高压直流电源远程供电技术.pptx

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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1234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l运营商重组，3G牌照发放，掀起了新一轮网络建设高潮l3G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l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，网元不断向用户侧延

2、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。l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l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。l综合设备接入：广泛应用于固网的综合接入远端设备、EPON系统的ONU、W

3、LAN等低功耗设备、场景的供电。目 录1234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近端设备 远端设备交流开关电源升压设备直流配电通信负载电源适配高压直流高压直流远供示意图l 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l 高压直流远供技术=HVDC电源+远程输电 l 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

4、中监控的效果。远程供电系统的实现框图直流远程供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

5、地悬浮隔离，输出直流-48Vdc电压。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供电组

6、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覆盖住宅小区EPON ONU覆盖直流远程供电

7、应用场景各应用场景组网说明:p 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；p 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；p 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；p 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；p 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远端电源适配器设备进行电压转换

8、。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，建设维护量市电引入油机发电集中分布式供电 减少市电停电后的油机发电站点 降低发电成本 供电效率供电稳定性投资效益供电安全性解决小型UPS效率低、寿命短、故障率高等问题输出效率有明显优势降低室外型基站建设成本远供技术+复合光缆 应用于室外基站、综合设备接入等项目节约管孔资源降低施工费用 不受外电干扰没有输入电压浪涌波没有频繁加断电冲击交流电对人体的损害作用比直流电大 安全电流值交流为10mA，直流为50mA 技术优势直流远供与交流远供的线损测试比较受电类型输出电压输出电流输入电压输入

9、电流压降V损耗W交流 280 5 261.3 4.75 18.7 158.825直流 280 5 263.5 5 16.5 82.5受电类型输出电压输出电流输入电压输入电流压降V损耗W交流 220 5.28 203 5.07 17132.39直流 280 4.18 266 4.18 14 58.52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l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。远端恒功率的情况下直流与交流远供的线损测试比较输出同功率的情况下直流与交流远供的线损测试比较

10、远端同功率比较项目 交流输入 直流输入近端输入电压 220V 280.02V近端输入功率 884W 800.5W线路环阻 200M 200M远端输出功率 730W 730W功率损耗 184W 69.5W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逆变设备与直流远供设备比较项目 某主流厂逆变器 民用逆变器 直流升压设备设备输入电压 50.9V 51.0V 50.9V设备输入电流 21.3A 10.95A 24.55A设备输出电压 221.2V 216.5V 280.1V设备输出电流 4.01A 2.04A 4.00A效率

11、81.80%79.10%89.60%总谐波分量 4.20%16.90%0%直流远供与交流远供的供电效率测试比较直流远供与48V远供的比较馈电效率 供电可靠性 安全性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

12、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，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。l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1234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

13、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：15

14、m应在末端通信设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模块配置按照“N+1”备份的原则，确定局端设备的功率模块等相关配置局端、远端电源模块数量最小不应少于2个。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=IRloop+URUL局端输出电压，UL=280V或140V、48VI环路电流Rloop=R

15、loop1+Rloop2线路环阻UR远端电压，未知3)UR2-ULUR+PRRloop=0PR远端功率4)Rloop铜=18/A(mm2)L(km)2/0.85铜电阻率为0.01752/mRloop铝=28/A(mm2)L(km)2/0.85铝电阻率为0.02853/mA为导线截面积L为供电距离供电线路设计要求铜芯电缆、280VDC供电距离铜芯电缆、380VDC供电距离 l 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l 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l 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

16、耗计算l 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线径（mm）功率（W）距离（m）200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800500 0.5 1 1 1.5 2.5 2.5 4 4 41000 0.75 1.5 2.5 2.5 4 4 6 6 61500 1 1.5 4 4 6 6 10 10 102000 1.5 2.5 4 6 10 10 16 16 162500 2.5 4 6 10 10 10 16 16 16线径（mm）功率（W）距离（m）200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 180

17、01000 0.75 1.5 2.5 2.5 4 4 6 6 62000 1 1.5 4 4 6 6 10 10 103000 1.5 2.5 4 6 10 10 16 16 164000 2.5 4 6 10 10 10 16 25 255000 4 6 10 10 16 16 25 25 25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

18、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 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p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p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p要求电缆厂家在外皮醒目加印“直流

19、300V，请注意安全”的字样电缆施工p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 mp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。p考虑到线路维护专业的独立性，建议一般情况下采用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。p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 远供专用电缆导线专

20、用电缆导线接头及外护套接续热可缩套管远供专用电缆电源导线局端 远端ODF至容纤盘机房电源机柜（标准19英寸）至远供设备接线端子机房走线架光纤束管及防护套管复合光缆远供综合机柜至远供设备接线端子 至容纤盘光纤束管、电源导线分歧点专用供电电缆接续示意图 复合光缆接续示意图l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。远供输电线缆、导线及接头光纤及接头复合光缆标准型光缆接头盒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 l直流远供项目是系统工程，对工程实施的全过程应有严格、

21、规范的技术要求l根据直流远供的技术特点，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l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1234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序号 综合对比项目、内容 远程供电方案 交流市电引入供电方案 备注1 市电接入开户费用 无需新开户 开户费用较高特殊情况下交流市电开户费用较高，协调难度较大。2 敷设远供供电线缆需要、可与光缆、电缆同管道（管孔），同杆路、同钢绞

22、线架设不需要直流供电线缆较长，但其不需新建专用杆路，实际投资较低。3 架设市电供电线路 不需要需要新建交流供电专用供电线路等。线路距离较短，但需新建杆路，主要由距离决定投资。4 远供电源设备投资 需要 不需要 投资较低。5 新建48V基础电源仅需远供网点蓄电池组扩容和电源模块扩容需要新建48V基础电源基础电源、蓄电池组等设备投资较大。6 网络集中运维、管理 集中网管监控、和维护集中动环监控、管理和维护7 基础电源资源优化整合实现优化整合、资源共建共享需新建48V基础电源新建基础电源投资较大，资源优化、节约效益显著8 网运维护、管理成本 较低 正常9室外型设备及低功耗设备新建或技术改造供电安全可

23、靠、不需要外电引入、不需配置UPS、施工、维护方便需要外电引入、需配置UPS保障供电、施工量较大，运行成本较高UPS蓄电池组受环境影响较大，使用寿命很短，运行效率较低，故障率较高，丢失较为严重。10 网络设备运行寿命运行稳定、故障率低、使用寿命较长正常 以小灵通基站运营情况为例。直流远供与市电引入供电综合情况比较11网络设备运行安全、稳定安全、稳定、维护工作量较小，管理方便受限于市电供电质量，影响较大减少甚至杜绝因市电、雷电、人为因素等造成的各种设备故障甚至损毁。12城市周边、郊区、农村地区、边远山区及高铁、高速公路等交通沿线新建网点敷设远供直流供电线缆、配置远供电源设备、扩容远供网点基础电源

24、模块、蓄电池组等申请市电开户、架设交流供电线路、新建基础电源、新建蓄电池组等投资差额较大。13市电停电后油机发电开机站点基本不增加需要新增油机发电机组和开机站点增加发电机组投资，增加日常维护量和燃油消耗，增加排放。14 网络设备防雷 安全 正常设备供电采用对地悬浮，供电线缆与光缆同钢绞线架挂，防雷效果好。15远端机房日常维护使用交流电器、工具不方便 正常 可保证机房照明等用电需求。16远端机房空调等附属设备配置不具备 正常配置可保证机房安装使用直流换气扇降温，支持新风节能等设备供电。l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

25、成本低等优势。直流远供设备厂家对比分类 厂家 设备名称 电源类型输入电压范围(VDC/VAC)输出电压(VDC/VAC)输出电流(A)输出功率(W)局端设备金威源 GP9060 室内型-40-60 280380-2400核达中远通 X101 室内型-40-72 190380 7.9 3000宏光星宇 HGX-DCH-300S4000 室内型-40-60 250410-4000远端设备金威源GPE4860 室内型 110400/90280-53.5 1060-GPAD501 室外型 110400/90280-53.5 10-核达中远通X094A 室内型 100400/150290-54 30 1

26、600D344 室外型 200390/150290-54 9.26 500 宏光星宇HGX-DCL-48S3200 室内型 250400/90280-54-3200HGX-DCL-48S400 室外型 250400/90280-54-400各厂家直流远供设备对比表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序号 主要工程项目 远程供电项目 市电引入 简要说明1 交流市电开户费用 1.00 按每个站点5000元新开户估算2 市电引入工程费

27、用 0.20 交流引入配电设备费用等，按普通新建网点估算3 敷设远供直流供电线缆 3.00按2*16mm远供专用铝芯电缆7.2 KM工程综合造价估算：每公里4000元。远供供电线缆与原有光缆、电缆同杆路及钢绞线架挂4 远供电源局端设备 1.40按局端设备配置3个模块（N+1备份）计1200W功耗、双端供电估算5 远供电源远端设备 0.50 按站点1和站点2各设一端远供远端设备计6 远供网点蓄电池组扩容 0.90 按每增加一个站点扩容200AH一组估算7 远供网点电源模块扩容 0.50 按每增加一个远供站点扩容一个30A模块估算8 架设交流引入供电线路 7.20按2*16mm铝芯架空裸线、电力杆

28、路建设，两个网点7.2公里，每公里线路综合造价10000元估算。9 新建UPS（-48V供电）不间断电源 2.60 按两组、24小时不间断供电标准。10 移动网络杆塔建设 0.20 0.58交流供电需H杆型、大平台结构，远供为单杆型、小平台结构。11 新增油机发电机组 0.40 按流动机组每站点2000元费用分摊估算12 估算投资：合计：6.50 11.98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序号 主要工程项目 远程供电方案

29、 交流市电引入方案 简要说明1 远供局端设备 1.40按局端设备配置3个600W模块（N+1备份）计1800W功耗估算2 远供远端设备 0.95按远端设备配置2个30A模块(N+1备份)计1500W功耗估算3 远供供电线缆建设 1.20含材料费、人工费等。按终期设备负载功耗2700W考虑，供电线缆一期工程建设4 固网电源设备扩容 2.25 机房扩容500AH蓄电池一组5 交流市电开户费 8.00 为特殊情况，正常估例约为 3万元左右6 新建-48V基础电源 4.00含系统电源设备费、市电引入工程费、材料费、人工费等7 新建500AH蓄电池组 2.208 油机发电机组 0.40 按新增网点分摊。

30、远供方案可利用原有油机9 总投资额比较 5.80 14.60 正常情况交流市电引入方案总投资应为9.6万元以室内型、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！