直流電源系統(tǒng)中的電壓設(shè)置方案

1、直流電源系統(tǒng)中的電壓設(shè)置方案摘要：電力通信系統(tǒng)的可靠性依賴于廠、站內(nèi)通信設(shè)備的可靠性，而廠、站內(nèi) 通信設(shè)備的可靠性在很大程度上依賴于通信電源的可靠性。我國通信設(shè)備基礎(chǔ)電 壓為-48V，電力系統(tǒng)廠、站內(nèi)大部分通信設(shè)備采用-48V直流電源供電。正常狀態(tài)下，市電交流電經(jīng)整流器整流后與蓄電池組并聯(lián)對(duì)通信設(shè)備供電， 蓄電池組處于浮充狀態(tài)；一旦交流電中斷，由蓄電池組放電供通信設(shè)備用電。由 此可見，蓄電池組是保證通信電源不間斷供電的最后一道防線，起著保障通信網(wǎng) 絡(luò)安全運(yùn)行的重要作用。蓄電池組的主要運(yùn)行參數(shù)是端電壓，端電壓的高低和穩(wěn) 定性又主要取決于開關(guān)電源系統(tǒng)對(duì)電池的浮充電壓和均充電壓，以及放電終止電 壓的

2、設(shè)置。在通信電源工程設(shè)計(jì)中，直流供電系統(tǒng)電壓參數(shù)設(shè)置是一項(xiàng)必不可少的內(nèi)容， 包括蓄電池組的浮充電壓、均充電壓、放電終止電壓、高壓告警點(diǎn)和低壓告警點(diǎn) 5個(gè)參數(shù)。1、電壓設(shè)置的基本原則1.1主要概念在對(duì)開關(guān)電源系統(tǒng)設(shè)置蓄電池組的電壓參數(shù)時(shí)，主要根據(jù)相關(guān)電池廠 家的說明書，在滿足不超過通信設(shè)備的電壓輸入范圍情況下，設(shè)置均充電壓和浮 充電壓，使蓄電池組達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)。電池放電終止電壓：要保證-48V蓄電池組長期穩(wěn)定地為通信設(shè)備提供 備用電源，需要在開關(guān)電源系統(tǒng)上設(shè)置最低電池電壓，當(dāng)蓄電池組端電壓達(dá)到該 值時(shí)，自動(dòng)將電池組從直流供電系統(tǒng)中斷開。設(shè)置放電終止電壓的目的有兩個(gè)， 一是保證電池的正常使用，不

3、損壞；二是保證輸入電壓不超出通信設(shè)備的允許范 圍，使通信設(shè)備能夠正常運(yùn)行。低壓告警點(diǎn)：在達(dá)到電池放電終止電壓之前，設(shè)置電壓預(yù)告警值，達(dá) 到該值時(shí)，設(shè)備自動(dòng)發(fā)出聲光告警，提醒維護(hù)人員采取相應(yīng)措施，預(yù)防由于供電 系統(tǒng)發(fā)生故障而導(dǎo)致通信中斷或電池?fù)p壞。高壓告警點(diǎn)：在電池電壓達(dá)到最大允許值之前，設(shè)置開關(guān)電源系統(tǒng)上 的電壓預(yù)告警值，達(dá)到該值時(shí)，設(shè)備自動(dòng)發(fā)出聲光告警，提醒維護(hù)人員采取相應(yīng) 措施，預(yù)防由于供電系統(tǒng)發(fā)生故障而導(dǎo)致通信中斷或電池?fù)p壞。1.2基本原則設(shè)置蓄電池組的放電終止電壓、高壓告警點(diǎn)和低壓告警點(diǎn)時(shí)，主要遵循如下 四個(gè)基本原則：根據(jù)放電時(shí)間在電池放電曲線圖中查出單體電池放電時(shí)可達(dá)到的最低 電壓，

4、計(jì)算出蓄電池組可達(dá)到的最低電壓，放電終止電壓應(yīng)不低于該電壓值。應(yīng)保證蓄電池組放電終止電壓減去放電回路全程壓降所得到的電壓值， 不低于通信設(shè)備輸入電壓范圍的下限值。該段電壓降是由電池連接條、直流配電 設(shè)備和各段直流電纜上的壓降構(gòu)成的。蓄電池組的放電終止電壓確定后，根據(jù)放電時(shí)間查電池放電曲線圖， 確定低壓告警點(diǎn)。綜合考慮通信設(shè)備直流輸入電壓范圍上限和蓄電池組均充電壓兩個(gè)因 素，確定高壓告警點(diǎn)。2、電池放電終止電壓設(shè)置方案設(shè)置電池放電終止電壓時(shí)，首先要了解通信設(shè)備的輸入電壓范圍，再根據(jù)電 池放電時(shí)間在放電特性曲線圖中查出蓄電池組允許的電壓最低值。若該電壓值減 去放電回路全程壓降不低于通信設(shè)備輸入電壓

5、范圍的下限，即可作為蓄電池組的 放電終止電壓；否則，應(yīng)根據(jù)計(jì)算結(jié)果適當(dāng)提高該電壓值，使蓄電池組的放電終 止電壓滿足上述要求。然而，在上述第二種情況下，蓄電池組沒有放出全部設(shè)計(jì)容量，以犧牲電池 容量為代價(jià)來滿足通信設(shè)備輸入電壓范圍要求，縮短了電池的備用時(shí)間。在設(shè)計(jì) 中可通過提高蓄電池組容量來解決這個(gè)矛盾。2.1 一般電力系統(tǒng)廠、站電池放電終止電壓設(shè)置方案：一般電力系統(tǒng)廠、站通常有載波、交換、光傳輸、微波等多種通信設(shè)備共用 一套直流供電系統(tǒng)，各通信設(shè)備的輸入電壓范圍不同，按照以下步驟進(jìn)行電池放 電終止電壓設(shè)置：（1）了解各通信設(shè)備的輸入電壓要求，以最窄的電壓上下限值作為通信系 統(tǒng)的輸入電壓范圍要求

6、。（2）按照蓄電池組對(duì)通信設(shè)備的備用時(shí)間（一般為1-3h），即電池放電時(shí) 間，查出電池放電允許最低電壓值（一般為1.8 V/只 43.2V/組）。（3）根據(jù)通信系統(tǒng)的輸入電壓范圍核定直流放電回路全程壓降，若壓降大 小能夠滿足電纜選擇要求，則設(shè)置電池放電終止電壓為放電允許最低電壓值；否 則，應(yīng)適當(dāng)提高電池放電允許最低電壓值作為終止電壓來保證全程壓降需求。在大部分情況下，不同的通信設(shè)備是由不同廠家提供的，輸入電壓范圍也不 相同。那么，蓄電池組的放電終止電壓如何設(shè)置呢？是不是采用常規(guī)方法對(duì)不同 電壓范圍進(jìn)行比較，按照最窄的電壓范圍進(jìn)行設(shè)計(jì)呢？我們先來分析一下電池放電時(shí)的工作過程。目前很多開關(guān)電源系統(tǒng)

7、具有兩級(jí) 電壓切斷裝置，即分一級(jí)、二級(jí)設(shè)備，一、二級(jí)設(shè)備的重要性由用戶自行設(shè)定、 設(shè)備在電池放電至第一級(jí)電壓設(shè)定值時(shí)被切斷；之后電池僅保證二級(jí)設(shè)備用電， 在電池放電到第二級(jí)保護(hù)電壓（電池放電終止電壓）時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)斷開電池。由 此得知，蓄電池組的放電終止電壓決定于二級(jí)設(shè)備的輸入電壓范圍，可按照以下 步驟確定：（1）按照蓄電池組對(duì)二級(jí)設(shè)備的備用時(shí)間（一般為10h），查出電池放電 允許最低電壓（一般為1.85/只，-44.4/組）。（2）根據(jù)二級(jí)設(shè)備的輸入電壓范圍核定直流放電回路全程壓降，若壓降大 小能夠滿足電纜選擇要求，即可確定電池放電終止電壓；否則，應(yīng)適當(dāng)提高電池 放電終止電壓來保證全程壓降需求

8、。（3）按照蓄電池組對(duì)二級(jí)設(shè)備的備用時(shí)間，即電池放電時(shí)間，查出電池放 電允許最低電壓，一般當(dāng)備用時(shí)間大于10h，電池放電允許最低電壓應(yīng)不小于 1.85/只，而且隨著備用時(shí)間的增加，該電壓值也不斷升高，應(yīng)以電池廠家提供的 數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。（4）由于電池放電時(shí)間較長，允許最低電壓值較高，因此一般均能滿足直 流放電回路全程壓降要求，即可設(shè)置電池放電終止電壓為放電允許最低電壓值。3、高壓告警點(diǎn)和低壓告警點(diǎn)設(shè)置3.1高壓告警點(diǎn)設(shè)置：高壓告警點(diǎn)主要依據(jù)是電池均充電壓值和通信設(shè)備輸入電壓上限值兩個(gè)數(shù)據(jù) 來設(shè)置。在滿足通信設(shè)備輸入電壓要求的前提下，盡量保證電池的最佳均充工作 電壓。根據(jù)通信局（站）電源系統(tǒng)總技術(shù)要求

9、規(guī)定，蓄電池均充電壓為2.25- 2.35V/只，即54-56.4V/組；蓄電池浮充電壓為2.20-2.25V/只，即52.8-54V/組。通 信設(shè)備輸入電壓上限值一般不小于57V，分以下兩種情況設(shè)置：當(dāng)蓄電池組需要均充時(shí)，根據(jù)所選電池的均充電壓范圍上限值加上 0.24-0.48V/組(0.01-0.02/只)作為高壓告警點(diǎn)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，高壓告警點(diǎn)應(yīng)比通信 設(shè)備輸入電壓上限值小0.03V以上。當(dāng)蓄電池組無需均充時(shí)，根據(jù)所選電池的浮充電壓范圍上限值加上 0.24-0.48V/組(0.01-0.02/只)作為高壓告警點(diǎn)。3.2低壓告警點(diǎn)設(shè)置低壓告警點(diǎn)主要依據(jù)蓄電池組放電終止電壓來設(shè)置，目的是在蓄電池

10、組從直 流供電系統(tǒng)中斷開之前，通知維護(hù)人員采取措施，避免通信突然中斷造成巨大損 失。但是低壓告警點(diǎn)究竟選在哪里比較合適呢？由于電池在放電到終止電壓前各 條放電曲線斜率不同，在工程設(shè)計(jì)中要依據(jù)實(shí)際負(fù)荷大小計(jì)算電池放電時(shí)間，再 查相應(yīng)的電池放電曲線確定。下面舉例說明低壓告警點(diǎn)的設(shè)置。假設(shè)要對(duì)一套直流系統(tǒng)設(shè)置低壓告警點(diǎn)，要求直流系統(tǒng)在斷電前10min告警， 電池放電時(shí)間為3h，已知放電終止電壓為1.8V/只，通過放電試驗(yàn)，電池3h放電 曲線上查出在電池電壓下降到1.8V的前10min，單體電池電壓為1.85V左右，因 此直流系統(tǒng)低壓告警點(diǎn)宜設(shè)置在44.4V左右。綜上所述，在通信電源工程設(shè)計(jì)中，要正確設(shè)置-48V直流供電系統(tǒng)的各項(xiàng)參 數(shù)，必須考慮通信設(shè)備輸入電壓范圍、蓄電池組放電時(shí)間和放電特性、直流供