深爱是种让人欲罢不能的习惯。
航天事业担负着特殊的国家使命航天通信系统具有专用性和保密性特点特别是较高的时效性要求通信电源的可靠性是航天通信部门首要考虑的问题是通信系统安全运行的重要保证当前航天系统各通信局(站)普遍采用UPS系统作为IT设备的主用电源它克服了因市电中断而导致的系统中断但是UPS自身甚至并机冗余系统的故障导致网络通信事故也时有发生已产生较大的社会影响和相当的经济损失
240V高压直流供电系统(HVDC)作为一项简单可靠的技术减少了电力转换环节提高了供电可靠性和效率受到了业界的广泛关注航天通信部门应积极跟踪电源科技的发展变化关注应用实践中的探索成果将新技术转换为新应用提升航天通信系统的可靠性水平
240V高压直流供电系统的优势
240V高压直流供电系统有着技术成熟可靠性高维护操作简易转换效率高在线扩容简单等优点通信业界一直在探讨采用高压直流系统来代替UPS系统
240V高压直流供电系统具有明显技术优势和价格优势且能在沿用现有的IT设备的前提下推广使用因此得到了各级部门的广泛重视和支持
1系统构成简单
原理架构与传统通信局(站)的−48V直流供电系统完全相同而后者的可用性及可靠性均得到数十年运行的检验因此该系统易于维护对厂商的依赖度降低负载率高且易于扩容运行效率高直流母排是电池组整流器负载的共同汇结点系统可靠性高
2供电配电简便
图为240V高压直流供电系统图
由图中可以看出电池组经熔断器与整流模块输出端在总输出屏构成输出母排系统两路输出(A路和B路)通过列头柜配电来满足双电源服务器的需求而单电源服务器仅使用A路或B路
系统采用2根电缆(正负极)以悬浮方式由电源端向设备端供电全系统机架外壳与楼层等电位体进行电气连接
3系统投资减少
根据中国电信江苏盐城分公司统计数据相对于新建UPS系统采用240V高压直流供电系统可平均节省投资超过40%整个生命周期内平均节省电力20%~30%
HVDC应用的可行性分析
随着电源技术的进步IT设备的电源模块早已采用高频开关电源这样240V高压直流系统供电成为可能
1240V高压直流的可用性
图为IT设备电源模块交流电入口处的等效图
由图中可以看出在传统的工作环境下AB间Ui为标称的220V交流电全桥整流后CD间Uo将获得198~308V的直流电(视负载率大小和有无PFC功率因数校正电路)
市电电压波动将引起整流电压的波动根据GB/T 123252003《电能质量供电电压允许偏差》的规定电压偏差为标称电压的−10%+7%即198~235.4V对应的整流电压Uo为178.2~329.6V可见IT设备CD间工作电压的范围是较宽的
当IT设备直接采用直流供电如A端+B端-Ui为DC270V(浮充电压)时将使得二极管24长期导通另两只13长期截止二极管24等效为导体CD间Uo约为270V的直流电结论是IT设备在AC220V或DC270V条件下完全等效工作
2HVDC各种状态下的输出电压分析
YD/T 23782011《通信用240V直流供电系统》要求系统应采用铅酸蓄电池组并且应具有电池管理能力铅酸蓄电池的特性决定了电池组的电压范围而是否在IT设备的承受范围内是可用性研究的关键因素现以国内某品牌电池为例分析各种状态下的输出电压
1)浮充状态YD/T 23782011《通信用240V直流供电系统》要求240V高压直流电源的输出电压范围是204~288V全程允许最大压降为12V即IT设备的电压承受范围是192~288V常态下该品牌240V蓄电池组的浮充电压为270V满足IT设备的电压要求
2)放电状态当遭遇长时间停电而又无后备手段时蓄电池组放电的终止(保护)电压为222V高于IT设备工作电压下限(204V)的要求当然现代通信局(站)应(都)具有后备电源和快速接续的能力
3)均充状态该品牌240V蓄电池组的均充电压为282V低于IT设备工作电压上限(288V)的要求
由以上的参数分析可以得出结论240V高压直流供电系统各种状态下的输出电压均可满足IT设备的工作需要且有一定的安全裕度
3建立了完善的标准体系
我国相继发布了YDB 0372009《通信用240V直流供电系统技术要求》YD/T 23782011《通信用240V直流供电系统》YD/T 25552013《通信用240V直流供电系统配电设备》YD/T 25562013《通信用240V直流供电系统应用维护技术要求》YD 52102014《240V直流供电系统工程技术规范》等系统性标准为推广240V高压直流供电系统应用逐步替代UPS电源系统奠定了扎实的基础
直流电源的技术指标分为两种:一种是特性指标,包括允许输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等;另一种是质量指标,用来衡量输出直流电压的稳定程度,包括稳压系数(或电压调整率)、输出电阻(或电流调整率)、纹波电压(周围与随机漂移)。1)稳压系数及电压调整率:稳压系数是指在负载……阅读全文 >>
单靠水位高低之差不能维持稳恒的水流,而借助于水泵持续地把水由低处送往高处就能维持一定的水位差而形成稳恒的水流。与此类似,单靠电荷所产生的静电场不能维持稳恒的电流,而借助于直流电源,就可以利用非静电作用(简称为“非静电力”)使正电荷由电位较低的负极处经电源内部返回到电位较高的正极处……阅读全文 >>