直流电源系统中的电压设置方案

直流电源系统中的电压设置方案
摘要：电力通信系统的可靠性依赖于厂、站内通信设备的可靠性，而厂、站内
通信设备的可靠性在很大程度上依赖于通信电源的可靠性。

我国通信设备基础电
压为-48V，电力系统厂、站内大部分通信设备采用-48V直流电源供电。

正常状态下，市电交流电经整流器整流后与蓄电池组并联对通信设备供电，
蓄电池组处于浮充状态；一旦交流电中断，由蓄电池组放电供通信设备用电。

由
此可见，蓄电池组是保证通信电源不间断供电的最后一道防线，起着保障通信网
络安全运行的重要作用。

蓄电池组的主要运行参数是端电压，端电压的高低和稳
定性又主要取决于开关电源系统对电池的浮充电压和均充电压，以及放电终止电
压的设置。

在通信电源工程设计中，直流供电系统电压参数设置是一项必不可少的内容，包括蓄电池组的浮充电压、均充电压、放电终止电压、高压告警点和低压告警点
５个参数。

1、电压设置的基本原则
1.1 主要概念
（１）在对开关电源系统设置蓄电池组的电压参数时，主要根据相关电池厂
家的说明书，在满足不超过通信设备的电压输入范围情况下，设置均充电压和浮
充电压，使蓄电池组达到最佳运行状态。

（２）电池放电终止电压：要保证-48V蓄电池组长期稳定地为通信设备提供
备用电源，需要在开关电源系统上设置最低电池电压，当蓄电池组端电压达到该
值时，自动将电池组从直流供电系统中断开。

设置放电终止电压的目的有两个，
一是保证电池的正常使用，不损坏；二是保证输入电压不超出通信设备的允许范围，使通信设备能够正常运行。

（３）低压告警点：在达到电池放电终止电压之前，设置电压预告警值，达
到该值时，设备自动发出声光告警，提醒维护人员采取相应措施，预防由于供电
系统发生故障而导致通信中断或电池损坏。

（４）高压告警点：在电池电压达到最大允许值之前，设置开关电源系统上
的电压预告警值，达到该值时，设备自动发出声光告警，提醒维护人员采取相应
措施，预防由于供电系统发生故障而导致通信中断或电池损坏。

1.2 基本原则
设置蓄电池组的放电终止电压、高压告警点和低压告警点时，主要遵循如下
四个基本原则：
（１）根据放电时间在电池放电曲线图中查出单体电池放电时可达到的最低
电压，计算出蓄电池组可达到的最低电压，放电终止电压应不低于该电压值。

（２）应保证蓄电池组放电终止电压减去放电回路全程压降所得到的电压值，不低于通信设备输入电压范围的下限值。

该段电压降是由电池连接条、直流配电
设备和各段直流电缆上的压降构成的。

（３）蓄电池组的放电终止电压确定后，根据放电时间查电池放电曲线图，
确定低压告警点。

（４）综合考虑通信设备直流输入电压范围上限和蓄电池组均充电压两个因素，确定高压告警点。

2、电池放电终止电压设置方案
设置电池放电终止电压时，首先要了解通信设备的输入电压范围，再根据电
池放电时间在放电特性曲线图中查出蓄电池组允许的电压最低值。

若该电压值减去放电回路全程压降不低于通信设备输入电压范围的下限，即可作为蓄电池组的放电终止电压；否则，应根据计算结果适当提高该电压值，使蓄电池组的放电终止电压满足上述要求。

然而，在上述第二种情况下，蓄电池组没有放出全部设计容量，以牺牲电池容量为代价来满足通信设备输入电压范围要求，缩短了电池的备用时间。

在设计中可通过提高蓄电池组容量来解决这个矛盾。

2.1 一般电力系统厂、站电池放电终止电压设置方案：
一般电力系统厂、站通常有载波、交换、光传输、微波等多种通信设备共用一套直流供电系统，各通信设备的输入电压范围不同，按照以下步骤进行电池放电终止电压设置：
（１）了解各通信设备的输入电压要求，以最窄的电压上下限值作为通信系统的输入电压范围要求。

（２）按照蓄电池组对通信设备的备用时间（一般为1-3h），即电池放电时间，查出电池放电允许最低电压值（一般为1.8 V/只43.2V/组）。

（３）根据通信系统的输入电压范围核定直流放电回路全程压降，若压降大小能够满足电缆选择要求，则设置电池放电终止电压为放电允许最低电压值；否则，应适当提高电池放电允许最低电压值作为终止电压来保证全程压降需求。

在大部分情况下，不同的通信设备是由不同厂家提供的，输入电压范围也不相同。

那么，蓄电池组的放电终止电压如何设置呢？是不是采用常规方法对不同电压范围进行比较，按照最窄的电压范围进行设计呢？
我们先来分析一下电池放电时的工作过程。

目前很多开关电源系统具有两级电压切断装置，即分一级、二级设备，一、二级设备的重要性由用户自行设定、设备在电池放电至第一级电压设定值时被切断；之后电池仅保证二级设备用电，在电池放电到第二级保护电压（电池放电终止电压）时，系统自动断开电池。

由此得知，蓄电池组的放电终止电压决定于二级设备的输入电压范围，可按照以下步骤确定：
（１）按照蓄电池组对二级设备的备用时间（一般为10h），查出电池放电允许最低电压（一般为1.85/只，-44.4/组）。

（２）根据二级设备的输入电压范围核定直流放电回路全程压降，若压降大小能够满足电缆选择要求，即可确定电池放电终止电压；否则，应适当提高电池放电终止电压来保证全程压降需求。

（３）按照蓄电池组对二级设备的备用时间，即电池放电时间，查出电池放电允许最低电压，一般当备用时间大于10h，电池放电允许最低电压应不小于1.85/只，而且随着备用时间的增加，该电压值也不断升高，应以电池厂家提供的数据为准。

（４）由于电池放电时间较长，允许最低电压值较高，因此一般均能满足直流放电回路全程压降要求，即可设置电池放电终止电压为放电允许最低电压值。

３、高压告警点和低压告警点设置
3.1 高压告警点设置：
高压告警点主要依据是电池均充电压值和通信设备输入电压上限值两个数据来设置。

在满足通信设备输入电压要求的前提下，尽量保证电池的最佳均充工作电压。

根据《通信局（站）电源系统总技术要求》规定，蓄电池均充电压为2.25-2.35V/只，即54-56.4V/组；蓄电池浮充电压为2.20-2.25V/只，即52.8-54V/组。

通
信设备输入电压上限值一般不小于57V，分以下两种情况设置：
（１）当蓄电池组需要均充时，根据所选电池的均充电压范围上限值加上
0.24-0.48V/组（0.01-0.02/只）作为高压告警点。

根据经验，高压告警点应比通信
设备输入电压上限值小0.03V以上。

（２）当蓄电池组无需均充时，根据所选电池的浮充电压范围上限值加上
0.24-0.48V/组（0.01-0.02/只）作为高压告警点。

3.2 低压告警点设置
低压告警点主要依据蓄电池组放电终止电压来设置，目的是在蓄电池组从直
流供电系统中断开之前，通知维护人员采取措施，避免通信突然中断造成巨大损失。

但是低压告警点究竟选在哪里比较合适呢？由于电池在放电到终止电压前各
条放电曲线斜率不同，在工程设计中要依据实际负荷大小计算电池放电时间，再
查相应的电池放电曲线确定。

下面举例说明低压告警点的设置。

假设要对一套直流系统设置低压告警点，要求直流系统在断电前10min告警，电池放电时间为3h，已知放电终止电压为1.8V/只，通过放电试验，电池3h放电
曲线上查出在电池电压下降到1.8V的前10min，单体电池电压为1.85V左右，因
此直流系统低压告警点宜设置在44.4V左右。

综上所述，在通信电源工程设计中，要正确设置-48V直流供电系统的各项参数，必须考虑通信设备输入电压范围、蓄电池组放电时间和放电特性、直流供电
系统运行方式等多方面内容，具体问题，具体分析，才能得出正确结论。

有一点需要说明，设计中的各项直流供电系统参数，都是根据理论数据算出
来的，而通信设备实际负荷和理论负荷、电池的实际放电特性和说明书上的放电
曲线不可能完全一致。

因此在实际运行中维护人员还要根据运行情况对这些初始
参数进行调整，使供电系统运行在最佳状态。