分散供电的电源系统设计

高频开关整流器和阀控式铅酸蓄电池的出现使通信电源系统采用分散式供电方式成为可能。

（一）系统组成

分散供电方式供电系统采用分散供电方式时，交流部分仍采用集中供电方式，其组成与集中供电方式相同。但将直流供电系统的电源设备（整流器、蓄电池组、交直流配电屏）移至通信机房内，依据通信系统的具体情况有多种分设方法，可以分楼层设置，也可分机房设置，甚至可以根据通信设备分组设置。阀控式免维护铅酸蓄电池组可设置单独的电池室，也可与通信设备放在同一机房内。显然，对于分散供电方式的电源系统而言，电力室成为单纯交流配电的部分，直流部分的电源设备化整为零，在各个分设的直流供电系统中，每个系统配置的蓄电池组容量都较小。

（二）系统特点

分散供电方式将所保障通信系统中的设备分为几部分，每一部分都由容量合适的电源设备供电，不仅能充分发挥电源设备的性能，而且还能大大减小因电源设备故障造成的不利影响。因此在条件许可时，新建或改造通信局站电源系统时应优先考虑采用分散供电方式的可行性。

分散供电方式的主要特点如下。

1.供电可靠性高

采用分散供电方式，将规模很大的电源系统变为分散的、有并联冗余的多个小电源系统，单个系统即使发生严重故障（如电池端头或主配电单元发生短路，或电池组中出现故障电池等），其影响的层面仅局限于其保障的设备范围，而不会像集中供电方式那样，引起对变换设备供电的整个电源中断。只有在各个小系统全部发生故障时，系统才会瘫痪，事故影响范围的缩小，相当于提高了供电系统的可靠性。

2.经济效益好

据有关统计表明，若将采用集中供电方式时各种容量局（站）的耗能或占地面积定为100%，则采用分散供电时相应容量等级局（站）的耗能或占地面积会有较大幅度减少，见表1-1。

表1-1　分散供电时各种容量等级局（站）的耗能或占地面积

分散供电量的优点是节能。采用分散供电系统后，蓄电池与通信设备之间的距离将大为缩短，直流供电系统的线路损耗将随之大幅度减小。同时从电力室到各通信机房采用高电压交流市电供电，从配电电力室到机房的传输线上，原先传输的直流大电流，现在变为传输380V的交流，线路损耗自然很小，因此采用分散供电系统可以大大提高系统馈线的送电效率。计算表明，在传输相同功率的情况下，380V交流电流要比48V的直流电流小得多，在传输线上因压降造成的功率损耗只有集中供电方式的1/64～1/49。

3.能合理配置电源设备

实施分散供电方式设计，电源设备可以与通信设备同时计划与安装，不需要为计划中的负荷扩容量增加电源设备数量，可以有效降低系统建设成本。更重要的是，分散供电方式系统中，各电源设备仅对特定的负荷配电，可以针对该负荷的供电需求合理地配置电源设备的性能指标，使通信用电更为经济高效。

需要注意的是，和传统集中供电方式不同，实施分散供电方式的先决条件较多，对市电供电的可靠性、设备电磁兼容性、设备技术性能以及维护人员技术水平均有较高要求，也带来了一些新的维护和管理问题，必须引起业内人士的高度关注。(www.xing528.com)

（三）系统形式

分散供电主要有半分散供电方式、全分散供电方式及分布式供电方式这3种方式。

1.半分散供电方式

半分散供电有两种实现方式：（1）将直流供电系统的电源设备搬到通信机房内，为本机房的各种通信设备供电；（2）将电源设备在机房中再分成若干小的独立电源系统，每一个小电源系统包含相应的整流模块和蓄电池组，并向本机房部分通信设备供电。这两种情况都是把整流设备与蓄电池组以及相应配电单元等设备安装在同一房间（通信机房或邻近房间），故称为半分散供电方式。

半分散式电源设备的电源机柜包含整流模块和交直流配电单元及保护装置，柜中直流配电单元用于将直流电源分配到每行通信模块系统的最末端。显然，在分散供电方式中，由于电源设备与通信设备间的馈电线路很短，因而可以使用较小线径的馈电线缆。

2.全分散供电方式

全分散供电方式电源系统中，每行通信设备的机架内都装设了一个小的基础电源系统（包含完整的整流模块、交流和直流配电单元和蓄电池组等），构成完全独立的直流供电系统。

3.分布式供电方式

随着通信系统可用度的提高，需要采用具有更高可靠性的供电方式，分布式供电方式则成了新供电方式的首选。分布式供电实际上是分散供电的进一步发展，它在每块线路板上都有一个小电源供电，电源的功率较小，发热量低，而且电源的发热最是平均散布在设备的机箱内，散热容易，散热效果好，因而电源的高温工作状态更为稳定可靠；同时由于电源的分散度进一步增加，电源自身故障所影响的范亦愈小，系统可靠性相应就愈高。

事实上，采用分布式供电结构是通信供电在直流配电环节必然的发展趋势。

首先，随着新一代线性电路及逻辑电路的出现，通信系统板上工作电压越来越低。就目前的情况来看，12V及5V电路的使用开始减少，而3.3V和2.5V电路的使用则明显开始增加，在这种趋势下，因直流线路阻抗产生的配电电压损失，在低工作电压系统中将变得更为明显和难以克服，只有采用分布式供电结构才能有效解决上述难题，因为DC/DC电源分散度越高，工作电流越低，线路馈电压降也就越低，也就能满足低压应用的需要了。

其次，通信系统电路中某些元件的工作方式对供电质量也提出了更高要求。例如高速微处理器，当由休眠状态转入正常工作状态时，其负载电流的变化速度可高达l000A/μs，这样高速的电流变化要求DC/DC电源最好就放置于最接近元件的位置上，缩短电源到负载的距离，以减小配电电线的寄生电感在负载电流高速变化时所导致的电压波动，最理想的做法当然是在每块线路板上都采用一个独立的电源进行供电。

此外，由于通信发展速度非常快，为了能够跟上发展的速度，一个好的通信系统，在设计之初，就必须要考虑到它今后的扩充性，而将线路板的密度提高是一种非常简便的扩充性，而将线路板的密度提高是一种非常简便的扩充方式。在这种思路下，供电方式的选择也尤为重要。

显然，采用分布式供电结构将使相应的通信系统具有优良的扩充性。

通信电源的供电方式从集中向分布式转变是一种必然趋势，在欧美日等发达进国家，通信系统采用分布式供电已经比较普遍。相比之下，国产通信设备供电方式的改变还受到一些技术条件和设计理念的制约，发展步伐相对缓慢。