高压直流电源远程供电技术课件.ppt

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1、高压直流电源远程供电系统,2012年1月17日,目 录,概述,技术内容,工程设计及建设,直流远供项目投资举例,概述,远端设备供电问题,市电停电、市电电网波动大,市电引入难,市电引入费用过高,电费结算繁琐、电费结算纠纷、电费过高,UPS后备电池供电时间短,室外小型UPS、开关电源容易被盗,UPS故障率高更换频繁,运营商重组，3G牌照发放，掀起了新一轮网络建设高潮,3G网络的移动基站建设和光进铜退项目的EPON建设是主角，这两个项目都有海量的远端接入设备需要安装，尤其是广大的乡镇和农村，远端接入设备的供电问题甚至制约了项目的进度,分布系统已成为了网络覆盖建设的主要方式，光纤拉远技术得以大量应用，网

2、元不断向用户侧延伸，企业接入业务的质量保障要求也日益显现,这些问题对现有的通信电源保障体系提出了新的要求，传统的电源保障模式需要有所突破。,概述,由于直流远供技术的特点和在特定、特殊场景的应用优势等，现已成为组网建设和安全可靠运行中不可或缺的一种供电方式。,解决特定、特殊场景，无法获取电源的网、站点设备的供电问题：直流远供技术远程、集中分布式的供电方式，较适宜各种低功耗设备、室外型设备的供电,移动通信网络：广泛应用于RRU、室分系统、低功耗基站、室外型基站，直放站、山区/农村地区、风景名胜区、高速公路沿线、高铁沿线网络覆盖等特殊场景的供电。,综合设备接入：广泛应用于固网的综合接入远端设备、EP

3、ON系统的ONU、WLAN等低功耗设备、场景的供电。,目 录,概述,技术内容,工程设计及建设,直流远供项目投资举例,直流远程供电系统原理,高压直流远供示意图,高压直流远程供电系统组成：由远供电源局端设备、远供电源远端设备及馈电电缆组成高压直流远供技术= HVDC电源+远程输电 工作原理：将中心基站内的-48V直流通信电源系统，经过局端设备进行升压为260V/400VDC，由直流分配单元分路输出，以电缆、馈电光缆为传输介质传输到远端设备，远端设备将260V/400VDC变换到远端通信设备所需的工作电压（- 48V），从而完成远程不间断供电和电源集中监控的效果。,远程供电系统的实现框图,直流远程供

4、电系统部件介绍,主要功能是将-48/-60Vdc转换为380Vdc给远端电源供电。通常由一个监控单元和多个直流变换模块组成，在局端实现-72Vdc-40Vdc直流输入，380Vdc单路输出，且输入输出单极分别对地悬浮隔离的设计。局端设备具有各种保护（输出过压保护，输入欠压保护，过流保护，短路保护，过温保护、开路保护、漏电保护，电力线搭接保护）功能、告警通讯功能及输出防雷保护功能且自带监控LCD显示及键盘操作。,局端模块,直流远程供电系统部件介绍,远端模块,远端电源主要实现110Vdc400Vdc直流输入（兼容90Vac-290Vac交流输入），输入单极分别对地悬浮隔离，输出直流-48Vdc电压

5、。远端设备具有各种保护（过压保护，欠压保护，过流保护，短路保护，过温保护）功能、告警功能及输入防雷保护功能,通过散热器自然散热 主要分室外型和室内型,室外型端远模块,直流远程供电系统部件介绍,室内型端远模块,直流远程供电系统部件介绍,直流分配器,交直流电源转换器,逆变电源,DC-DC变换 远供局端设备,-48V输入,380V 输出,网管,DC-DC变换 远供远端设备,-48V输入,远端设备端,根据负载设备电源需求的不同分为双端供电和单端供电（1）. 双端远供组网原理 - 输入为- 48VDC的受电设备,双端、远程供电组网示意图,远端通信设备,局端设备端,输电线缆,直流远程供电组网方式,直流远程

6、供电组网方式,DC-DC变换 远供局端设备,-48V 输入,远端通信设备,280V/380 输出,网管,（2）. 单端远供组网原理 - 输入为220VAC的受电设备,单端、远程供电组网示意图,交流220V 端口输入,局端设备端,远端设备端,输电线缆,直流远程供电应用场景,移动通信网络覆盖,单基站、RRU、直放站远程供电,220VAC输入的RRU、直放站远程供电,-48VDC输入的RRU、直放站远程供电,高铁、高速公路沿线的RRU、直放站远程供电,直流远程供电应用场景,综合接入设备,光进铜退/农村信息化项目综合接入设备220VAC输入/-48VDC输入,WLAN蜂窝覆盖,高层楼宇EPON ONU

7、覆盖,住宅小区EPON ONU覆盖,直流远程供电应用场景,各应用场景组网说明:高压直流远供电源安装在中心机房内；利用机房内的48V电源系统或AC220V电源输入，通过高压直流远供电源转换为DC280V直流后通过电力电缆为各个远端提供电源保障；高压直流远供电源设备采用N+1冗余高可靠性结构，采用总线级联的方式为，所有级联在设备前端的高压直流微型短路器的上端头完成；通过高压直流远供电源设备智能通信接口接入基站动力环境集中监控系统，实现系统集中监控和集中管理；对不同方向铁路沿线远端设备采用独立供电系统，进一步提高高压直流远程供电系统可靠性；对于个别不能接受DC280V直供的设备在前端加装高压直流远供

8、远端电源适配器设备进行电压转换。,营业厅远供供电接入,直流远程供电系统技术优势,解决市电引入难的问题降低市电引入费用、解决电费结算纠纷解决市电不稳定，建设维护量,集中分布式供电 减少市电停电后的油机发电站点 降低发电成本,技术优势,直流远供与交流远供的线损测试比较,在远端恒功率的情况下，交流线损是直流的2.3倍,在输出同功率的情况下，交流线损是直流线损的1.9倍,相对于交流远供，直流远供的线径损耗仅为前者的二分之一，具有明显更高的供电效率，在节约网络运营成本方面具有优势。,对某主流通信电源厂家的逆变器输出与高压直流的测试比较,交流线路损耗为直流的2.6倍,逆变器的效率明显低于直流升压设备的效率

9、,直流远供与交流远供的供电效率测试比较,直流远供与48V远供的比较,48V直流系统的工作电压是54V，不到280V高压直流的1/5远端同功率的情况下，I=P/U，48V直流供电线路电流为280V高压直流供电的5倍 线路损耗功率PIR48V直流供电的损耗将是280V高压直流远供损耗的25倍以上,48V远供：根据对RRU远供的测试，线缆长度达到50米时，压降高达5V，电压下降将使压降进一步增加，会使远端的RRU设备因电压偏低而不能正常工作。280V供电：因压降小，电压稳定，设备供电不受停电等因素影响。,人身的安全：48V直流电对人身几乎无影响；280V因采用悬浮供电方式，触碰单根导线对人身无影响，

10、同时用双手分别触碰正负极，会造成人身伤害。周边环境影响：48V供电距离达到200米后，存在远端短路近端空开不能瞬间跳闸的隐患，有可能因为线路发热而对周边环境造成安全威胁。280V远供电源因电压高、短路电流大，能做到有效分断。,相对于48V远供，高压直流远供具有供电效率高、适用远距离供电、线缆成本低等优势。,目 录,概述,技术内容,工程设计及建设,直流远供项目投资举例,直流远供系统组网要点,通信设备负载功耗,导线的供电损耗,线缆选择,线径导线截面积,供电线缆的电阻,压降,功率损耗,线质铜线/铝线,供电线缆程式复合光缆/专用电缆,负载功耗,根据负载峰值计算,供电线缆程式、线质、线径,线缆直接影响供

11、电效率及安全,供电距离,局端至远端的供电距离,线缆技术参数（电阻率）应用场景敷设条件（城市、农村/管道、架空）投资效益、运行安全、网络发展等,决定要素：,考虑一定冗余度,最大安全工作电流,工作电压波动范围,防雷接地设计要求,-48V输入,局端设备,复合光缆,远端设备,末端用电设备,远端防雷,供电线路,全部采用地埋敷设设备在同一建筑物内部 可不安防雷SPD,末端设备,防护等级：应达到IP55的防护标准 最大通流量：宜为20KA、8/20s 防护等级：C防雷箱外壳应与联合地网的接地扁钢切实有效地电气连接,供电线路,当杆路至末端通信设备的电缆达不到50米的埋地长度时最短埋地长度：15m应在末端通信设

12、备前加装防雷设备,户外防雷盒,电缆屏蔽层接地,局端设备、远端设备的技术配置,功率参数,供电机制,原则上按照70%的功率参数，确定远供远端设备的技术配置,对于大型组网的分布式网络系统，建议采用分片区独立供电的机制单台局端电源系统负载不超过3000W 远供电源设备容量的配置可根据负载需求的增加，逐步分模块、分机框扩容,供电线路设计要求,直流远供电路拓扑图如下图表示： 供电距离与压降的计算关系1)2) UL=I Rloop+ UR UL局端输出电压，UL =280V或140V、48V I环路电流 Rloop= Rloop1+ Rloop2线路环阻 UR远端电压，未知3) UR2-ULUR+PRRlo

13、op=0 PR远端功率4) Rloop铜=18/A(mm2)L(km)2/0.85 铜电阻率为0.01752/m Rloop铝=28/A(mm2)L(km)2/0.85 铝电阻率为0.02853/m A为导线截面积 L为供电距离,供电线路设计要求,供电线缆线径的计算结果和电缆规格的选用，最终必须套用“标准规格”导线的产品安全的传供电流、电压、电阻値的计算结果是确定供电线缆技术规格的决定性依据在一个远供项目中，供电线缆的技术规格必须按照该项目的终期负载容量、功耗计算从投资性价比上考虑，单供电传输距离宜控制在3KM以内，最长不宜超过5KM,已知供电距离和供电线缆线质、线径条件下，远端可够获得的最大

14、功率和线路损耗,供电电缆的技术配置,通信专用铝芯（铜芯）电缆,通信专用复合光缆结构图,铝芯线缆较铜芯线缆电阻率高（约为1.48：1） 等效载流量情况下，相比铜芯电缆质量轻、价格低，且不易被盗 须重点做好铝芯线铜铝转换接头处的抗氧化工作在实际应用过程中应采用4mm以上的规格，16mm以下规格线缆结构必须带加强芯 铜芯电缆电阻率较低，化学性质稳定工程造价较高，失盗率较高，不适宜在农村地区及野外场景规模应用。,复合光缆为铜芯导线， 4mm及以上规格的导线受生产厂商的生产能力和制造工艺等因素的限制未铺设光缆的新建点，建议采用复合光缆，减少铺线施工量线径一般不超过2.5mm，以免造成整体工程造价偏高,o

15、r,供电电缆的技术配置,采用屏蔽电缆，醒目的颜色。,外皮印上“直流300V，请注意安全”字样。,电缆材质电缆耐受等级要求为1KV，拉远供电电缆输送直流电力，建议使用双芯电缆内部双芯线缆外皮颜色建议使用醒目的红色和黑色，红正，黑负要求电缆厂家在外皮醒目加印“直流300V，请注意安全”的字样,电缆施工远供线路电缆应针对敷设场景的不同，选用类型适合在架空、埋地、管井中敷设的电力电缆。电缆线径规格宜选用1.5m、2.5 m 、4 m 、 6 m 、10 m和16 m可与通信电缆、光缆同管道、同管孔敷设，同杆路、同钢绞线架挂。其施工必须严格执行相关技术规范。考虑到线路维护专业的独立性，建议一般情况下采用

16、传统的电缆和传输光缆各自单独布放的形式，特殊情况下可选用性能工艺质量优良的光电复合缆进行线路施工。远供线路中，在电缆检修处或明显可视位置应增加直流高压的警示标牌，警示安全，标牌相隔距离不宜超过150米。,防盗警示,直流远供供电电缆接续及成端示意图,专用供电电缆接续示意图,复合光缆接续示意图,使用铝电缆时，因铝的固有特点，必须重点做好铝芯线铜铝转换接头处的抗氧化工作，以防止接头处老化造成的线路故障。,复合光缆局内成端示意图,直流远供系统施工中的技术要求,通信光缆线路施工技术规范,通信电源设备安装施工技术规范,直流远供项目是系统工程，对工程实施的全过程应有严格、规范的技术要求根据直流远供的技术特点

17、，在供电线缆的敷设、复合光缆及专用供电线缆导线接续和外护套接续、复合光缆的成端、远供电源设备的安装等方面制定相应的技术标准远供供电线缆的“规范敷设”和远供设备的“规范安装”，以及线路、设备的“规范维护”是远供电源系统安全、可靠运行的关键。,目 录,概述,技术内容,工程设计及建设,直流远供项目投资举例,直流远供与市电引入供电综合情况比较,直流远供与市电引入供电综合情况比较,高压直流远供具有供电效率高、适用远距离供电、线缆成本低等优势。高压直流远供具有供电效率高、适用远距离供电、线缆成本低等优势。,直流远供设备厂家对比,嵌入式电源,壁挂式电源,交直流电源转换器,逆变电源,直流电源分配器,壁挂式电源

18、,局端,告警通讯,各种保护,网管监控,防雷保护,-72Vdc-40Vdc直流输入,380Vdc单路输出,远端,远供方案与市电引入方案项目工程造价对比,以室外型（双端级联供电）基站投资项目为例，列举远供方案与市电引入方案项目工程造价，并进行对比（远供距离7.2公里，市电引入方案距离7.2公里，负载设备峰值功耗1080W）,远供方案与市电引入方案项目工程造价对比,以室内型、双端供电的新建3G网络基站项目为例，列举远供方案与市电引入方案项目工程造价，并进行对比（远供距离1.5公里，市电引入方案距离0.3公里，负载设备峰值功耗2700W）,远供方案与市电引入方案项目工程造价对比,室外型直流远供项目估算总投资额为6.5万元，而市电引入估算总投资额为11.98万元。室内型直流远供项目估算总投资额为5.8万元，而市电引入估算总投资额为14.6万元。直流远供项目减少了在市电引入开户、市电交流引入输电线路架设以及站点UPS电源设备（或室外型开关电源）安装及维护上的投资，降低了项目的总体投资成本。,38,结束,谢谢大家！,