通信电源系统对零线故障 防范及电网适应性 任长宁马宣 （北京通力环电气股份有限公司 １０００２０） 通信电源系统是通信设备动力供应环节的关口设备， 由于电力输配电网络的各种故障、事故造成的交流电的品 质下降，原则上都需要由通信电源系统予以隔离，以确保 后级设备的供电稳定及安全。而在电源系统中的整流单元 又是“心脏”的“心脏”，它的性能直接影响整个通信网络的 正常运行。 我国幅员辽阔，地理、气候差别迥异，电网由于自然条 件、负载分布、电力传输和人为因素等原因，其品质与国外 尤其是发达国家电网相比有较大差距，这就要求在我国， 特别是在广大农村和边远地区运行的通信电源系统，对电 压波动、电力事故、谐波成分等方面的适应性要远高于国 外相同用途的电源系统。相对固定有线通信而言，移动通 Ｗ Ｖ Ｕ——…一相电压 线电压 图ｌ三相四线制的电压向量示意 ＵｖＷ和 ｖ ３个线电压组成一个正三角形，形成线电压 （３８０ Ｖ）＝√３相电压（２２０ Ｖ）的关系。大多数电压异常，如过 压、欠压和失压等均能在向量图中显示，基本都是由零线 虚接、零点漂移、零线掉电和零线对火线短路等零线问题 而产生的。 （１）交流过压和欠压的形成及不利影响 一信行业中多为无人值守基站，受电网的影响更为突出。如 何使通信电源系统更好地适应电网的不利条件，成为通信 电源厂商投入力量研发的重要课题之一。 在此着重介绍通力环公司的电源产品在三相无零线 技术和交流系统保护技术方面的实践成果。 方面，当出现零线虚接或零线截面积选择不当（零 线过细或电缆阻值过大），同时各相所带负载又不平衡时， 就会因中性线电流过大而导致零点漂移。如果通信电源系 统中的整流器为单相（２２０ Ｖ）供电，则所有整流器均处于 异常电压下工作，这就成为系统故障的潜在隐患。而且这 种情况完全是随机的、无法预料的、不能预先采取措施的， ｌ采用三相无零线技术的原因及优点 我国的低压配电系统通常采用三相四线制输电，即由 ３根相线（火线）和１根零线（中性线）组成２２０ Ｖ／３８０ Ｖ系 统输送电力。三相四线制的电压向量示意如图１所示。 在无人值守时也无法及时采取补救措施。 另一方面，由于电源系统中均采用多模块‘‘Ⅳ＋１”热备 份工作方式（以期提高系统工作的可靠性），当使用单相 （２２０ Ｖ）模块时，如果模块数量不是３的整倍数，即便采用 系统（机柜）内部分相，也无法保证各相所带负载相同，因 的电气隔离可以极大提高系统的供电品质。武汉洲际通信 电源集团为满足通信产业发展对高可靠、不问断和优质供 电的要求，充分考虑到国内及其他国家和地区电力环境较 差的现状，采用在线式双变换、输入／输出超隔离拓扑设 Ｉｊ０。、Ｉｊ０ｖ和１．ｂｗ ３个相电压（相角各相差１２０￣）及Ｕ 、 只受ＵＰＳ设备本身的影响，ＵＰＳ设备正常工作状态下的漏 电流较固定，且数值较小；负载网络漏电流被超隔离变压 器阻断。因此，配电系统可实现对于漏电流的可靠保护。 ４小结 从上述分析可知，在市电供配电、电力变换和负载设 备所构成的电力网络中，实现市电与负载设备用电网之间 计，生产出ＤＸＳ０３系列大功率ｕＰｓ（２０～３２０ ｋＶＡ）产品，有 效地解决了上述一般非隔离设计ｕＰｓ产品所面临的实际 应用问题。 口 而愈发加重中性线电流，系统町靠性反而降低。 （２） 棚整流器对交流电适应的局限性 除上述提及的单相整流器在电网异常时所受不利影响 外，由于其本身电路设计方面的特点，也了对电网事故 的适宜能力。 相整流器输入级的设计原理如图２所示。 功 去 塞因数 ± Ｌ 功 塞 校正电 Ｔ Ｔ 转 换 电 路 路 图２单相整流器输入级的设计原理 厂商在考虑一般使用条件和成本后，通常使用耐压 ４５０ ｖ的电解电容作滤波用，据此可计算出允许交流输入 电压的最大有效值为３ｌ８．２ Ｖ．当电压超过此值时，电容将 永久损坏： 正是由于电路结构的原因，“零线开路”和“零火短路” 这两种电网事故，都会对单相整流器带来致命的影响。目 前国内单相整流器的交流电压（有效值）的适应范围已达 到９０～３００ｖ，在一般使用环境下可以说绰绰有余，但发生 上述电网故障时就为力厂。 由图ｌ可知，零线开路时，相电压ｕ１ 、Ｕ０ｖ和Ｕ０ 由 于失去了参考点而消失，对于只使用单相供电的系统，整 流器将停止工作。埘于三相供电的系统，由于系统内部配 线完好，负载间的零线（实际已与电网零线脱离）仍然存 在，负载形成并联关系后串接人线电压（３８０ｖ），由于阻 抗无法预计且随时变化（尤其整流器输入级是动态负 载），整流器实际输入电压已无法保证在允许范围内，极 易造成整流器损坏，同时影响其他负载的工作，造成更严 重的故障。 零线与火线短路时，三相电压中的两相由２２０ｖ升为 ３８０ｖ，一相变为ｏｖ。显然，３８０ｖ已远远超出３ｌ８．２Ｖ的最 高输入电压，接于相应相线的整流器必然损坏，正常整流 器由于失去输入电压，同样不能输出，最终使整个系统停 止工作。 （３）采用三相无零线整流技术的优点 三相无零线整流电路原理示意如图３所示。 ①工作稳定。从图ｌ中可知，无论零点如何漂移（相 电压如何变化），由于发电机的绕组关系恒定，３个线电压 始终保持不变，三相整流器的交流输入相对稳定，进而使 整个电源系统工作稳定。 ②不对电网造成不利影响。由于直接使用线电压 （３８ｏｖ）整流，不存在中性线电流．因此可彻底消除零线虚 功 去 一 —。 一 蛊 Ｌ Ｌ 因 功 Ｕ Ｖ 数 蛊 转 ｗ 校 Ｌ Ｚ Ｚ 电 正 换 电 路 路 图３ ＝三相无零线整流电路原理示意 接、零点漂移、零线掉电和零线对火线短路等故障的影 响。每个整流器都为三相供电，无论系统（机架）中有几个 整流模块，均不会对电网造成三相不平衡。 ③可靠性提高。三相３８０ Ｖ电压直接整流后得到的 脉动直流较单相整流电压更高，纹波更小。根据Ｐ＝Ｕ× Ｊ．在相同输出功率的条件下，功率转换级电流较单相整 流小，使得功率器件的电流应力有所降低，可靠性提 高。 ④性能价格比提高。由于３８０ Ｖ交流峰值电压为 ５３７．４ Ｖ，要求滤波电容的耐压也要相应提高。将两只耐压 ４００ Ｖ的电容串联，即可达到耐压８００ Ｖ的效果，如根据此 值折合为交流输入有效值为５６５．８ Ｖ，而实际中的３８０ Ｖ 在工频（５０ Ｈｚ）状态决不可能出现高于５００ Ｖ的情况，安全 系数比单卡日整流电路高得多。另外，耐压４００ Ｖ的电容较 耐压４５０ Ｖ的电容，成本可减少２５％，提高了通信电源的 性能价格比。 ⑤可长期缺相工作。当交流电意外掉一个相线电压 时，从图３中可知，三相全桥（６只二极管工作）整流将自然 形成３８０Ｖ输入的“单相”全桥（４只二极管工作）整流．因 此不会影响电源系统对负载的正常供电。当两相线电压均 无时，整流器自然保护，不会使已发生故障的电网进一步 恶化，减少财产损失。 三相无零线技术主要利用三相四线制配电的特点， 扬长避短，提高了电源系统的工作稳定性。虽然理论和实 践都证明了，此技术的有效性和实用性，但实际情况是复 杂的，单纯使用一项措施很难避免所有异常情况的发 生。 ２ ３个线电压同时出现过压、欠压情况的 分析及对策 ３８０ Ｖ的线电压是相对稳定的，３个线电压之间如果 不是由于发电机绕组和电力变压器绕组出现问题，其差 异可忽略不计，那么３８０ Ｖ的线电压就真的没有大范围 整体波动的可能吗？答案是否定的。问题就出在输电线路 和电力变压器上，尤以农网环境下使用的设备表现得更 为突出。 ・线损造成欠压。农网使用的输电线缆和变压器容量 较小，遇农忙季节用电量增加，线损积增，使３８０Ｖ线电压 整体下降，有时甚至低于２８０ Ｖ。 ・多挡位电力变压器造成过压．．为补偿线损造成的电 网欠压，某些农网变压器设计为多挡位，即除正常１０ ｋｖ 变３８０ Ｖ外，还特别增加５００ Ｖ低压绕组，在线损严重时进 行人为转换，使终端设备电压接近３８０ Ｖ正常值。但农忙 季节过后，如未及时将变压器调回３８０ Ｖ输出，则电网电 压将接近５０ｏＶ。 为适应这种使用环境，通力环公司的电源系统的整流 器在使用三相无零线技术的基础上又设计了３８０（１± ３０％）（２６６—４９４Ｖ）波动适应度，以确保工作稳定和输出指 标正常，整个电源系统的可用性进一步提高。同时，随着国 家对农网改造的进行，类似情况也将逐渐好转。 ３系统交流保护的应用 三相无零线设计固然有如此多的优点，但由于使用环 境的（例如现场只能提供１路２２０Ｖ电源），仍不能完 全替代单相整流器系统。为此，通力环公司在推荐三相整 流器的同时也为用户提供高品质单相整流器系统，除加强 整流器本身的电压适应能力外，还特别设计了系统级交流 检测及断电保护装置．实时检测电网，尤其时刻观察零线 状态，以确保系统安全。 要实现交流断电保护（或称硬关断保护），使用交流接 触器是最简便有效的方法。常规交流接触器的驱动线圈电 压适应范围只有２２０ Ｖ（±１０％～±１５％），少数能达到 ±２０％。因为电压工作范围宽，成本就高，从成本控制考虑 不适合大批量使用。交流接触器在驱动电压欠压工作时， 其吸合线圈极易烧毁，反而造成系统故障。因此，解决吸合 线圈的驱动问题，成为是否能实现可靠保护的关键。 经认真分析交流接触器的工作原理和电气特点，通 力环公司巧妙地采用了“直流电驱动常规交流接触器”的 方法，通过对驱动电路的精心设计，实现直流高电压瞬间 吸合．直流低电压长期维持．达到了交流接触器响应快、 功耗小、成本低和性价比高的要求。通过增加交流系统级 硬关断保护，有效地弥补了单相整流器电压适应方面尤 其是防止过压方面的不足，单相系统的可靠性被有效提 升。 当然，交流电网中并不是仅存在过压、欠压、失压、失 衡、跌落和零线故障等低频缓变故障，而且还存在尖峰、浪 涌和谐波等高频瞬变危害，上述方法对前者防范十分有 效．对于后者则需采取其他相应措施。因此，通信电源系统 埘电网适应性的提高是一项综合工程。 口 上海贝尔中标浙江电信窖服系统 上海贝尔一举中标浙江省电信１０００号客户服 务系统。该系统的建设将涉及浙江全省范围内杭 州、宁波、温州、湖州、金华、台州、衙州、舟山．丽 水、嘉兴和绍兴ｌ１个地市。项目完成后，将全面提 高浙江电信服务质量和服务水平，提高市话效益， 从而塑造浙江电信全新的服务形象。 本次浙江电信１０００号客户服务系统建设中采 用的上海贝尔Ｇｅｎｅｓｙｓ是一套开放的、高延展性且 符合标准的平台，不仅能与各品牌的软硬件相兼 容，其本身还提供一套完整的接触中心解决方案， 从计算机电话集成（ＣＴＩ）到智能路由或互联网接触 中心功能～应俱全。除能管理各种形式的客户接 触方式，如Ｅ—ｍａｉｌ、网上聊天、Ｖｏ［Ｐ、传统电话等． 并且发挥“来电零等候，去电无障碍”之功能外， Ｇｅｎｅｓｙｓ亦开发出一系列协助呼叫中心管理者进行 有效管理的分析报表、人力资源管理及工作排班 等应用工具。 ＩＬＯＧ Ｊ，ｌ ｏ３．０为中国网络运营商 提供网络状况监控功能 ￣， 近日，全球软件组件供应商ＩＬ０ＧＡ推出［ＬＯＧ Ｊ ３．０ Ｊａｖａ用户界面软件套件，这个新版本产品 能为通信服务供应商提供实时网络监控功能。 ＩＩＤＧ Ｊ１∞３．０可以协助网络运营商管理复 杂、性质不同的网络，使网络服务变得容易。［Ｉ．ＯＧ Ｊ１１（ ３．０是首个通信用户显示工具，专门为自动 化、实时及高度反映实况的网络及服务状况显示 功能而设计；同时与管理对象直接连接，使服务具 有连贯性，并迅速地解决问题，提高服务质蛩与可 靠性。 ［ＬＯＧ Ｊ ３．０拥有一系列预先构架、指定程 序的 配件，例如高度交互报表、树、网络及设备观 ｛ 测器 ，这些配件可以提供技术数据、网络表现．传； 输模 式及客户服务等信息，所以可以埘网络进行 全方 位的监控。 新产品的另一个重要特点是可以自动把后端 信息 连接并提供给运营商参考。 ｌ … 一 一… ．一 …… ～ ｉ
