递，主要是四遥：遥测，遥信，遥控，遥调。测量数据、遥控命令等都要求实时传送，一旦出现故障，则需要传送大量的数据，要求信息能在站内通信网络上快速传递。

通信的安全问题也是至关重要的，可采取只读访问以及密码和防火墙等策略。

（三）信息集成化

高速通信系统使得各种不同的智能电子设备(IEDs)、智能表计、控制中心、电力电子控制器、保护系统以及用户进行网络化的通信，同时，这中间产生的数据和信息都集中采集、统一传送，实现电网信息的高度集成和共享，采用统一的平台和模型，实现标准化、规范化和精细化管理。

三、信息管理

智能电网的构建，有主网和配网统一协调管理的趋向，从数千个节点的数据采集量到数十万个节点数据采集，大量的数据如何进行有效的管理，是亚待解决的问题。

按照IBM公司的方案，数据信息的管理可从数据采集、数据传输、信息集成、分析优化和信息展现五个方面入手。具体为：

（一）数据采集

在实时数据采集上，智能电网大大扩展了监视控制与数据采集系统(SCADA)的数据采集范围和数量，提高了电网的“可视化”。智能电网的实时数据主要包括三类：电网运行数据、设备状态数据和客户计量数据。电网企业应该加强对设备状态监测数据和更加详细的客户计量数据的采集，为企业提供更多有价值的信息和更有力的决策支持。

设备状态数据的采集有利于推进电力行业设备状态检修的发展。电网企业目前在开展状态检修和状态评估的初期工作，设备状态数据的获取是状态检修和状态评估的重要基础。同时，电网企业应该根据不断更新与变化的设备情况，花大力气制定和更新设备状态评估的标准。

（二）数据传输

智能电网需要采集大量的设备状态数据和客户计量数据。这两类数据的特点是：数据量大，采集点多且分散，对实时性要求比电网实时运行数据低，数据需要被多个系统和业务部门使用。

在智能电网中，对这部分数据的采集是采用基于开放标准的数字通信网，即基于IP的实时数据传输方式。它是基于开放标准(TCP/IP)的数据网络通信，提供协议转换器，可以兼容现有设备，多通道共用，提高通道利用率，多通道容量可以被其他数据通信利用，更适合对大量的设备状态数据和计量数据的采集。采用基于IP的实时数据传输，各后台系统通过订阅方式直接获取所需数据，减少了数据通道压力，避免在实时系统和管理系统之间开发多个数据接口，有利于实现实时数据的共享。

（三）信息集成

针对电力企业己经存在的信息“孤岛”和“烟囱”问题，智能电网尤其强调建立企业信息总线(ESB)，实现企业级信息集成。智能电网中，需要集成的信息包括自动化系统的实时数据、电网公司内部管理应用系统产生的管理数据、外部应用系统数据。为了实现企业级的信息集成，需要建立企业信息集成总线，实现应用系统之间的数据流动，各应用系统的数据集成到统一的分析数据仓库。企业信息集成总线中信息交换以及数据中心数据模型参照/遵循CIM标准。

（四）分析信息

信息分析是智能电网的核心内容，是电网智能化的根本体现，有利于支持电网企业的业务改进与创新。数据分析的水平很大程度上取决于信息集成程度。根据智能电网信息集成程度，将分析优化分为四个层次：实时事件、闭值、通知、屏幕显示、邮件、传呼;指标计算、趋势分析;数据分析、事件的实时或事后诊断处理、数据挖掘;高级优化、业务建模和规划、决策支持。

针对电网企业不同的业务主题，建立完整的分析结构层次，指导对数据的深度利用;电网企业内部不同层次的人员，可以从这个完整的分析结构中订阅自己需要的分析功能;这样一个分析结构层次中，实际上包含了电网企业的重要运营和管理指标体系，能够清楚地表征电网企业的整体运营状况。

（五）信息显示

通过门户系统，能够从多个数据源获取数据，将经过分析优化处理后的信息，以用户定制的门户和仪表盘方式呈现给用户。门户系统为用户提供一站式信息访问，不同层次的用户获得自己关注的信息，用户能够配置需要显示的信息和表现方式，还能够实现对分析结果的企业级分发。

（六）信息的安全管理

电力系统存在大量的数据信息，包括发电商，电力企业，电网，用户的资料信息。智能电网中，必须明确各个主题的权限和保护程度，确保各个利益主体的切身利益。信息传输过程必须能抵御外部干扰和恶意的窃取，加强主动实时防护和信息的安全存储、网络病毒防范、恶意攻击防范、网络信任体系与新的密码等技术。

参考文献：

［1］曾瑛,丁慧霞,张庚.智能电网下的广东电力通信网演进方向［J］.广东电力，2011,24(5)：51-58.

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中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）18-0035-02

1 蓄电池组

1.1 蓄电池的结构及工作原理

蓄电池通常是指铅酸蓄电池，它是电池中的一种，属于二次电池。它的工作原理是：充电时利用外部的电能，使内部活性物质再生，把电能存储为化学能，需要放电时再次把化学能转换为电能输出。

1.1.1 蓄电池的充电

蓄电池充电时，负极会析出氢气，正极会析出氧气。析出的氧气到达负极，与负极起下述反应。正极析氧，在正极充电量达到70%时就开始了。

充电过程2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4

1.1.2 蓄电池的放电

蓄电池作为应急备用能源，其价值和性能是通过放电来实现的，蓄电池放电过程中的化学反应：

放电过程Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O

1.2 蓄电池的维护

在维修过程中，应经常检查蓄电池的外观，极柱。若发现电池槽，盖发生破裂，以及结合部渗漏电解液，极柱周围出现爬酸现象要及时更换电池。2 V蓄电池在投入运行后的前五年，12 V蓄电池在投入运行后的前两年，每年应以实际负载进行一次核对性放电试验，放出标称容量的30%-40%。2 V蓄电池在投入运行后的第六年起，12 V蓄电池在投入运行后的第三年起，每年应进行一次容量试验。

2 高频开关电源

2.1 开关整流器监控单元的原理

开关整流器监控单元的单片机电路对电源参数进行实时采集。缺相检测和网压检测电路对三相交流输入进行缺相检测和电网电压检测，检测到的缺相信号和电网电压信号送给单片机电路进行处理。单片机接受键盘指令，采用LCD显示电源实时数据和控制菜单。辅助电源提供开关整流器内部控制电路所需要的各种电源。温度检测电路检测主散热器温度，送给单片机系统。单片机系统根据主散热器温度，通过风扇控制电路控制风扇的工作状态。

2.2 负荷均分的概念

一套高频开关电源系统至少需要两个高频开关电源模块并联工作，大的系统甚至需要多达数十个电源模块并联工作，这就要求并联工作的电源模块能够共同平均分担负载电流，即均分负载电流。目前高频开关电源均采用PWM型均流方式，是一种数字式调整均流方式，具有均流精度高，动态响应特性好，抗干扰性较好，模块控制数多的优点。

2.3 负荷均分的原理

US为系统取样电压，Ur为系统基准电压，两者比较后产生误差电压UD，UD与三角波比较产生一个脉宽调制方波信号，其波宽受UD大小控制。这个方波信号送至每个整流模块，通过模块内光耦，隔离，整形，放大后与模块电流比较。这个比较信号再与模块内的预先设定参考电压值相叠加，调整模块的输出电流，改变模块的输出电压，使每个模块的输出电流相等。

3 UPS电源

不间断供电电源系统（UPS）是能够持续稳定不间断向负载供电的一类重要电源设备。从广义上说UPS包括交流不间断电源系统和直流不间断电源系统。长期以来，已习惯于把交流不间断电源系统称为UPS。

3.1 UPS原理

交流市电电源输入由整流器转换为直流电源。逆变器将此直流电源或来自电池的直流电源转换为交流电提供给负载。市电中断时，由电池通过逆变器给负载提供后备电源。市电电源还可通过静态旁路向负载供电。需要对UPS维修保养时，可将负载切换到维修旁路供电，负载电源不中断。

3.2 UPS幷机系统特点

并联UPS软件和硬件与单机模式完全一致。幷机系统的配置可通过参数设置软件实现。幷机系统各单机的参数设置要求一致。幷机控制电缆形成闭环连接，为系统提供可靠性和冗余。双母线控制电缆连接在两个母线的任两个UPS单机之间。智能幷机逻辑为用户提供最大灵活性。例如，可按任意顺序关闭或启动幷机系统中的各单机。可实现正常模式和旁路模式之间的无缝切换，并且可以自动恢复。即过载消除后，系统会自动恢复到原来的运行模式。可以通过各单机的LCD查询幷机系统的总负载量。

3.3 UPS单机并联的要求

多个单机并联组成的UPS系统相当于一个大的UPS系统。但是具有更高的系统可靠性。为了保证各单机使用度相同并符合相关配线规定，应满足以下要求。

1）所有单机必须容量相同并且并接到相同的旁路电源。

2）旁路电源和整流输入电源必须接到相同的中线输入端子。

3）如安装漏电检测仪器（RCD），必须正确设置并且安装在共同的中线输入端子前。或者该器件必须监控系统的保护地电流。

4）所有的UPS单机的输出连接到共同的输出母线上。

3.4 UPS特殊工作模式

3.4.1 旁路模式

正常模式下，如遇逆变器故障，逆变器过载或手动关闭逆变器，静态开关将负载从逆变器侧切换到旁路电源侧。如此时逆变器相位与旁路相位不同步，静态开关将负载从逆变器输出切换到旁路电源输出，但会出现负载电源短时中断。该功能可避免不同步交流电源的并联引起大环流。负载电源中断时间可设置，通常小于3/4周期。例如：频率50 Hz时，中断时间小于15 ms：频率60 Hz时，中断时间小于12.5 ms。

3.4.2 并联冗余模式

为提高系统容量或可靠性，或既提高系统容量又提高可靠性，可将数个UPS单机设置为直接并联，由各UPS单机内的幷机控制逻辑保证所有单机自动均分负载。幷机系统最多可由4个单机并联组成。

3.4.3 频率变换器模式

UPS可设置为频率变换器模式。提供50 Hz或60 Hz的稳定输出频率。输入频率范围40 Hz-70 Hz。该模式下，静态旁路无效，电池为可选。根据是否需要以电池模式运行来确定是否选用电池。

3.4.4 自动开机模式

UPS提供自动开机功能，即市电停电时间过长，电池放电至终止电压导致逆变器关机后，如市电恢复，经过延时后，UPS会自动开机。该功能及自动开机延时的时间可由调试工程师设置。

3.4.5 电池模式

由电池经过电池升压电路通过逆变器给负载提供后备电源的运行模式为电池模式。市电停电时，系统自动转入电池模式运行。负载电源不中断。此后市电恢复时，系统又自动切换回正常模式，无需任何人工干预，并且负载电源不中断。

3.5 UPS高级功能

UPS提供电池维护测试功能。电池定期自动放电，每次放电量为电池额定容量的20%，实际负载必须超过UPS标称容量的20%。如果低于20%，则无法执行自动放电维护。自动放电间隔时间30天-360天可以自行设置。电池自检可禁止。

在线式UPS中，无论市电是否正常，都由逆变器供电，所以市电故障瞬间，UPS的输出不会间断。另外由于在线式UPS加有输入EMC滤波器和输出滤波器，所以来自电网的干扰能得到很大的衰减。

参考文献

[1]孙法文.浅谈化工生产供电系统UPS的选配[J].中氮肥，2005.

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中图分类号：TM46 文献标识码：A

电源是现代生活必需品，衣食住行离不开电源，文化娱乐、办公学习、科学研究、国防建设、交通运输都离不了电源。计算机、电视机、X光机等虽然也是打开开关就能工作，但是这些机器里面都已经做了电能变换处理，将正弦的交流市电转换成各自需要的直流电、高压电、脉冲电。另外用蓄电池经过电能变换可获得电能。卫星、飞行器，把太阳能收集起来，再经过电能变换获是需要的各种电能来维持长期运行。近年来，通信技术发展迅速，通信产品日趋小型化、绿色化，这对其供电模块，即通信电源模块，提出了越来越高的要求。通信电源模块的发展趋势为高效率、高功率密度、高可靠性，与此同时，它还要有良好的动态性能和适应宽输入范围的能力，这些对通信电源模块的设计提出了很大的挑战，尤其是宽输入范围。由于通信电源模块大多数时间工作在额定电压下，因此保证额定输入电压时的高效率十分重要，它是高功率密度和高可靠性的保障。针对宽输入电压范围，选择合适的电路拓扑十分重要。Buck 型拓扑结构的变换效率最高点一般在输入电压较低时，而Boost 型则恰恰相反，因此很难在额定输入电压时取得最高的效率。

1直直变换器概述

1.1直直变换器源头

要想探究变换器的源头，我们就要先来了解一下开关电源的分类。现代开关电源分为直流开关电源和交流开关电源两类，前者输出质量较高的直流电，后者输出质量较高的交流电。开关电源的核心是电力电子变换器。电力电子变换器是应用电力电子器件将一种电能转变为另一种或多种形式电能的装置，按转换电能的种类，可分为四种类型：直流-直流变换器，它是一种直流电能转换成另一种或多种直流电能的变换器，是直流开关电源的主要部件；逆变器，是将直流电转换为交流电的电能变换器，是交流开关电源和不间断电源UPS的主要部件；整流器，是将交流电转换为直流电的电能变换器；交交变频器，是将一频率的交流电直接转换为另一种恒定频率或可变频的交流电，或是将变频交流电直接转换为恒频交流电的电能变换器。这四类变换器可以是单向变换的，也可以是双向变换的。单向电能变换器只能将电能从一个方向输入，经变换后从另一个方向输出；双向电能变换器可实现电能的双向流动。近些年还有人提出一种新颖的四开关Buck-Boost 变换器及其控制策略，该变换器由Buck变换器和Boost变换器级联等效而成，其可以将宽范围的输入电压高效率变换到额定电压附近，这样对后级变换器而言输入就是一个窄范围，从而保证了后级变换器的优化设计；与此同时，四开关Buck-Boost变换器的滤波工作模式还保证了额定输入电压附近效率的最高。之后，推导出输入与输出电压关系式和电感电流纹波理论值。设计并制作出样机，经实验证明理论分析的正确性，并给出详细的实验数据，包括MOSFE T驱动时序、漏源极波形、电压纹波、输入与输出电压关系验证表和开关占空比与主电路效率关系曲线图。它以TI的MSP430F6638芯片为控制核心，主电路以四开关单电感Buck-Boost结构为拓扑，采用同步整流控制，外扩驱动电路和电压、电流检测电路。MOSFET驱动信号是由430片内两个PWM 模块发出的四路PWM 波提供，通过430片内12位ADC采集输入电压、电流和输出电压、电流，通过数字PI 算法来调节PWM 占空比即可实现电源的恒压、恒流输出和恒定功率输出。系统外接了键盘和液晶屏可进行人机交互。另外其通信端口可以和其它设备进行通信，可根据系统要求进行电源参数设定。高效性、灵活性和宽范围的输入、输出电压是数字开关电源的重要性能指标。对于主电路拓扑的选择考虑在不需要隔离的电源系统中，尽量不采用有变压器的拓扑，以提高效率；在非隔离型的基本变换器中具有升降压功能的拓扑Buck-Boost、Cuk、Zeta 和Sepic，但Buck-Boost 和Cuk的输出电压与输入电压极性相反，使检测电路设计复杂化；而Cuk、Zeta 和Sepic所需储能元件多，不利于电源参数的灵活调节。本系统主电路采用同步整流方式控制的四开关单电感Buck-Boost 结构。它是由一个同步Buck 电路通过电感桥接到一个同步Boost 电路。此电路具有升降压功能，把原有的Buck电路和Boost电路的续流二极管用低导通电阻的MOSFET管代替，利用其反向导电特性降低了导通损耗，提高了转换效率。

1.2直流变换器的分类

直流变换按输入与输出间是否有电气隔离可分为两类：没有电气隔离的称为非隔离的直流变换器，有电气隔离的称为隔离的直流变换器。非隔离型的直流变换器按所用有源功率器的个数，可分为单管、双管、和四管三类。隔离型的变换器可以实现输入与输出间电气隔离，通常采用变压器实现隔离，变压器本身具有变压的功能，有利于扩大变换器的应用范围。非有隔离型的变换器和隔离型的变换器组合得到单个变换器不具备的特性。按能量传递来分，直流变换器有单向和双向两种。

按开关管的开关条件，直流变换器可分为硬开关和软开关两种。软开关直流变压器的开关管在开通或关断过程中，或是加于其上的电压为零，即零电压开关，这种开关方式显著地减少了开关损耗和开关过程中引起的震荡，可以大幅度地提高开关频率，为变换器的小型化的模块化创造了条件。

直直变换器分类示意图如图一所示：

图1：直直变换器分类

1.3直直变换器基本概念

直直变换器，即直流/直流变换器，它是将一种直流电源变换成另一种具有不同输出特性的直流电源的电力电子装置。直直变换器可将某种直流电能变换成负载所需的电压或电流可控的直流电源，它通过对电力电子器件的快速通、断控制，而反恒定直流电压斩成一系列的脉冲电压，通过控制占空比的变化来改变这一脉冲序列的脉冲宽度，以实现输出电压平均值的调节，再经输出滤波器滤波，在负载上得到电压可控的直流电能。

1.4控制输出电压方法

控制输出电压的基本方法有以下三种：

（1）定频调宽控制，称为脉冲宽度调制型，即：PWM型。

（2）定宽调频控制，称为脉冲频率调制型。

（3）调频调宽混合控制。

在固定开关频率的脉宽调制（PWM）方法中，开关通、断控制信号由此产生。

2 Cuk直直变换器

2.1 Cuk直直变换器基本形式及工作状态

Cuk直直变换器是非隔离型变换器的一种，Cuk型电路可以看成是由升压型电路和降压型前后级联而成的。Cuk电路及Cuk等效电路如图二所示。

图2：Cuk电路（左）及Cuk等效电路（右）

（1）S通时，Ui―L-S回路和R-L1-C1-S回路有电流。

（2）S断时，Ui―L-C1-D回路和R-L1-D回路有电流。

（3）电路相当于开关S在A、B两点之间交替切换。

2.2 利用伏秒平衡推导

对电感L：UiTon =（Uc1-Ui）Toff

对电感L1：（Uc1+U0）Ton=- U0 Toff

U0/Ui=-D/（1-D）

等式右边的负号表示输出电压与输入电压极性相反，其输出电压即可以高于其输入电压，也可以低于输入电压。

2.3优点

与升降压斩波电路相比，期优点在于输入电源电流和输出负载电流都是连续的，且脉动很小，有利于对输入、输出进行滤波。

3 直流开关电源及其应用

直流开关电源是具有直流变换器且输出电压恒定或按要求变化的直流电源，其输入为直流电，也可以是交流电。直流开关电源部分或全部符合以下特征：电源电压和负载在规定的范围内变化时，输出电压应保持在允许的范围内变化；输入与输出间有好的电气隔离；可以输出单路或多路电压，各路之间有电气隔离。

直流开关电源与直流线性电源相比，其电力电子器件在开关状态工作，电源内部损耗小，效率高；开关频率高，电源体积和重量小。

直流开关电源在大型计算机、通信系统、航空航天器中的电源是分布式电源系统，包括三个部分：第一部分为发电系统，第二部分是一次电源，第三个部分是二次电源。发电系统是将其他能量转化为电能的设备一次电源用于将变化范围较大的输入电压转变为所需的输出电压。二次电源则直接面向用电设备，分布式电源系统的发电系统、一次电源和部分二次电源为多冗余度电源，电源间互相并联，电源模块内有运行状态监控电路，可准确判断电源故障，并切除故障电源，因而有较高的可靠性。同时，一次电源和输出都并有蓄电池，从而防止发电系统或个别一次电源故障引起的汇流条电压中断，实现了不间断供电。因此，分布式电源系统是高可靠和不间断供电系统，目前只有直流供电系统才能实现完善的不间断供电。

4对直流开关电源的要求

电源是电子设备正常工作的基础部件，有很高的要求，包括使用要求和电气性能要求。使用要求是：高的可靠性、好的可维修性、小的体积重量、低的价格及使用费用和好的电气性能。平均故障间隔时间MTBF是衡量开关电源和其他设备可靠性的重要标志。减小损耗、提高效率和改善散热条件，从而减小电源的温度升高，是提高可靠性的基本方法。加强生产过程质量控制，保证好的电气绝缘和机械强度等也十分和重要。对于中大型开关电源，改善可维修性十分重要。及时诊断故障部位，不用专用工夹具即能排除故障是可维修性好坏的衡量标志。可维修性包括现场维修和车间维修两个方面。现场维修要求在电源系统运行情况下快速卸下故障电源模块，更换新模块，并有新模块方便地投入系统运行。车间维修是对故障电源本身的修理。对于小功率电源模块则一般不再修理。随着芯片集成的不断提高，电子设备内功能部件的体积不断减小，因而要求设备内部电源的体积和重量不断减小。直接装在印制板上的模块电源，还要求薄型化。提高开关频率要求发展高速电力电子器件和高频损耗的磁芯及电容器，发展高强度、高绝缘性能和高导热性的绝缘材料，发展新型的零开关损耗电路拓扑和相应的电源结构与工艺方法。降低开关电源生产成本和使用费是提高市场竞争力的主要条件。直流开关电源的输入电源有两种：直流电源和交流电源。交流输入时，交流电压往往要先经整滤波变换成直流电压后，再通过直流变换器转变为所需的直流电压。使用直流电源时，电源电压额定值及其变化范围，输入电流额定值及其变化范围。输入冲击电流，输入电压的突然下降或瞬时断电，输入漏电流等是必须考虑的因素。输入为交流时还必须考虑输入电压相数，电源额定频率用项变动范围，输入电流波形和输入功率因数等要求。开关电源还应有输出过压、欠压、过流和过热等保护功能，以免损坏用电设备。直流开关电源的发展高频化、小型化、模块化和智能化是直流开关发展方向。智能化是便于使用和维修的基础，无人值守的电源机房、航空和航天器电源系统等等都要求高度智能化，以实现正常、故障应急和危急情况下对电源的自动管理。

5 CUK变换器电路拓扑和控制方式

由于BUCK/BOOST变换器的Lf在BUCK/BOOST变换器的这个缺点，美国加州理工学院SLOBODAN （下转第188页）（上接第163页）CUK教授提出了单管CUK变换器，该变换器在输入端和输出端均有电感，从而显著地减小了输入和输出电流的脉动。和BUCK或BOOST相比，CUK电路有两个电感，输入是电感L1和输出电感L2，另外还增加了一个电容C1。它的输出电压Vo极性和输入电压Vin相反，与BUCK/BOOST是相同。另一个与BOOCK/BOOST的相同点是输出电压Vo也可低于、等于或高于输入电压Vin。开关管Q也是采用PWM控制方式。变换器也有电流连续和断续两种工作方式。但与前三种变换器不同，这里不是指电感电流的断续，而是指流过二极管的电流连续或断续。在一开关周期中开关管Q的截止时1-Dy）TS内，若二极管电流总是大于零，则为电流连续；若二极管电流在一段时间内为零，则为电流断续工作；若二极管电流在t=Ts时刚降为零，则为临界连续工作方式。

6结语

本文力图按照直流开关电源软开关技术的发展过程来论述各类软开关技术的基本思路、概念和工作原理，使大家能从中得到一些有益的思路，并且举一反三，从而进一步丰富和发展直关电源软开关技术。特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。开关电源还应用在有输出过压、欠电压、过流和过热等保护功能，以免损坏用电设备。在构成电源系统时，开关电源还应有遥控、遥测和遥信功能。以及开关电源应有高的电能转换效率、低的噪音、好的电磁兼容性和绝缘性能等。

篇10

核心机房交流负荷均属于保证交流负荷,即在市电停电后油机供电时,必须保证供电的用电负荷。在实际应用中,核心机房保证交流负荷按照重要性可以分为关键交流负荷和一般交流负荷,而关键交流负荷主要包括设备保证负荷(直流电源系统、UPS电源系统等)、建筑保证负荷(机房专用空调系统、照明等)等核心电源和空调设备的用电负荷,其他交流负荷则为一般交流负荷。

1 核心机房关键交流用电设备供电存在的

安全隐患

以某地核心机房160KVA 1+1 UPS电源系统宕机造成部分通信业务中断为例。该UPS电源系统交流输入柜从低压室低压输出馈电柜空开接入一路保证交流电源,由于数据网等设备扩容,导致UPS电源总负荷常载下超过80%额定容量。故障处理时,卸载部分负荷仍然无法合闸,将原有连接电缆改接到旁边的同型号输出空开,仍然无法投合送电。经检查低压空开的整定值仅仅设置为30%额定容量,而负荷容量远远大于该整定值,低压配电空开跳闸无法投合,造成UPS电源系统交流供电中断。由于负荷较重,后备电池在10多分钟后也停止供电,系统完全瘫痪。

该枢纽楼低压配电系统到主机房楼层的交流供电路由只有唯一的一路,没有备份的或旁路的交流路由。当唯一交流供电路由(包括开关元件和供电线路)发生故障时,楼层电源系统无法得电,必然造成电源系统瘫痪。此时,如果UPS电源系统具备油机直供接入路由,则可立即恢复供电,大大缩短交流中断或故障恢复时间。

从目前在网运行的通信供电系统调查得知,核心机房关键交流负荷通常的供配电方式一般采用在配电室设置配电柜(箱)或主机房楼层设置交流二次分配柜(箱)来实现。这种供电方式的优点是系统结构简单,容量和端口具备一定冗余性,在一定程度上可以保证系统的安全性和可维护性。但其显著缺点在于供电系统的设备侧缺少供电路由的冗余性,供电网络存在单节点瓶颈和运行隐患,主要表现在:

(1)高低压配电系统需要停电检修时,如主进线开关、市电/油机ATS、低压输出馈电柜故障或进行维护作业检修等,将导致后级交流负载全部停电。对直流电源系统而言,其后备蓄电池组一般可延续数小时供电时间;但对于UPS电源系统而言,特别是大型枢纽使用的大容量UPS电源,其后备电池在额定功率条件下延续供电时间一般只有0.5～1小时,根本无法满足配电系统维护或故障检修的时间需要。

(2)核心机房交流割接(如UPS电源和机房空调更换配电柜,配电柜扩容开关、更改低压母线、低压交流负荷调整等)时,如果没有油机直供回路,就需被迫采用带电割接,既增加了割接难度,割接安全也无法充分保障。

通信供电网络的具体实际对我们的规划设计提出了新的要求。为此,如何建立核心机房关键交流用电设备的应急供电路由,提供更加符合维护实际需求的供电系统,以确保关键交流用电设备最短的停电时间,就成了一个迫切需要解决的问题。

2 核心机房关键交流用电设备优化供电方式

2.1 基本思路

核心机房关键交流负荷通常的供配电系统必须进行供电网络结构优化,建立应急供电机制。同时,作为解决核心机房供电系统单节点瓶颈的有益补充,有必要建立一个端到端的独立的应急供电路由,即主供路由之外的交流旁路供电路由。其主要包括:为后级交流接入设备特别是关键交流用电设备提供路由和端口的冗余或备份,克服供电网络单节点瓶颈隐患;充分利用现有系统资源,以最小的投入实现系统配置(包括常用和应急供电网络)的冗余。

2.2 应急供电网络电源的容量核定

核心机房应急供电网络应包括机房固定油机和外接油机车电源供给。已经在网运行的供电系统应予改造,以满足两种油机后备电源的接入。固定油机配置容量按照相关规范和集团公司企标配置,油机车配置容量按照需要实际接入的关键交流用电设备负荷量及一定冗余量计算。

应急供电网络交流后备电源来自于上述两种电源,它仅仅考虑配电系统停电或故障检修等非常状况时的应急供电问题,在实际应用中,主要考虑机房直流电源系统、UPS电源系统和部分机房空调的应急接入。

2.3 应急供电网络的应用原则

应急供电网络的配置在配电系统中应具有相对独立性。即采用应急供电网络供电时,应确保正常供电时的配电系统设备(如进线、转换、补偿、输出等设备)不带电,便于维护和检修。

要做到应急供电网络配置的独立性,就需要提出油机直供的概念。

2.4 油机直供的概念

顾名思义,油机直供是指机房关键交流用电设备的后备交流电源直接来自于机房固定的或外接的油机电源,油机电源经由简单配电(油机直供柜)直接送达机房楼层配电设备侧,并采用手动切换、人工职守等原始简单的操作运行维护模式,实现机房关键设备的应急供电。显然,这种供电模式是临时的、相对短暂的。

2.5 油机直供的应用原则

油机直供电源,是在整个配电系统出现故障或需要全面停电检修的紧急情况下才使用,是一种非正常状态下的应急预案,必须正确使用,严防两种不同的电源进入同一大楼,造成电源短路或倒灌事故;其次,油机直供电源的使用,必须是人工职守的,总路控制最好采用手动切换方式;再次,不是所有机房设备电源都需要油机直供保证,油机直供电源只针对部分关键负载,特别是后备供电时间短暂(如UPS电源、开关电源等系统)的交流用电设备。如果要接入部分空调,应该考虑设置启动时延。另外,配电系统越复杂,节点越多,故障概率越高,不要人为地把配电系统网络连接复杂化。

同样,需要外接应急油机车的情况是在出现比上述任何应急供电更加紧急的情况时。油机车目前限于功率和机动性,功率不会做得太大(比相应固定油机小很多)。因此,虽然配电系统可提供外接油机车的紧急接口,但一定要事先制定应急预案,确定现网重要负荷分级(比如一级交换、传输,二级网管数据计费等设备用电,相关空调等级可略低一挡,等等)。届时可以按照预先设定的分级限电预案逐级供电,而首先应以确保语音等业务正常为最低目标。

2.6 应急供电网络建设方案

应急供电网络原理如图1所示。

专用油机直供配电柜设置的相关要求:

(1)直供柜安装位置:宜选择油机室或靠近油机室的机房,如低压室等。

(2)直供柜安装方式:落地安装。

(3)直供柜输入:直接从油机输出断路器屏取电。根据油机容量设置一个与之匹配的断路器或闸刀开关,当油机容量较大,输出断路器屏输出母排接入电缆有限,无法直接接入油机直供柜时,可以从油机断路器柜后的转接分配柜接入;当有两台油机时应设置油机手动转换柜。

(4)直供柜输出:输出分路应根据机房关键交流用电设备的容量和数量,并考虑容量(根据规范确定)和端口的适度冗余(1～2个端口余量)。系统容量较小时可以将油机手动转换和输出回路合并在一个机柜配置。

(5)直供柜接地:根据规范采用热镀锌扁钢就近接入机房联合接地网。

2.7 技术可行性分析

对于新建交流供电系统,在规划及设计中应考虑配置油机直供路由。

对于原有供电系统没有设置油机直供系统的,应予改造。在油机室或靠近油机室的机房只要可以提供安装新建油机直供柜的空间,以及电缆连接布放通道,就该按照图1所示建设方案实施简单改造。

注意:对于机房关键交流设备侧交流二次分配屏不具备双电源接口的,应予改造。该双电源转换设备一般选用手动切换为好,确保回路有明显断开点,也便于检修维护。

2.8 投资及效益分析

以某通信枢纽2000KVA固定柴油发电机组建设油机直供系统为例,相关费用见表1:

表1某2000KVA固定柴油发电机组建设油机直供系统的费用