电信网络设备采用-48V直流供电系统,将-48V直流电源供电到通信设备的电源输入端。供电系统由N+1并联冗余高频开关整流模块和蓄电池组组成。在正常情况下,高频整流模块将输入交流电源变换为直流电后为通信设备供电,同时给蓄电池充电;当市电发生故障时,由蓄电池放电供给通信设备,蓄电池的备用时间为1~24h。-48V直流供电系统可采用集中供电方式和分散供电方式。集中供电方式的优点是电源设备比较集中,维护方便。但是由于集中的直流电源远离通信设备,配电损耗较大、系统效率较低,配电电缆及安装费用大,而且可靠性较低,如果集中的直流电源发生故障,将会影响全部通信设备的供电。集中供电方式适用于规模较小的通信局(站)。分散供电方式电源系统是指在通信局(站)中采用多个直流电源系统,各个直流电源系统分别为一部分通信设备供电。分散供电方式电源系统的电源设备通常安装在邻近通信设备的机房,因而减少了配电损耗,提高了电源系统的效率和电源系统的性能,提高了供电系统的可靠性。
传统的数据通信设备电源采用380V/220V交流不间断电源(UPS)供电,一般采用由双变换UPS构成的N+1并联冗余UPS系统,或采用2N、2(N+1)双母线UPS供电系统。典型的UPS具有大约15min至30min的蓄电池备用时间,一般配置备用发电机组。
随着信息技术的发展和数据业务的迅速扩大,电信网络正处于变革之中,主要表现在数据通信设备逐渐集成到电信设备中,与电信网络设备融合在一起,电信网络的变革必然影响到电源系统。数据设备要求交流电源,而且还要满足高可靠性、高可用性和高效率的要求。自20世纪90年代以来,国内外通信电源界一直关注和开展新的通信供电系统的研究,提出了许多新的电源系统结构,下面重点介绍一下交直流混合电源系统(HybridAC-DCsystem)和高压直流(HVDC)供电系统。
交直流混合电源系统(HybridAC-DCsystem)是一个可以满足交流负载要求的分布式冗余UPS供电系统。为了满足直流负载的要求,加上了两个由UPS供电的整流器系统,构成了-48V直流电源系统(无蓄电池)。当市电停电时,直流负载设备实际上是由UPS系统的蓄电池和备用发动机组供电的。这两套UPS的交流输入电源都是由市电和备用发电机组组成的冗余电源系统,十分可靠。该系统的元件数目减少了,复杂性降低,可靠性较高。最重要的是,它提供了最大的可维性和故障容限,可获得很高的可用性。交直流混合电源系统(HybridAC-DCsystem)的组成框图如图4所示。
图4交直流混合电源系统(HybridAC-DCsystem)
高压直流(HVDC)供电系统是将高压直流电源供电到通信设备的电源输入端的供电系统。HVDC供电系统的优点是系统效率高,可靠性高,成本低,维护费用低。实现HVDC配电的基本条件:一是必须有专用的HVDC电源系统(电压等级符合标准要求);二是服务器电源单元PSU应能接受HVDC供电;三是相关的连接器、断路器、接地等应符合相关标准规定的安全要求。高压直流(HVDC)配电系统结构方框图如图5所示。
图5高压直流(HVDC)供电系统结构
HVDC供电系统是未来信息和电信技术(ICT)设备供电系统的首选方案,需要一个世界范围内的标准,以便于实施。HVDC供电系统的标准应解决下列问题,其中关键是供电电压等级的确定:标称电压、工作电压、故障条件下的异常电压范围;维护人员和设备的安全标准和要求,包括保护装置(熔断器、断路器等);供电系统的结构和指标,包括系统的接地和连接。HVDC供电系统在供电安全和节能方面具有优势,是未来电信和数据中心供电系统的发展方向。