中国高等职业技术教育研究会推荐

高 职 高 专 系 列 规 划 教 材

通 信 电 源

刘南平 吉 红 编著

赵连城 主审

西安电子科技大学出版社

2 0 0 5

内 容 简 介

本书共分8章，主要内容包括概述、交流供电系统、直流电源系统、新型独立电源供电设备、

通信电源的监控系统、防雷和接地、通信电源维护技术指标测试和各类电信局(站)的供电系统等。

其中，交流供电系统、直流供电系统、防雷和接地、各类电信局(站)的供电系统是专业人员必备的

基础知识，因此将其作为本教材的基本内容。新型独立电源、通信电源维护技术指标测试是比较新

颖、前沿的技术，学生了解和掌握这些内容可为以后往高层次发展奠定初步的理论和实践基础。

本书文字叙述通俗易懂，既适合高职层次学生使用，又方便工程技术人员自学。

本书配有电子教案，需要者可与出版社联系，免费提供。

图书在版编目（CIP）数据

通信电源／刘南平，吉红编著. —西安：西安电子科技大学出版社，2005.1

（高职高专系列规划教材）

ISBN 7

Ⅰ 通⋯ Ⅱ ①刘⋯ ②吉⋯ Ⅲ 电信设备-电源-高等学校：技术学校-教材 Ⅳ

中国版本图书馆 CIP 数据核字（2004）第 117183 号

策 划 马乐惠

责任编辑 王 瑛 马乐惠

出版发行 西安电子科技大学出版社西安市太白南路 号

电 话 邮 编

经 销 新华书店

印刷单位 陕西光大印务有限责任公司

版 次 年 月第 版 年 月第 次印刷

开 本 毫米× 毫米 印 张

字 数 千字

印 数 ～ 册

定 价 元

---·课

XDUP 1741001-1

***如有印装问题可调换***

本社图书封面为激光防伪覆膜，谨防盗版。

前 言

目前，大多数高职院校都设有电子信息、通信技术等专业，当今的 IT 行业发展日新月

异，新的通信设备、系统层出不穷，其电源系统也随之快速发展。

高等职业教育既属于高等教育，又不同于普通高等教育。它的目标是培养具有足够的

基本理论知识，有较强的动手能力，能适应高难度、高技巧、新技术的应用与操作的技术

和管理人员。与时代同步发展是高职院校的学生必须具备的基本素质，为了使高职院校的

学生了解和掌握本专业的前沿知识，我们编写了《通信电源》一书。考虑到高职院校毕业

生一般是应用型人才的特点，本书在编写中突出以下几点：

(1) 突出高职特色，注重实用性。做到理论知识够用为度，充实实践教学和实际应用知

识的内容。考虑到交流供电系统、直流供电系统、防雷和接地及各类电信局(站)的供电系统

是专业人员所必备的基础知识，故将其作为本教材的基本内容，这样，既符合高职院校学

生的实际情况，又可满足培养目标的要求。

(2) 注重内容的先进性。新型独立电源和通信电源系统的测量是比较新颖、前沿的技术，

高职院校的学生了解和掌握这些内容可为今后往高层次发展奠定初步的理论和实践基础。

(3) 本书文字叙述力求通俗易懂，既适合高职层次学生使用，又方便工程技术人员自学。

本书共 8 章，第 1、3、5、7 章由天津职业大学刘南平老师编写，第 2、4、6、8 章由

天津渤海职业技术学院吉红老师编写，全书由刘南平老师统稿并担任主编。西安铁路职业

技术学院的赵连城老师审阅了全稿，在此表示感谢。

由于作者水平有限，书中难免有不完善之处，恳请读者多提宝贵意见。

编 者

2004 年 10 月

·1·

目 录

第 1 章 概述 ............................................................................................................................................... 1

1.1 通信电源的发展现状及趋势................................................................................................................ 1

1.2 通信电源的配置与测量 ....................................................................................................................... 5

第 2 章 交流供电系统.............................................................................................................................. 8

2.1 交流供电系统的组成........................................................................................................................... 8

2.1.1 交流供电系统的类型.................................................................................................................... 8

2.1.2 市电交流供电系统 ....................................................................................................................... 8

2.1.3 交流供电系统的接地.................................................................................................................... 9

2.2 交流供电的质量指标......................................................................................................................... 13

2.2.1 交流电源供电电压、频率及谐波的质量指标 ............................................................................ 13

2.2.2 电信交流电源供电电压及频率要求 ........................................................................................... 13

2.2.3 交流电源中的干扰电压.............................................................................................................. 14

2.3 高压交流供电系统............................................................................................................................. 14

2.3.1 高压交流供电系统的组成 .......................................................................................................... 14

2.3.2 电信局(站)变电所高压供电系统 ................................................................................................ 15

2.3.3 高压交流供电系统设计考虑 ...................................................................................................... 17

2.3.4 高压供电系统的接线.................................................................................................................. 17

2.4 高压配电设备和变压器的选择.......................................................................................................... 21

2.4.1 高压电器选择的原则.................................................................................................................. 21

2.4.2 高压电器型号及主要参数 .......................................................................................................... 22

2.4.3 变压器的选择............................................................................................................................. 24

2.5 低压交流供电系统............................................................................................................................. 25

2.5.1 低压交流供电系统的组成 .......................................................................................................... 25

2.5.2 电力室交流供电系统.................................................................................................................. 26

2.6 低压电器的选择和配置 ..................................................................................................................... 27

2.6.1 低压电器的选择 ......................................................................................................................... 27

2.6.2 低压电器型号及主要技术参数................................................................................................... 30

2.7 柴油发电机组的交流供电系统.......................................................................................................... 32

2.8 燃气轮发电机组的交流供电系统 ...................................................................................................... 33

2.8.1 燃气轮机的工作原理和结构 ...................................................................................................... 33

2.8.2 燃气轮发电机组系统的组成 ...................................................................................................... 35

·2·

2.9 交流不间断电源供电系统 ................................................................................................................. 38

2.9.1 逆变器的工作原理 ..................................................................................................................... 38

2.9.2 静止型交流不间断电源设备 ...................................................................................................... 39

思考与练习题 ............................................................................................................................................ 40

第 3 章 直流电源系统............................................................................................................................ 41

3.1 直流电源的种类和组成 ..................................................................................................................... 41

3.1.1 直流电源的种类 ......................................................................................................................... 41

3.1.2 直流供电系统的组成.................................................................................................................. 42

3.2 直流电源供电方式............................................................................................................................. 42

3.2.1 整流器供电方式 ......................................................................................................................... 43

3.2.2 整流器、蓄电池组联合供电方式............................................................................................... 43

3.2.3 DC/DC 变换器供电方式............................................................................................................. 44

3.2.4 自然能、蓄电池供电方式 .......................................................................................................... 44

3.2.5 UBS 供电方式 ............................................................................................................................ 45

3.2.6 整流器、燃料电池供电方式 ...................................................................................................... 45

3.2.7 浮充供电系统调压方式.............................................................................................................. 45

3.3 蓄电池 ............................................................................................................................................... 46

3.3.1 蓄电池的构成与工作原理 .......................................................................................................... 46

3.3.2 蓄电池的分类............................................................................................................................. 48

3.4 直流基础电源 .................................................................................................................................... 49

3.4.1 系统启动 .................................................................................................................................... 50

3.4.2 系统操作及参数设定.................................................................................................................. 52

3.4.3 本地或远端监控 ......................................................................................................................... 67

3.4.4 整流模块 .................................................................................................................................... 69

3.4.5 监控模块 .................................................................................................................................... 72

3.4.6 直流对直流转换器 ..................................................................................................................... 74

3.4.7 低电压隔离开关及电路信号侦测............................................................................................... 77

3.4.8 系统异常告警与故障排除 .......................................................................................................... 82

思考与练习题 ............................................................................................................................................ 85

第 4 章 新型独立电源供电设备 .......................................................................................................... 86

4.1 概述 ................................................................................................................................................... 86

4.2 太阳能电池........................................................................................................................................ 86

4.2.1 太阳能电池的原理和性能 .......................................................................................................... 86

4.2.2 太阳电池供电系统 ..................................................................................................................... 90

4.3 风力发电机........................................................................................................................................ 92

4.3.1 风力发电机的构成与原理 .......................................................................................................... 92

4.3.2 风力发电机电源供电系统 .......................................................................................................... 93

·3·

4.4 热电发电机........................................................................................................................................ 93

4.4.1 热电发电机的原理 ..................................................................................................................... 93

4.4.2 热电发电机供电系统.................................................................................................................. 94

4.5 闭环蒸气涡轮发电机......................................................................................................................... 95

4.5.1 闭环蒸气涡轮发电机的工作原理............................................................................................... 95

4.5.2 闭环蒸气涡轮发电机供电系统................................................................................................... 95

4.6 燃料电池............................................................................................................................................ 97

4.6.1 燃料电池的工作原理.................................................................................................................. 97

4.6.2 燃料电池供电系统 ..................................................................................................................... 97

思考与练习题 ............................................................................................................................................ 97

第 5 章 通信电源的监控系统 .............................................................................................................. 99

5.1 通信电源的监控系统概述 ................................................................................................................. 99

5.2 通信电源系统的监控内容 ................................................................................................................101

5.3 监控系统的组成和功能 ....................................................................................................................103

5.3.1 监控系统的组成 ........................................................................................................................103

5.3.2 监控系统的功能及实现.............................................................................................................104

5.4 监控系统的网络连接........................................................................................................................106

5.5 集中监控模块 ...................................................................................................................................107

5.5.1 集中监控模块的功能.................................................................................................................107

5.5.2 集中监控模块的功能结构 .........................................................................................................108

5.6 监控单元...........................................................................................................................................108

5.6.1 整流模块监控单元 ....................................................................................................................108

5.6.2 交流配电柜监控单元.................................................................................................................109

5.6.3 直流配电柜监控单元.................................................................................................................110

5.7 电信局(站)的电视图像监视系统 ......................................................................................................110

5.7.1 电视图像监视系统的组成 .........................................................................................................110

5.7.2 图像监视设备的性能.................................................................................................................111

5.8 通信电源集中监控软件体系结构 .....................................................................................................112

5.9 监控系统实例 ...................................................................................................................................113

5.9.1 大诚动力及环境集中监控系统..................................................................................................113

5.9.2 微波和光缆无人中继站电源和环境集中监控系统....................................................................122

思考与练习题 ...........................................................................................................................................123

第 6 章 防雷和接地 ...............................................................................................................................124

6.1 电源系统中的防雷............................................................................................................................124

6.1.1 雷电的形成................................................................................................................................124

6.1.2 雷电防护基本原理 ....................................................................................................................124

6.1.3 通信电源系统防雷保护原则 .....................................................................................................126

·4·

6.1.4 防雷器 .......................................................................................................................................127

6.1.5 电源系统的过电压保护.............................................................................................................129

6.1.6 交流低压 TN 和 TT 系统内装设电涌保护器(SPD)的要求 ........................................................131

6.1.7 通信电源防雷系统的组成 .........................................................................................................133

6.1.8 通信电源系统防雷保护的主要措施 ..........................................................................................134

6.1.9 寻呼基站防雷设计及运行维护方案 ..........................................................................................136

6.2 电源系统的接地 ...............................................................................................................................138

6.2.1 接地系统的组成与各部分的功能..............................................................................................138

6.2.2 接地的分类................................................................................................................................139

6.2.3 接地系统 ...................................................................................................................................141

6.3 电信局(站)的接地电阻值..................................................................................................................141

6.3.1 我国电信局(站)的接地电阻值...................................................................................................141

6.3.2 国外电信局(站)的接地电阻值...................................................................................................142

6.4 接地系统的电阻和土壤的电阻率 .....................................................................................................143

6.5 人工降低接地电阻............................................................................................................................143

6.6 接地材料的选择及其应用 ................................................................................................................144

6.6.1 接地材料的选择 ........................................................................................................................144

6.6.2 接地材料的应用 ........................................................................................................................144

6.7 接地实例(无线市话基站接地) ..........................................................................................................146

思考与练习题 ...........................................................................................................................................150

第 7 章 通信电源维护技术指标测试 ................................................................................................151

7.1 通信电源系统技术指标的测量.........................................................................................................151

7.2 电源设备维护技术指标的测试方法 .................................................................................................158

7.2.1 交流稳压器................................................................................................................................158

7.2.2 整流设备 ...................................................................................................................................159

7.2.3 直流—直流变换设备.................................................................................................................163

7.2.4 通信用逆变设备 ........................................................................................................................165

7.2.5 交流不间断电源(UPS)...............................................................................................................167

7.2.6 蓄电池 .......................................................................................................................................168

7.2.7 发电机组 ...................................................................................................................................170

7.3 地网接地电阻的测量........................................................................................................................173

7.3.1 接地电阻的定义 ........................................................................................................................173

7.3.2 测量仪表 ...................................................................................................................................173

7.3.3 测量方法 ...................................................................................................................................174

7.4 测试用仪器仪表 ...............................................................................................................................177

思考与练习题 ...........................................................................................................................................178

·5·

第 8 章 各类电信局(站)的供电系统..................................................................................................179

8.1 市话交换局的供电系统 ....................................................................................................................179

8.1.1 程控数字交换机的供电特点 .....................................................................................................179

8.1.2 程控电话局的供电系统.............................................................................................................179

8.2 移动通信局(站)的供电系统..............................................................................................................182

8.3 电信综合枢纽局的供电系统.............................................................................................................184

8.3.1 电信综合枢纽局的供电特点 .....................................................................................................184

8.3.2 交流供电系统............................................................................................................................184

8.3.3 直流供电系统............................................................................................................................186

8.4 长途干线光缆局(站)的供电系统 ......................................................................................................186

8.4.1 长途干线光缆局(站)的分类.......................................................................................................186

8.4.2 长途干线光缆局(站)的供电系统 ...............................................................................................186

8.5 微波站供电系统 ...............................................................................................................................189

8.6 卫星通信地球站的供电系统.............................................................................................................189

8.7 光纤接入网的供电系统 ....................................................................................................................191

思考与练习题 ...........................................................................................................................................192

参考文献.....................................................................................................................................................193

·1·

第 1 章

1.1 通信电源的发展现状及趋势

通信电源是通信系统必不可少的重要组成部分。通信电源必须安全、可靠、高效、稳

定、不间断地给通信设备提供电能。现代通信电源应具备智能监控、无人值守和电池自动

管理等功能，以满足网络时代的需求。

通信电源经历了线性电源、相控电源和开关电源的发展过程。开关电源具有转换效率

高、稳压范围宽、功率密度比大和重量轻等优点，因此取代了相控电源，成为通信电源的

主体。开关电源正向着高频小型化、高效率、高可靠性的方向发展。计算机控制、通信和

网络技术的飞速发展，为通信电源监控系统的发展和完善提供了条件，使其逐步实现少人

值守化，直至无人值守化。

通信电源系统按照容量可以划分为大容量电源系统、中大容量电源系统和中小容量电

源系统三类。大容量电源系统输出容量在 600 A 以上，适用于大交换局、汇接局、长途局和

关口局等；中大容量电源系统输出容量为 300～600 A，适用于中小交换局、移动基站、卫

星通信站；中小容量电源系统输出容量在 300 A 以下，适用于模块交换局、移动基站、接入

网等。

根据用户实际需求，电源系统必须可以平滑扩容，通信电源系统可以做到 20～6000 A

的平滑扩容。

通信电源系统由交流配电、直流配电、整流柜和监控模块组成，如图 1-1 所示。集散式

监控系统可将交流配电柜、直流配电柜和整流柜放在不同楼层，实现分散供电，进行实时

监控。交流配电柜主要完成市电输入或油机输入切换和交流输出分配功能，要求采取必要

的防护措施。交流配电柜一般具有三级防雷措施、单面操作维护、实时状态显示和告警等

功能。直流配电柜主要完成直流输出路数分配、电池接入和负载边接等功能，一般要求可

自由出线，可正面操作维护，可实现柜内并机和柜外并机，具有状态显示和告警功能，能

检测每一路熔断器的通断状态。整流柜的主要功能是将输入交流电转换输出为满足通信要

求的直流电源，它一般由多台整流模块并联组成，共同分担负载，并能良好地均分负载，

单模块故障不影响系统工作。电源模块采用低压差自入均流技术，使模块间的电流不均衡

度小于 3％，并具有输出短路故障自动恢复功能。监控模块主要实现交流配电柜、直流配电

柜、模块监控和电池自动管理功能。

通信电源系统作为通信网络的能源供给者，除了必须具备可靠、稳定等基础特性外，

其电磁兼容设计、防护设计、可操作性和可维护性也是非常关键的因素。

概 述

·2·

整流模块

整流模块

整流模块

交流配电

监控模块防雷和接地

AC输出

ACⅠ

AC输入

ACⅡ

RS485/RS422

直流配电

RS485/RS422 48V(DC)24V(DC)

负

载

1电池组

电池组n

图 1-1 通信电源系统组成框图

开关电源的原理框图如图 1-2 所示，它可分为主电路、控制电路、监控电路和辅助保护

电路等。主电路由电网滤波、整流桥、PFC 电路、DC/DC 电路、输出滤波电路组成；控制

电路主要包括 PWM 脉冲信号或 SPWM 脉冲信号；监控电路一般包括 CPU 电路、通信接口、

显示电路等；辅助保护电路一般包括控制电路等供电辅助电源、输入过/欠压保护、输出

过/欠压保护、过流保护、防雷保护和短路保护等。

EMI滤波 整流桥 PFC主电路

PFC驱动

PFC驱动

DC/DC

PWM驱动

PWM驱动

模块监控

高频整流

过压、过流保护

控制电路 检测放大

输出滤波

RS232/RS485

交流 直流输出

图 1-2 开关电源基本电路原理图

1．软开关技术

软开关技术的最大优点在于减少开关损耗，提高效率，为进一步提高变换频率提供依

据，还能大大减少电磁干扰。该技术常见的实现方法包括缓冲电路、谐振环路和谐振开关

等，其基本思路是利用电感或电容等储能元件，在开关管开通和关断时将电压/电流转移或

谐振到零，从而实现零电压或零电流开关。

软开关技术已有成熟产品在应用，如零电压零电流(ZVZCS)全桥移相变换器已应用于通

信电源模块中，效率高达 93％；边缘谐振全桥变换电路也已应用于通信电源模块中。

2．PFC 电路

传统的电力电子设备(包括电源)会对周围的电子设备产生危害，并对电网产生谐波污

染。一方面，它们会产生二次效应，当电流流过线路阻抗时，造成谐波电压降低，使电网

电压产生畸变；另一方面，它们还会造成电路故障，损坏变电设备，如变压器过热、LC 振

荡、高次谐波电流渡过电容，诱使其过热爆炸。为此，降低电力电子设备谐波损耗(THD)，

提高功率因数(PF)已成为学术界研究的热点，生产厂家也不断推出相关产品。

·3·

降低电力电子设备谐波损耗、提高功率因数的方法主要包括无源功率因数校正和有源

功率因数校正。单相 APFC 技术已相当成熟。三相有源 PC 技术复杂，成本较高，现基本还

处于研究推广阶段。三相 PFC 与单相 PFC 的基点相同，通过电流跟踪电压变化，提高功率

因数，减小谐波损耗。

在通信电源中，当输出功率在 3 kW 以下时，一般采用单相输入；当输出功率在 3 kW

以上时，一般采用三相输入。目前的研究重点集中在三相 PFC 技术，这项技术涉及到电路

拓扑、控制技术、软开关技术、单级变换技术、建模与仿真等技术。

3．电路设计

一般情况下，变换器的建模方法分为数字仿真法和解析建模法两大类。数字仿真法包

括分析软件 Pspice、Saber，它不需要新建电路模型，只需建立电路仿真模型或等效电路即

可，分析方法简单、直观，应用广泛。解析建模法通过解析表达式描述开关变换器特性，

建模直观明了，物理概念清楚，可利用线性电路和古典控制理论对开关变换器进行稳态和

小信号分析，对设计提供指导。

计算机仿真技术的应用越来越广泛，主要包括以下几个发展方向：

(1) 数字电路与模拟电路相结合；

(2) 控制策略与实际电路相结合，如 DSP、PWM、SPWM 控制策略，空间矢量控制策

略等；

(3) 建模方法向硬件描述语言过渡，逐步实现标准化，如 MAST 语言、Spectre-HDL 等；

(4) 多种仿真工具相结合，如电路仿真、热仿真、流体仿真和应力仿真相结合，仿真工

具包括 Saber、Ansys、Cadence 等；

(5) 运用仿真技术进行可靠性、稳定性及量产性分析等。

4．电磁兼容性设计(EMC)

通信电源设计必须考虑电磁兼容性设计，减少对外部环境的干扰，消除外部干扰，为

此国际电工委员会(IEC)相继发布了 IEC61000 系列电磁兼容标准，我国国家质量技术监督局

决定在国内“等同”采用。通信行业颁布的《通信电源设备电磁兼容性限值及测量方法》

对此进行了详细的规定，包括传导、辐射、谐波电流、电压起伏、闪烁和抗扰性等要求，

其中抗扰性又包括辐射电磁场、射频连续传导信号、浪涌、电快速瞬变脉冲群、电压跌落

和中断等。

5．防护技术

防雷设计是保证通信电源系统可靠运行的必不可少的环节，雷电对信息设备产生危

害的根源在于雷电电磁脉冲，这种雷电电磁脉冲包括雷电流和雷电电磁场。雷电流是产

生直击雷电过电压的根源，而雷电电磁场则是产生感应雷电过电压的根源。对于通信设

备而言，雷电过电压来源主要包括感应过电压、雷电侵入波和反击过电压。在一般情况

下，通信电源必须采取系统防护、概率防护和多级防护的防雷原则，通信电源系统应采

用三级防雷体系。

防潮、防盐雾和防霉菌设计称为三防设计。在潮湿的海洋大气中，电子设备会吸附一

层很薄的湿水层(水膜)，当水膜达到 20～30 分子层厚时会形成化学腐蚀的电解质膜，它对

·4·

裸露的金属表面具有很强的腐蚀活性。另外，温度突变会在空气中产生露点，使印制线间

绝缘电阻下降，元器件发霉，产生铜绿、引脚腐蚀断裂等情况。湿热环境为霉菌的滋生提

供了有利条件，霉菌以电子设备中的有机物为养料，吸附水分并分泌有机酸，破坏绝缘，

引发短路，加速金属腐蚀。为此，工程上通常选用耐蚀材料，通过镀、涂或化学处理方法

对电子设备的表面覆盖一层金属或非金属保护膜，使之与周围介质隔离，从而达到防护的

目的；在结构上采用密封或半密封形式隔绝外部环境；对印制板及组件表面涂覆专用三防

清漆，避免导线之间的电晕、击穿，提高电源的可靠性；变压器必须进行浸漆、端封，以

防潮气进入引发短路。

6．安全设计

安全性是电源设备最重要的指标，其不安全隐患不但不能完成正常的供电要求，而且

还有可能发生严重的事故，甚至造成机毁人亡的巨大损失。为此，必须加强安全性设计工

作，包括防电危险、过热危险等。商用设备的安全标准包括 UL、CSA、VDE 等，容许泄漏

电流在 0.5～5 mA 之间，我国军用标准 GJB1412 规定的泄漏电流小于 5 mA。通信电源产品

应通过中国 CCEE 安全认证和 UL 安全认证。

7．结构造型

现代机械设计的概念比较复杂，在满足功能的前提下，还要满足情趣、品味、生产管

理、价格等各方面的要求。通信电源在产品结构性能方面朝着单面操作，自由出线，模块

化设计，减低成本和小型化等方向发展。结构造型的发展方向将严格按 IEC-297 标准尺寸

设计，与国际行业接轨，实现不同企业产品的可替换件，满足安全规范和 EMC 测试要求等。

8．操作与维护

在系统日趋小型化的今天，操作和维护的方便性显得非常重要，它要求系统在设计之

初就必须综合考虑这一因素，如全正面操作维护、机柜靠墙安装、在线维护和热插拔技术

等。电源系统的直流配电采用插箱式结构，满足用户的差异需求，安装、维护方便；整流

模块采用无损伤热插拔技术；风冷自然冷兼容性设计；风扇更换时间少于 30 s，防尘网更换

时间少于 20 s，方便维护。

9．智能化监控

现代通信电源系统基本上都采用集中分散式监控系统，对系统中状态量和控制量进行

监控，通过网络技术将信息送入监控模块。同时，监控模块还可对电池进行全自动管理，

包括电池在线管理、均浮充转换、停电后的来电预限流控制和电池放电测试等。监控模块

还可对整流模块电压进行调节和无级限流控制，检测整流模块状态，并根据系统运行的异

常情况进行保护和告警。通过监控模块上网，可以在 Internet 上传输控制数据，使维护人员

通过 Internet 进行数据查询等维护工作。具有 RS485/422、RS232、内/外置 Modem 等多种

接口。

电力电子技术是一项非常重要的基础支撑科技。现代科技领域的 7 个关键环节包括能

源、环保、资讯、通信、生命科学、材料和交通，其中的每一项领域，无一不和电力电子

技术紧密相关，开关电源作为一个重要方面，具有美好的发展前景。

·5·

1.2 通信电源的配置与测量

通信电源是保证通信畅通的基础，随着通信网整体水平的提高，通信电源系统也有了

突飞猛进的发展。用开关电源替代相控电源，用阀控式密封铅酸蓄电池替代防酸隔暴式铅

酸蓄电池，用智能型发电机组替代非智能型发电机组，这些已成为目前通信电源设备更新

换代的热点。通信电源设备的技术提高为电源集中监控，逐步实现通信局站电源设备的少

人或无人值守打下了良好的基础。

长期以来，通信局站的电源设备配置一般是两路市电引入，两部发电机组，蓄电池按

10 小时放电率配置(干线无人站按 20 小时以上放电率配置)，整流设备按一主一备配置，直

流配电屏按终局容量配置。供电方式一直是集中供电方式，维护方式采用密集型的分散维

护，实行轮流值班、定时抄表、包机、预检预修的维护方式。这在当时设备技术档次低、

可靠性差的情况下，保证安全供电是必要的。进入 20 世纪 90 年代以来，由于国家改革开

放，计算机在各个领域被广泛应用，通信电源设备和系统的技术层次大大提高，国家电网

越来越稳定，常规的电源设备配置和维护方式已不能适应现代化通信的需要，必须进行设

备配置和维护方式的改革。现结合具体情况谈谈电源设备配置。

1．柴油发电机组的配置

柴油发电机组是保证交流供电的重要备用电源。20 世纪 80 年代以前我们把直流电源作

为确保各种通信设备安全畅通的重要设备，蓄电池的容量配置越大越好，相控整流设备配

置越多越好，但由于当时各局配置的国产发电机组性能差，可靠性和稳定性都达不到技术

要求，虽然每一个分局都配置了两台发电机组，但经常发生因电源故障造成通信阻断的通

信事故。20 世纪 90 年代以来，国家电网相对稳定可靠，停电次数少，时间短。但还是不能

确保市电 24 小时不间断，因此，通信局(站)配置柴油发电机组是必不可少的。随着国家改

革开放的深入，新的技术、新的设备在通信领域广泛使用，配置性能好、自动化程度高的

进口发电机组已成为现实。随着通信规模的不断扩大，通信局(站)越来越多。如何配置发电

机组，配置多少发电机组，既要做到节约建设资金，又要做到确保通信安全，这些是值得

我们认真研究的。为确保通信设备供电万无一失，可在地市局动力、空调中心配置若干台

车载发电机组，对各分局(模块局)或其他分支机构提供支援，这种少数车载机动发电机组与

多数固定发电机组并存的配置经过实际使用是完全可行的。因为包括大部分地市局和少部

分县局配置的发电机组性能可靠，操作简便，维护量小，故障率低；动力、空调集中监控

系统对发电机组的运行状态和故障情况可通过远程进行遥控、遥测和遥信，实时监视发电

机运行参数，可以及时发现和处理故障，确保发电机组的安全运行；电网越来越稳定，停

电的次数越来越少，停电的时间也越来越短。相对来说，发电机组的开机时间和开机次数

也少。

2．高频开关电源的配置

过去相控电源的配置一般是一主一备，容量大的局，由数台相控电源、一台稳压和数

台稳流并机供电，并采用人工均流。相控电源体积大，噪音大，效率低(0.75)，技术层次低，

·6·

无法进行远程监控。不适应维护体制改革的需要。20 世纪 90 年代以来，中国电信各生产企

业均根据各自的财力加快了相控电源的改造，以降低企业生产成本。由于开关电源为机架

模块式电源，比相控电源体积小、扩容方便，所以，开关电源的配置一般按近期容量配置，

每一个模块按额定容量的 80％输出为宜。动力、空调维护中心可集中配置部分备用模块，

以便检修使用。

3．蓄电池的配置

蓄电池是通信设备用电的心脏，对保证通信质量和通信畅通起着重要的作用。传统的

配置是按通信设备实际用电量的 10 小时放电率配置的，光缆、微波中继站(无人站)一般按

15～20 小时放电率配置。因为过去的通信设备大部分为电子管或继电器的通信设备，对环

境的要求不是十分严格。当市电中断以后，蓄电池的容量大小和放电时间决定着通信设备

的运行时间。蓄电池容量大，放电时间就长，在不启动自备发电机组的情况下，也能维持

通信设备正常运行很长时间。从维护的角度讲，蓄电池的容量配置越大越好。20 世纪 90 年

代以来，通信设备不断地更新改造，计算机在通信领域里广泛使用，陈旧落后的步进制、

纵横制交换机被程控交换机所替代，电子管传输设备被光纤数字传输设备所替代，通信设

备已进入数字化时代。新的通信设备除了对电源提出更高的要求外，对环境的要求也越来

越高。按中国电信维护规程的要求，程控交换机房的温度应保持在 22～26范围内；机房

相对湿度为 40％～70％。光纤传输机房的温度应保持在 15～25范围内；相对湿度为

45％～80％。为达到上述指标要求，确保通信设备安全运行，各通信企业都安装了机房专

用空调。由于机房专用空调使用的是交流电源(市电)，因此通信电源既要保证直流电源的稳

定可靠，也要保证交流电源的稳定可靠。单纯保证直流电源(蓄电池)的稳定可靠，而忽视交

流电源(市电或发电机组)的稳定可靠是不能保证通信设备的安全运行的。实践证明无限制地

加大蓄电池的容量是不能保证通信设备安全运行的，也是不科学的。科学地配置蓄电池的

容量，既能节约资金，又能确保通信设备的安全运行。首先要从传统的确保直流电源稳定

可靠的观念向确保交流电源稳定可靠的观念转变，只有确保交流电源的稳定可靠，才能确

保直流电源的稳定可靠和机房环境的稳定可靠。在确保交流电源稳定可靠的前提下，蓄电

池的容量配置可以大大地压缩。目前电网较稳定可靠，大部分地市电信局都配置了性能优

越，带智能接口的进口发电机组，当市电中断后，一般都能在 5～10 分钟内启动供电，大

大压缩了蓄电池的单放电时间。综合蓄电池在使用中的各种因素，如短时间大电流放电，

使用年限、扩容和产品质量等因素，在现有条件下，蓄电池的容量按实际用电量的 3～5 小

时放电率配置为宜。将减小蓄电池容量而节约的资金用于更新性能优越、带智能接口的进

口发电机组。这样，既能节约建设资金，又能确保交流电源的稳定可靠。目前很多端局采

用一组蓄电池供电的方式是不妥的，也是不安全的，应该采用两组并联的方式供电。

4．空调的配置

现代通信设备的运行情况、使用寿命，与其工作环境有着密切的关系。空气的温度、

湿度和洁净度是工作环境的重要参数。要保证现代通信设备的正常运行，就必须满足现代

通信设备对环境的要求。机房专用空调一般应按一主一备配置。计算机房专用空调的容量

一般按下列公式估算：

机房专用空调容量＝机房面积×180 W/m2 (含通信设备的发热量和维护人员的发热量)

·7·

5．UPS 的配置

UPS 又称不间断电源。它主要用于使用交流电源而又不能停电的通信设备，如营业前

台计算机、网管专用小型机、台式计算机、卫星通信等。UPS 的配置一般按一台主用，一

台备用。若一台容量不够，可数台并机供电。UPS 的供电时间配置可根据市电和自备电源

的具体情况而定。市电停电时间短而且自备发电机能及时开机供电，UPS 的供电时间一般

按 10 分钟配置。如市电停电时间长自备发电机不能及时开机供电，UPS 的供电时间一般按

30 分钟或 1 小时配置。如果 UPS 供电的对象距离动力机房不远，还可以直接采用直流—交

流逆变器的方式进行供电，充分利用动力机房现有的直流电源，不但降低了企业设备配置

的成本，而且不受市电停电时间长短的影响。

6．通信电源的测量

通信电源是通信系统的心脏。通信电源维护技术指标是在通信电源系统和设备可靠稳

定运行情况下，保证通信设备正常运行的基本指标。在维护中，正确的测试和调整是保证

电源设备安全优质供电的重要手段。通信电源设备的集中监控系统也是通信电源维护中的

重要内容。

·8·

第 2 章

2.1 交流供电系统的组成

2.1.1 交流供电系统的类型

为了保证可靠、不间断地对电信设备供电，满足各电信局(站)对电信设备具体的供电要

求，现代通信电源的交流电主要包括交流市电供电、备用发电机组供电和 UPS (交流不间断

电源)供电三种。

交流市电、备用发电机组是电信局(站)的交流必备备用电源。对引入市电有困难的电信

局(站)，可以采用如风力发电等其他交流电源。UPS 主要用于卫星地球站、电信网络管理与

计费中心、监控中心等场所。

交流供电系统包括市电交流供电系统(主用电源)、备用发电机组交流供电系统(备用电

源)、电力机房的交流供电系统、变电和配电设备的接地系统。电信局(站)的市电供电类别

及市电的引入电压等级应因其规模、重要性、位置而异。

2.1.2 市电交流供电系统

市电交流供电系统由变电所、电力线路及电力配电设备组成。变电所担负着变电、配

电的任务。其电源设备由一套高压配电设备、多台变压器和一套低压设备组成。

根据通信电源安装设计规范及电信局(站)所在地的市电供电条件、供电要求、线路接入

方式及运行状态，可将市电分为四类，如表 2.1 所示。

表 2.1 四 类 市 电

类 型 说 明

一类市电

建设投资规模大，从两路甚至三路稳定可靠独立电源各引入一路供电线，两路电源不应

同时出现检修停电，平均每月停电次数不应大于 1 次，平均每次故障时间不应大于 0.5 小

时。两路供电线宜配置备用市电电源自动投入装置。它主要适用于重要的国际电信局、省

会及省以上长途通信枢纽楼、一类国际卫星地球站及大型的无线电台工程等

二类市电

建设投资规模小，从两个以上独立电源或从稳定可靠的输电线路上引入一路供电线；从

一个稳定可靠的独立电源或从稳定可靠的输电线路上引入一路供电线。市电供电线允许有

计划检修停电，平均每月停电次数不应大于 3.5 次，平均每次故障时间不应大于 6 小时。

它主要适用于地区级电信枢纽楼、市话局及国内卫星地球站

交流供电系统

·9·

续表

类 型 说 明

三类市电 从一个电源引入一路供电线，供电线路长、用户多，平均每月停电次数不应大于 4.5 次，

平均每次故障时间不应大于 8 小时。它主要用于微波站、长途干线郊外站及增音站

四类市电 由一个电源引入一路供电线，经常昼夜停电，达不到三类市电供电要求，或者有季节性

的长时间停电或无市电可用

2.1.3 交流供电系统的接地

为了确保人身及配电设备的安全，交流供电系统配电装置必须接地。接地设计应符合

国家和行业的现行标准与规范，必须综合考虑工程特点、建设规模及所在地的土质情况确

定最佳接地方案。

接地通常分为保护性接地和功能性接地两种。保护性接地有接地保护或接零保护(我国

采用)两种形式；功能性接地又叫工作接地或逻辑接地。对于交流电力设备主要考虑设备的

保护性接地。

1．低压配电系统的接地

低压配电系统的接地有三种基本类型，如表 2.2 所示。

表 2.2 低压配电系统的接地

基本类型 说 明

TN-S

系统

整个系统的中性线(N)和保护地线(PE)是分开的，电力变压器的中性线仅在变

压器端与总地线处接地，中性线以后不再接地。系统常采用三相五线或单相三

线配线方式，如图 2-1 所示

TN-C

系统

整个系统的中性线(N)和保护地线(PE)是合一的，交流系统采用三相四线配线

方式，如图 2-2 所示

TN

系

统

按 照

中性 线

与保 护

线的 不

同， 接

线方 式

分为 右

边三 种

系统

TN-C-S

系统

整个系统的前部分采用三相四线配线方式，后部分采用三相五线或单相三线

配线方式，如图 2-3 所示。值得注意的是，这种接线方式保护地线与中性线分

开后就不允许再合并，也就是说采用三相五线配线后，后面系统的接地就不能

再采用三相四线配线方式

TT 系统

采用保护接地方式，系统变压器的中性线直接接地。设备的保护接地就近接，保护地

线的接地装置就近设置，与变压器端的接地装置无直接的联系，如图 2-4 所示。在 TT 系

统中，共用同一接地保护装置的配电设备的保护地线必须与保护接地母线、总接地端子

或共用的接地极相连

IT 系统

IT 系统必须装设绝缘监视及接地故障告警、显示装置。除特殊要求的情况下，IT 系统

不宜引出中性线，如图 2-5 所示。由同一台发电机组、配电变压器或同一段母线供电的低

压电力网，不宜同时采用 TT 和 IT 系统

电信行业早期的交流供电系统电力设备均采用保护接零的三相四线配线方式，近几年

交流供电系统电力设备均采用保护接零的三相五线方式。我国电信行业的高压市电引入供

电网电源有 6 kV、10 kV 和 35 kV 三种，都采用中性点非直接接地的方式。

·10·

L1

L2

L3

N

PE

外露可导电部分

L1

L2

L3

PE(N)

外露可导电部分

图 2-1 TN-S 系统 图 2-2 TN-C 系统

L1L2L3

PE(N) PE

N

外露可导电部分

图 2-3 TN-C-S 系统

L1L2L3N

外露可导电部分

L1

L2

L3

外露可导电部分

阻抗

图 2-4 TT 系统 图 2-5 IT 系统

2．保护性接地的范围

根据国家标准的规定，在电信系统的通信电源设计中，表 2.3 中的设备应采取可靠的保

护性接地措施。

表 2.3 应采取可靠的保护性接地的设备

A 电机、变压器、电器、携带式或移动式用电器具等的底座和外壳

B 在使用过程中产生静电，并对正常工作造成影响的场所，应采取防静电的措施

C 电力设备传动装置

D 房内外配电装置的金属构架和钢筋混凝土构架的钢筋以及靠近带电部分的金属围栏等

E 电力电缆的金属外皮、接线盒及终端盒

F 安装在电力线路杆塔上的开关、电容器等电力设备及其支架等

G 互感器的二次绕组，配电屏与控制屏的框架

H 电力线路的金属保护管，各种金属接线盒(如开关、插座等金属接线盒)

3．保护性接地电阻及接地要求

保护性接地电阻及接地要求如表 2.4 所示。

·11·

表 2.4 保护性接地电阻及接地要求

装 置 前 提 条 件 接地电阻/接地要求

高压与低压电力装置共用的接地装置的接地

电阻 R≤120/I，并列运行变压器的总容量不超

过 100 kVA 时

R：考虑季节变化的最大电阻(O)

I：计算用的接地故障电流(A)

接地电阻不宜超过 10 O

小接

地短路

电流系

统的电

力装置

仅用于高压电力装置的接地装置的接地电阻

R≤120/I 时 接地电阻不宜超过 1 O

当单台容量不超过 100 kVA 或使用同一接地

装置并联运行且总容量不超过 100 kVA 变压器

或发电机供电网时

电力网中的接地装置不宜

大于 10 O

低压

电力设

备接地

装置 在高土壤电阻率地区，当接地装置的接地电

阻达不到上述规定值要求时，可采用具有均压

等电位作用的网式接地装置

电力设备的接地电阻可提

高到 30 O，变电所的接地装

置的接地电阻可提高到 15 O

电源中性

点的接地电

阻不应超过

4 O

中性点经消弧线圈接地的电网中，对装有消

弧线圈的变电所或电力设备的接地装置

计算电流等于接在同一接地装置中同一

电网各消弧线圈额定电流总和的 1.25 倍 电 网

中性点经消弧线圈接地的电网中，对不装消

弧线圈的变电所或电力设备的接地装置

计算电流等于电力网中断开最大一台消

弧线圈时的最大可能残余电流值

4．通用电力设备及电器设施接地

通用电力设备及电器设施接地情况如表 2.5 所示。

表 2.5 通用电力设备及电器设施接地情况

种 类 说 明

变

电

所

接

地

变电所的接地装置设计应尽量降低接触电势和跨步电势。变电所的接地装置除利用

自然接地体外，还应敷设人工接地体。对于 10 kV 及以下变电所，若利用建筑物基础

作接地体，其接地电阻能满足要求时，可不另设人工接地体。

人工接地网外缘应闭合，外缘的各角应做成弧形，对经常有人出入的走道处，应采

用高电阻率地面或均压措施。

对于电信局(站)变电所的接地装置的设计，上述两种接地方式均可采用，只是根据变

电所建设规模的大小而采取不同的接地方式。根据原邮电部标准《通信局(站)接地设计

规范》的规定：电信综合楼的地线设计均采用联合接地方式。即电力装置的保护接地、

直流通信电源设备的工作接地、电信设备的保护接地、建筑物的防雷接地共用同一接

地装置。其总接地电阻值小于或等于 1 O。

交流配线方式采用三相五线及单相三线。对于设有高压成套配电装置的变电所及建

在电信枢纽楼内的变电所，均利用建筑物框架结构的柱网钢筋基础作接地体。对于不

设高压成套配电装置的变电所，机房不是采用框架结构，而是采用一般的民房建筑设

计，为此变电所的接地装置应采用人工接地体的方式。但该接地装置需同电信机房的

地线相连接，组成联合接地系统

·12·

续表

种 类 说 明

手握式电气

设备的接地 手握式电气设备应采用专用保护地线，地线不允许通过工作电流

移动式电气

设备的接地

固定电源或移动发电机组供电的移动式用电设备的外露可导电部分，应与电源的接

地系统有可靠的金属连接。在中性点不接地的电力网中，可在移动式用电设备附近接

地装置连接。

移动式用电设备的自用发电设备直接放在机械的同一金属构架上，且不供其他设备

用电时，则移动式用电设备可不接地

大中型计算

机的接地

计算机通常有三种接地：直流地(包括逻辑地及其他模拟量信号系统的接地)、交流工

作地及安全保护地。其接地电阻要求一般不大于 4 O。电子计算机的三种接地装置可分

设亦可采用共用接地装置的方式。当采用共用接地装置的方式时，其接地系统的接地

电阻应以诸种接地装置中最小的接地电阻值为依据，若与防雷接地系统共用，则接地

电阻值应小于 1 O。

计算机的接地线的布放。无论计算机的直流地线采用何种方式，在机房内不允许与

交流工作地线相短接或混接。交流线路的配线不允许与直流地线紧贴或近距离的平行

敷设

5．交流电力设备的接地装置

交流电力设备的接地装置情况如表 2.6 所示。

表 2.6 交流电力设备的接地装置情况

类 型 接 地 要 求

人工接地体 人工接地体一般应优先选用水平敷设的接地体，最小尺寸应满足相关规定值。一般采用

水平敷设的圆钢、扁钢，或垂直敷设的角钢、钢管、圆钢，或金属接地板等

电力装置的

接地线与保护

线的截面积

截面积应符合热稳定的要求，保护线与接地线的截面积应满足相关规定值

应保证保护线及接地线与设备、接地总母线或总接地端子间的电气连接可靠

对需进行保护接地的用电设备，必须采用单独的保护与保护干线相连或采用单独的接地

线与接地体相连

钢接地线间的连线应采用搭接焊

保护地线的

连接与敷设

保护地线在不同点与接地体连接的干线不应少于两根

·13·

2.2 交流供电的质量指标

2.2.1 交流电源供电电压、频率及谐波的质量指标

国家标准规定的交流电源供电电压、频率及谐波的质量指标如表 2.7 所示。

表 2.7 交流电源供电电压、频率及谐波的质量指标

类 型 指 标 要 求

低压供电 单相为 220 V，

三相为 380 V 供电电压

高压供电 10 kV、35 kV、110 kV、

220 kV、500 kV

应综合考虑电网规划、用电安全、用电性质、

用电容量、用电方式及当地供电条件等因素后与

用户协商确定。一般设备容量在 250 kW 以下或

变压器容量在 160 kVA 以下采用低压方式供电

供电频率 50 Hz

低压照明用户为额定电压值的+5％～-10％

10 kV 及以下高压供电和低压电力用户为额定电压值的±7％

35 kV 及以上供电及对电压质量有特殊要求的用户为额定电压值的±5％

电网容量在 300 万千瓦及以上者，频率允许偏差为±0.2 Hz

供电 电

压及频率

允许偏差

电网容量在 300 万千瓦及以下者，频率允许偏差为±0.5 Hz

谐波 电

压限值

谐波 电

流允许值

按国家标准 GB/T 14549-93《电能质量、公用电网谐波》中的相关规定执行

2.2.2 电信交流电源供电电压及频率要求

电信交流电源供电电压及频率要求如表 2.8 所示。

表 2.8 电信交流电源供电电压及频率要求

种 类 指 标 要 求

标称电压 220 V/380 V

标称频率 50 Hz

通信设备由交流电源供电时，在通信设备的电源输入端子处测量

的电压允许变动范围为额定电压值的+5％～-10％

通信电源设备由交流电源供电时，在设备的电源输入端子处测量

的电压允许变动范围为额定电压值的+10％～-15％

当市电电压不能满足上述规定的电压或通信设备对电压有更高

要求时，应采用调压或稳压设备以满足设备的电压允许范围的要求

低 压 交 流

基础电源电

压频率

交 流 电 源 直 接

供 电 的 通 信 设 备

和 电 源 设 备 供 电

电压要求

交流电源的供电频率允许变化范围为额定值的±4％；电压波形

正弦畸变率不应大于 5％

·14·

续表

种 类 指 标 要 求

电动机 一般电动机：额定电压值的±5％；

电梯电动机：额定电压值的±7％

在一般工作场所为±5％

在视觉要求较高的屋内为额定电压值的-2.5％～+5％

对于远离变电所小面积的一般公共场所，难以满足上述要求时,

可为-10％～+5％

照明

应急照明、道路照明和警卫照明为-10％～+5％

电信局(站)

建筑用电设备

端子处电压允

许偏差值

其他用电设备 当无特别规定时为±5％

电信局(站)

计算机供电电

源的电能指标

应满足国际标准《计算机场地技术要求》的规定数值

2.2.3 交流电源中的干扰电压

近年来电信直流电源供电的相控整流设备，在全国已有近 80％的局(站)被高频开关式整

流器(SMR)取代。其主要原因是 SMR 设备具有效率高、功率因数高、体积小、可靠强、重

量轻、智能化程度高、模块式结构便于维护等优点。但高频开关式整流器(SMR)对于来自交

流电源的某些干扰比相控整流器更加敏感，因此在使用 SMR 设备时，需要采取一些特别的

保护措施。除 SMR 设备自身具有保护功能外，交流电源的输入电压不允许超过 SMR 设备

的最大 U max 极限。设计人员应特别注意交流电源的供电质量、配电和接地系统的设计，尽

量减小干扰因素。

交流电源的干扰除电源自身的干扰外，还存在非电源的干扰因素：电源线接触不良、

操作人员操作失误、软件的误差及环境条件等。

2.3 高压交流供电系统

2.3.1 高压交流供电系统的组成

高压交流供电系统包括市电交流供电系统和备用发电机组交流供电系统两部分。备用

发电机组的高压交流供电系统将在后面章节中介绍。

·15·

高压供电系统由高压供电线路、高压配电设备及变压器三部分组成。高压供电系统的

重点是变电所的建设，变电所的建设应依电信局(站)的建设规模及负荷而定。通信企业变电

所可分为室外(露天)变电所和室内独立变电所两类。选择变电所位置时应综合考虑各方面因

素，因变电所是电信局(站)的供电中枢，因此设计变电所时应选用先进的设备，主接线要力

求简洁且线路布局合理，既安全又便于维护和扩展。

2.3.2 电信局(站)变电所高压供电系统

1．小型变电所的高压供电系统

小型变电所一般有杆上式、露天或半露天式和室内安装式几种，都采用单母线接线方

式。小型变电所由高压供电线、高压开关设备、保护装置和测量仪表等组成。

从线路连接上可分为一次线路和二次线路。一次线路是主接线电路，由高压(6～10 kV)

和低压(380 V/220 V)几部分变、配电网组成；二次线路连接是测量、控制、信号显示、保护

和自动调节等设备连接运行的电路，又叫二次回路。一次线路与二次线路之间主要由互感

器相连。各设备作用如表 2.9 所示。

表 2.9 各 设 备 作 用

设备名称 作 用

隔离开关 主要用于在检修高压设备时切断高压电源，还可以用来切断电压互感器和高压

避雷器

高压油开关 主要用于接通或切断负载，当用电设备短路时，可将设备切出供电系统

高压互感器 电压类互感器可以方便读取高压进线电压值，电流类互感器可以方便读取高压

线路中的大电流值

高压熔断器 主要用于高压设备的短路保护

高压避雷器 防止雷电产生的过电压损坏电源设备

2．大、中型电信局(站)变电所的高压供电系统

大、中型电信局(站)变电所由高压供电线路、一套高压配电设备、一至多台变压器等设

备组成。

电信企业的大型局(站)，如大区中心、省中心通信枢纽楼、无线收发信台、大型国际国

内卫星地球站、全球星关口站及大中城市 5 万门以上市话局等，由于这些局(站)需用变压器

的容量较大，且在通信网络中占有重要地位。为此，除要求市电供电应安全可靠，保证有

可靠的一路或两路市电供电外，对于市电供电线路及变压器应有比较完善的继电保护措施。

1) 高压供电系统的接线方式

高压供电系统的接线方式有单母线和双母线两种，可具体分为环形、树干式、放射式

三种接线类型。电信局(站)无论是一路或两路市电供电，其接线方式均采用单母线树干式接

·16·

线方式。当局内有三路高压市电引入时可采用环形供电系统，该系统市电供电极为可靠。

当局内一路或两路市电供电可采用树干式供电系统，该系统由变电所的高压母线供电给一

台或多台变压器，高压的进线与出线均装有断路器或负荷开关及熔断器。当采用多台变压

器供电时，每台变压器各带部分负荷，分段或并联运行。在变压器的低压侧，变压器间设

有母联开关，当其中一台变压器出现故障时，由其余的变压器供电。

2) 运行方式

(1) 两路高压市电供电的电信局(站)，一路作为主用，另一路作为备用电源。主、备用

电源的切换有三种方式，如表 2.10 所示。

表 2.10 主、备电源切换方式

切换方式 说 明

备 用 电 源 自

投，主用电源自

复方式

当主用电源停电时，备用电源自动投入运行(备用电源正常时)；当主用电源恢复正

常时，则自动切除备用电源转由主用电源供电。同时兼有手动操作功能，即二次接线

运行(备用电源正常时)，当主用电源恢复正常时，则自动切除备用电源转由主用电源

供电

两 路 电 源 互

为主、备用方式

当主用电源停电后，备用电源采用自动或手动合闸方式；当备用电源停电后，主用

电源自动或手动投入运行

主 用 电 源 停

电后，备用电源

自动投入运 行

方式

主用电源停电后，备用电源自动投入运行方式，当主用电源恢复正常时，手动切除

备用电源，主用电源再投入运行

(2) 两路高压市电采用分段供电的运行方式，两路市电正常运行时，同时给负载供电。

这种运行方式主要是电信局用电需求容量较大，且受市电供电变电站或现有高压供电线路

容量的限制。大多是市电供电变电站的容量受限。采用这种运行方式，电信局内的一次高

压供电系统接线有如下两种形式：

① 高压供电系统一次接线中两路市电电源间不设母联开关，两路市电分供负荷(变压器

尽量考虑均衡配置)。采用这种运行方式，为保证局内的重要负荷的用电，需在低压供电系

统的两路市电供电的变压器间设母联开关。当其中一路市电停电时，母联开关动作合闸，

由另一路市电保证重要负荷的用电。

② 高压供电系统一次接线中两路市电电源间设有母联开关，当其中一路市电停电时，

母联开关用手动合闸(考虑首先进行低压限负荷的操作)，由另一路市电保证重要负荷的

用电。

(3) 三路市电供电，该种供电方式中两路主用，另一路作为备用。当其中一路主用电源

停电时，则第三路电源自动投入运行(仅有个别的电信局)。该供电方式需配置的高压配电设

备多，外市电引入投资很大，工程造价太高，因此极少采用。

·17·

2.3.3 高压交流供电系统设计考虑

变电站高压供电系统设计主要要考虑市电引入方式、变压器保护形式和变压器操作方

式等因素。

1．市电引入方式

一般微波站、干线郊外站和增音站等局(站)和部分县中心以下的综合楼、市话局的市电

引入采用架空引入，这样就需要在变压器的高压侧装设避雷器。若采用电缆引入的城市配

电网，则变压器的高压侧不需要装设避雷器。

大型局(站)的变电所一般采用两路市电引入，为了确保通信可靠，两路市电多采用自动

投入装置。在进线侧需采用油断路器和电压互感器(高压测量用)。如果两路市电架空引入，

则要装两台避雷器。如两路市电电缆引入且高压母线不分段，则可设一台避雷器。

2．变压器保护形式

变压器的保护形式有熔断器保护、负荷开关带熔断器保护和油断路器保护三种形式。

熔断器保护结构简单、维护方便、投资小，适合 320 kVA 以下的变压器。操作变压器时需

规定操作顺序；采用负荷开关带熔断器保护，在高压侧能切断带负荷变压器，且不需要规

定先低压后高压的操作顺序；采用油断路器保护保护性能比较完整，可装过流及短路保护，

当变压器低压侧短路或内部出现故障时，油路断路器跳闸，另一路变压器正常工作，适合

320 kVA 以上的变压器。

3．变压器操作方式

高压侧采用熔断器保护时，变压器操作有两种方式：

(1) 先切断低压侧负荷，然后在高压侧切断空载变压器。该方式元件少、系统简单，既

适合室内变电所又适合室外变电所。采用该方式必须严格遵守先切断低压侧负荷，然后在

高压侧操作的规定，否则会引起事故。

(2) 在熔断器后加装负荷开关(也可采用带熔断器的负荷开关)，在高压侧切断带负荷变

压器。采用该方式不需要规定高、低压侧的操作次序。

2.3.4 高压供电系统的接线

1．高压供电系统的一次接线

高压供电系统设计要遵循接线简单、便于维护、自动化程度高和安全可靠的原则。首

先应确定选用哪种形式的设备(是选用固定式或手车式高压柜还是环网柜)，确定断路器是选

用真空还是少油断路器及选用哪一个厂家的产品。对于交流供电系统设计应满足地方供电

部门提出的技术要求。下面简要介绍工程中较常用的几种手车式高压开关柜组合的高压一

次供电系统方案，以供工程设计参考。

(1) KYN-10 系列手车式高压开关柜。KYN-10 两路市电和一路市电供电的高压供电系

统方案分别如图 2-6 和图 2-7 所示。

(2) JYN2-10 系列手车式高压开关柜。 JYN2-10 两路市电和一路市电供电的高压供电

系统方案分别如图 2-8 和图 2-9 所示。

·18·

1

进线

、测

量

2

进线

3

计量

4

出线

5

出线

6

母联

7

母联

出线

出线

计量

进线

进线

、测

量

10 k

V市

电一

10 k

V市

电二

89

10

11

12

2-6

K

YN

图-1

0 两

路市

电供

电的

高压

供电

系统

方案

2-7

K

YN

图-1

0 一

路市

电供

电的

高压

供电

系统

方案

1

进线

、测

量

2

进线

3

计量

10 k

V市

电

5

出线

4

出线

·19·

10

kV

市电

一1

0 k

V市

电二

12

34

56

78

91

01

11

2

进线

、测

量进

线计

量出

线出

线母

联母

联出

线出

线计

量进

线进

线、

测量

2-8

JY

N2

图-1

0两

路市

电供

电的

高压

供电

系统

方案

·20·

1

进线、测量

2

进线

3

计量

4

出线

10 kV市电

5

出线

图 2-9 JYN2-10 一路市电供电的高压供电系统方案

2．高压供电系统的二次接线

高压供电系统的二次接线包括高压配电设备的继电保护方式、电气测量、控制电源、

控制线路、事故告警信号等。

1) 高压供电线路的继电保护

高压配电设备安装继电保护装置的目的是保证供电线路及设备的安全可靠运行，继电

保护应满足可靠性、选择性、灵活性及速动性的要求。应根据电网的结构、电压、中性点

的运行方式和接线方式等来选择继电保护。

大型综合枢纽和电信局(站)高压供电系统的继电保护装置通常采用多种继电器，如电

流、电压、时间、信号和中间继电器等，用以保护相间短路、过载、欠压和接地故障。随

着电子和计算机在各个领域的广泛应用，高可靠、低能耗、微机综合电力继电保护装置也

已经广泛应用。目前新建的电信局(站)高压二次系统的继电保护都陆续选用微机控制的综合

电力继电保护装置。采用该型继电保护装置，使得高压供电系统的二次接线变得更加简单，

提高了保护动作的可靠性，便于电力维护人员进行微机集中监控管理。继电保护产品中大

致分为纯电流型和综合保护型两大类。

纯电流型仅作为电流的测量、电流回路的过流、速断及接地保护(当作为接地保护时，

一种方法是采用三个电流互感器；另一种方法是配用零序互感器)。它分为有通信功能和无

通信功能两种。

综合保护型可进行电压、电流、有功/无功电度、频率和功率因数等测量；电流回路的

过流、速断和接地保护；电压过高、过低等保护及遥信功能。

2) 变压器的继电保护

通信局(站)对于变压器设置的保护装置有熔断器，过电流保护、电流速断保护、零序保

护、温度保护和瓦斯保护(对油浸变压器)。选择变压器继电保护装置应根据变压器的容量及

相关的规程规范要求来确定。

(1) 变压器的过电流及电流速断保护。对电压 10 kV，容量在 315 kVA 以下的变压器一

般采用跌开式高压熔断器开关或熔断器与高压负荷开关联合使用。对于容量大于 315 kVA

·21·

以上的变压器需装有过电流保护装置。通常选用三种保护方式：反时限的过电流保护、定

时限的过电流保护和定时限的过电流保护加电流速断保护装置。

(2) 变压器的零序保护。对变压器中性点直接接地的系统，在其电缆线路或经电缆引出

的架空线路中应装设零序过电流保护，用以提高在单相接地时保护的灵活性。若不能安装

零序过电流互感器，则可将保护装置接于三电流互感器构成的零回路中。

(3) 变压器的瓦斯保护。用于油浸变压器，瓦斯保护比较灵敏、快捷、接线简单，能有

效地反应内部故障。

(4) 变压器的温度保护。主要是防止变压器的线圈绕组温度过高及油浸变压器的油温过

高。油浸变压器的允许温升为 55；干式变压器的允许温升为 100，超温限定为 155。

油浸变压器的超温告警通过温度继电器实现。干式变压器只有温度保护，它是通过置放在

变压器绕组内部的热敏电阻(电阻温度计)来实现保护的。

(5) 干式变压器的操作过电压保护。一般是由于切断空载变压器和空载线路过电压引起

的。目前，一般配置真空断路器来保护变压器，为了更有效地保护变压器，在接变压器的

高压出线柜内应安装一组避雷器。

2.4 高压配电设备和变压器的选择

2.4.1 高压电器选择的原则

1．高压电器选择的一般要求

1) 按工作电压和工作电流选择

高压电器的额定电压或最高工作电压不应小于所在回路的工作电压。熔断器、避雷器

和电压互感器的额定电压应符合所在回路的工作电压。电器的额定电流不应小于该回路的

工作电流，当电器的额定环境温度与实际环境温度不一致时，电器的最大允许工作电流按

表 2.11 修正。

表 2.11 电器的最大允许工作电流修正表

项目 支柱

绝缘

穿墙

套管

隔离

开关

断路

器

电流互

感器 电抗器 负荷开关 熔断器

电压互

感器

移相

电容器

最高工作电压 1.5 倍额定电压 1.1 倍额定电压 1.15 倍额定电压 1.1 倍额

定电压

1.05 倍额

定电压

实际环

境温度低

于额定环

境温度时

—

环境温度每降低 1，可增加 0.5％高

压电器额定电流，但最大不超过 20％高

压电器额定电流

高压电器额定电流 —

最 高

工 作

电流

实际环

境温度高

于额定环

境温度低

于 60时

— 环境温度每增高 1，应减少 1.8％

高压电器额定电流 —

·22·

2) 按断流容量选择

断路器、熔断器及带熔断器的负荷开关的额定断流容量(或额定开断电流)不应小于装设

处的超瞬变(即次暂态)短路容量(或超瞬变短路电流)。

3) 校验选择高压电器时应校验的项目

校验选择高压电器时应校验的项目见表 2.12。

表 2.12 选择高压电器的校验项目

短路电流校验 项 目 电 压 电 流 断流容量

动稳定 热稳定

断路器 应校验 应校验 应校验 应校验 应校验

负荷开关 应校验 应校验 应校验 应校验 应校验

隔离开关 应校验 应校验 — 应校验 应校验

熔断器 应校验 应校验 应校验 — —

电抗器 应校验 应校验 — 应校验 应校验

电流互感器 应校验 应校验 — 应校验 应校验

电压互感器 应校验 — — — —

支柱绝缘 应校验 — — 应校验 —

穿墙套管 应校验 应校验 — 应校验 应校验

母线 — 应校验 — 应校验 应校验

电缆 应校验 应校验 — — 应校验

2．选择高压电器时的注意事项

1) 油断路器

少油断路器流容量与操动机构型式有关。当配用电动操动机构或弹簧操动机构时，其

断流容量为额定值。如果配用手力操动机构，其断流容量应按制造厂的规定适当降低，如

SN10-10 型配手力操动机构时，其开断电流不大于 6 kA(在 10 kV 时，断流容量不大于

100 MVA)。

2) 熔断器

使用充石英砂的熔断器(如 RN 系列)时，其工作电压要与额定电压相符，不应降低电压。

例如额定电压为 10 kV 的就不能用于 6 kV 的线路上。

3) 跌开式熔断器

选择户外跌开式熔断器时，要使被保护线段的三相短路电流计算值大于其断流容量的

下限值。如三相短路电流计算值小于其断流容量的下限值时，产生的气体有可能不足以

灭弧。

2.4.2 高压电器型号及主要参数

1．油断路器型号及主要参数

常用油断路器型号及主要参数如表 2.13 所示。

·23·

表 2.13 常用油断路器型号及主要参数

型 号 额定电压

/kV

最高工作

电压/kV

额定电流

/A

开断电流

/kA

操动机构

型号 重量/kg

SW2-35 1000 1200

SW2-35? C 1500 1350

SW2-35? W 1600 1200

SW2-35? CW

35 40.5

2000

16.5

25 CD3-XG 电

磁机构或

CD2-XG

1350

SW3-35 760

SW3-35A 800

SW3-35B

35 40.5 1000

1200

16.5

21 CY5

800

SW4-35LAW

SW4-35LBW

SW4-35LCW

35 40.5 1250 16 CD15-1 1050

SN10-35I 1000 16 620

SN10-35? 35 40.5

1250 20 CT10

650

SN4-20G 20 23

6000

8000

12 000

58 CD8-370 或

CQ5-250 3200

SN4-10G 10 11.5 5000

6000 58

CD8-370 或

CQ5-250 2900

2．高压熔断器型号及技术参数

RN2 系列高压熔断器型号及技术参数如表 2.14 所示。

表 2.14 RN2 系列高压熔断器型号及技术参数

型号 额定电压

/kV

最高工作电压

/kV

额定电流

/A

额定开断容量

(三相)/MVA

500

RN2-10

3

6

10

3.5

6.9

11.5 1000

RN2-20 20 23 1000

RN2-35 35 40.5

0.5

1000

3．高压隔离开关型号及技术参数

常用高压隔离开关型号及技术参数如表 2.15 所示。

·24·

表 2.15 常用高压隔离开关型号及技术参数

型 号 额定电压

/kV

最高工作

电压/kV

额定电流

/A

短时耐受

电流/(kA/g) 操动机构型号

总量

/kg

GW4-35 35 40.5 630～1250 31.5/4 CS11 或 CS8-6D 170

GW-35 35 40.5 630～1600 31.5/4 CS17 或 CS17G 125

GW8-35 35 40.5 400 4.2/10 CS8-5 75

GW12-85 35 40.5 4000 50/3 CJ2-XG 或 CS9-G 35

GN2-35 35 40.5 400～1000 14～27.5/5 CS6-2 110

GN2-27.5 27.5 31.5 1000 63/1 CS6-2 100

GN2-20 20 23 400 10/1 CS6-2 71

GN14-20 20 23 5000～13 000 74～80/10 CJ2-X 或 CS9 150

GN23-20 20 23 2500～8000 50～120/3 CJ2-II 100～200

GW9-15 15 17.5 200～600 5～20/5 钩棒操作 15

GW4-10 10 11.5 400～1250 12.5～25/2 CS11 20

2.4.3 变压器的选择

1．变压器的主要产品系列

变压器的主要产品系列如表 2.16 所示。

表 2.16 变压器的主要产品系列

变压器类型 主要产品系列 生产厂家 产品容量

/kVA 备 注

油浸变

压器

SF 系列

S9 系列

S7-M 系列

S9-M 系列

上海 ABB 变压器有限公司

50～25 000

S9 系列是电

信首选的产品

环氧树脂

浇注型干式

变压器

SCB 系列

SC 系列

SCR 系列

SCL1 系列

SGZ 系列

SG3 系列

SC9、SCB9 系列

SCLBZ 系列

上海广隆变压器有限公司

中国南阳天力变压器有限公司

上海 ABB 变压器有限公司

北京变压器厂

沈阳变压器厂

沈阳第二变压器厂

广东佛山变压器厂

济南志享特种变压器有限公司

50～5000

50～2500

100～2500

50～2500

—

非环氧树

脂浇注型干

式变压器

SGB10 kV 保定天成集团特变电气有限公司 400～2500

30～800 kVA

为铜绕组，大于

1000 kVA 为铜

箔绕组

·25·

2．变压器的选择

1) 变压器台数的选择

变电所根据用电负荷性质、大小及供电要求来决定变压器的容量及台数。对于负荷较

小的市话局、县中心以下电信局、二类国内卫星通信地球站、微波站、干线光缆郊外站、

分路站和增音站，变电所应配置一台变压器；对于 50 000 门以上的市话局、省会级电信枢

纽楼、国际及一类国内卫星通信地球站和大型无线电台，变电所应配置两台或多台变压器；

对于大容量的电信枢纽，变电所必须配置多台变压器。对于配置有载调压变压器的变电所，

应考虑配置一台备用的有载调压变压器。

2) 变压器容量的选择

选择变压器的容量首先应满足用电设备正常运行时的需要，同时考虑其过负荷能力，

力求使电能损耗降到最小，运行费用降到最低。正常运行时，变压器所带负载应为额定负

载的 75％～80％为宜。当配置两台或多台变压器时，若有一台出现故障，则其余的变压器

应保证全局负荷供电。

变压器用电负荷的计算方法有需要系数法、换算系数法、二项式计算法、利用系数法、

利用概率理论计算法等，具体计算参阅相关资料。

2.5 低压交流供电系统

2.5.1 低压交流供电系统的组成

低压交流供电系统由低压配电设备、馈电线路及用电设备组成。通信局(站)交流供电系

统由市电交流供电系统及柴油机或燃气轮机的交流供电系统组成。柴油机及燃气轮机交流

供电系统将分别在后面章节中叙述。

设计市电交流供电系统首先应保证设备的供电质量及供电可靠；系统接线要简单、灵

活，操作安全、维护方便；在设计低压配电系统时，应综合考虑工程的建设规模、总负荷

容量和设备的用电性质等因素。另外，系统及机房的设计应兼顾以后的发展。

1．市电低压交流供电系统

电信局(站)的通信及建筑负荷的供电电源主要是市电，当市电停电时，由备用电源(柴

油发电机组或燃气轮机)供电。市电低压交流系统由低配室市电低压交流供电系统及通信电

力机房的市电交流供电系统两部分组成。

低配室市电低压交流供电系统通常是由一台或多台变压器及配电组成的低压供电系

统。当配置多台变压器时，每台变压器的低压配电系统间均设有母联开关设备，以保证其

供电的可靠性。低配室的市电低压交流供电系统主要是对电信局(站)内的所有建筑负荷(空

调、动力、照明等)及通信电力机房所需的交流电源供电。

通信电力机房的市电交流供电系统负责为各类通信设备配套的交流电源设备供电。通

信电力机房的交流供电电源是由市电及备用发电机组的交流电源来保证供电的。

2．低压交流供电系统的切换

低压交流供电系统的自动切换应包括两路市电电源在低压供电系统上的切换及市电与

·26·

备用发电机组供电系统的切换。

在低压交流供电系统中，两路市电电源的切换通常有如下两种类型：

1) 两路市电在高压侧采用分段运行方式

在低压侧两路市电配电母线间设有母联开关，当其中一路市电电源检修或故障停电时，

则两路市电在低压侧通过低压母联开关进行联络以确保电信负荷的用电。

2) 变压器故障时的低压系统供电电源的切换

配置多台变压器的低压供电系统，每台变压器的低压配电系统间设有母线联络断路器，

当其中任一台变压器发生故障时，通过母联开关来保证故障变压器原所带负载的供电。

大型的电信局(站)电源的切换开关容量较大，通常是选用框架式的空气断路器或大容量

的双掷开关。

3．市电供电电源与备用电源的切换

市电供电电源与备用电源的切换有以下三种形式：

(1) 对小容量的电信局(站)市电与备用发电机组电源的切换，一般在油机室或电力机房

的交流配电屏上进行。

(2) 对大、中型的电信局(站)市电与备用发电机组电源的切换，一般在低压配电室或电

力机房的总交流配电屏上进行。

(3) 对电信枢纽楼的建筑负载和电信负载的市电供电电源与备用电源的切换均在低压

配电室相关配电屏上进行人工或自动切换。

2.5.2 电力室交流供电系统

1．市电电源与备用电源在低压配电室的切换

采用市电电源与备用电源在低压配电室切换方式时，对于大、中型电信楼有以下四种

配电方案：

(1) 在各楼层电力室对应低配的两段母线分别配置大容量的 N 台总交流配电屏，从低配

的两段低压母线上各引 N 路电源至 N 台总交流配电屏上。每套直流供电系统所配置的交流

配电屏的交流供电电源分别从两段母线的总交流配电屏上各引入一路。每套直流供电系统

的交流配电屏接入的第二路电源作为应急检修的备用电源。

(2) 在各楼层电力室，每套 -48 V 直流供电系统所配置的交流配电屏上分别从低配的两

段低压母线上各引一路电源。假如每层电力室有 N 套 -48 V 直流供电系统，则 N 台交流配

电屏从低配室保证电源的两段低压母线的配电屏上需引入 2N 路电源。每台交流配电屏接入

的第二路电源作为应急检修的备用切换。

(3) 在各楼层电力室配置 N 台大容量总交流配电屏，该容量的总交流配电屏应满足本层

电力室交流配电的容量要求。从低压配电室保证电源配电屏上，各引一路电源到每一台的

总交流配电屏上，再从总交流配电屏引出一路电源线到每套直流供电系统所配置的交流配

电屏上。

(4) 在各楼层电力室，每套 -48 V 直流供电系统所配置的交流配电屏上分别从低配室保

证电源的配电屏上引一路电源。假如每层电力室有 N 套 -48 V 直流供电系统，则 N 台交流

配电屏从低配室需引入 N 路电源。

·27·

2．市电电源与备用电源在楼层电力室的交流配电屏上的切换

采用市电电源与备用电源在楼层电力室的交流配电屏上切换方式时，对于通信楼各相

关楼层电力室的交流配电有以下三种配电方案：

(1) 在各楼层电力室分别配置大容量总交流配电屏 n 台，从低配的二段低压母线上各引

入一路电源分别接至上述 n 台交流屏上。然后从发电机备用电源的配电屏上，各引一路电

源分别接入上述 n 台总交流配电屏上。所配置的 n 台总交流屏的进线开关选用自动转换开

关。每套直流供电系统所配置交流屏的交流供电电源分别从二段母线的总交流屏上各引入

一路，每套直流供电系统的交流屏接入的第二路电源作备用电源。对于与通信机房同层安

装的小负荷用电的交流供电电源从低配室引出两条电源馈线，进楼后再采用封闭式的槽型

母线一直敷设到枢纽楼的顶层，每到相关分散电力室处加接电源分接箱。

(2) 在各楼层电力室，每套 -48 V 直流供电系统所配置的交流屏上，分别从低配室及发

电机备用电源的配电屏上各引一路电源。假如每层电力室有 n 套 -48 V 直流供电系统，则 n

台交流屏从低配室及从发电机备用电源的配电屏上各需引入 n 路电源，电力室的每台交流

屏采用手动或自动切换方式接入市电及发电机备用电源。

(3) 在各楼层电力室，根据用电负荷可配置 n 台交流配电屏。每台交流配电屏从低压配

电室及发电机备用电源的配电屏上各引入一路电源输出线后，再采用封闭式的槽型母线或

电缆接至总交流屏上。每套直流供电系统所配置的交流屏的交流供电电源从总交流屏引入

一路电源。

2.6 低压电器的选择和配置

2.6.1 低压电器的选择

1．选择低压电器的要求

(1) 电器的额定电压和额定频率不低于所在网络的额定电压和额定频率；

(2) 电器的额定电流不低于所在回路的负荷电流；

(3) 可能通过短路电流的电器应满足短路条件下的动稳定和热稳定要求；

(4) 断开短路电流的电器应满足短路条件下的分断能力；

(5) 应满足实际环境条件的要求；

(6) 对有专门要求的电器应符合等级要求。

2．熔断器的选择

1) 熔断器熔体电流的确定

熔体额定电流的选择应同时满足正常工作电流和启动尖峰电流两个条件，并按短路电

流校验其动作灵敏性。

(1) 按正常工作电流选择：

I er≥I js

(2) 按启动尖峰电流选择：

·28·

单台电动机回路：

I er≥KIqd

配电线路：

I er≥K[I qd1+I js(n1)]

式中：I er 为熔体的额定电流；I js 为线路的计算电流；I qd 为电动机的计算电流；I qdl 为线路

中启动电流最大的一台电动机的启动电流；I jsn1 为除启动电流最大的一台电动机以外的线

路计算电流。

2) 熔断器熔体动作选择性的配合

在低压配电系统中，当电源侧与负荷侧均设有短路保护时，应尽量使保护装置的动作

有选择性。如果都采用熔断器保护，同型号与同熔体材料的上、下级熔断器之间的熔体电

流等级相差 2～4 级，一般都能满足选择性要求。

3．空气开关的选择

空气开关主要用于配电线路和电器设备的过载、欠压、失压和短路保护，其用途分类

如表 2.17 所示。

表 2.17 空气开关用途分类

名 称 电流范围

/A 保 护 特 性 主 要 用 途

二段保护 瞬时、短延时 选择型

三段保护 瞬时、短延时、长延时

电源总开关和靠近变

压器近端支路开关

限流型 靠近变压器近端支路

开关

配电用自

动开关 200～4000

非选择型

一般型

瞬时、长延时

支路末端开关

直接启动 过电流脱扣器瞬动倍数(8～15)I e 保护鼠笼电动机

间接启动 过电流脱扣器瞬动倍数(3～8)I e 保护鼠笼电动机和绕

组型电动机

电动机保护

用自动开关 0～600

限流式 过电流脱扣器瞬动倍数 12Ie 可装于靠变压器近端

照明用自

动开关 5～50 过载长延时、短路瞬时

单极，不但可用于照

明，还可用于二次回路

漏电保护

自动开关 20～200 30 mA，0.1 s 分断

确保人身安全及避免

火灾

注：Ie 为刀开关或刀形转换开关的线路计算电流。

1) 空气开关额定电流的确定

I ez≥I js

式中：I ez 为空气开关脱扣器的额定电流。

2) 瞬时动作的过电流脱扣器的整定

配电用空气开关的瞬时过电流脱扣器整定电流应躲过配电线路的尖峰，即

I zd3 ≥KZ3[I ’qdl+ I js(n1)]

·29·

式中：KZ3 为空气开关瞬时脱扣器可靠系数，考虑电动机启动电流误差、负荷计算误差和空

气开关瞬时动作电流误差，取 1.2；I ’qdl 为线路中启动电流最大的一台电动机的全启动电流，

其值为电动机启动电流 Iqdl 的 1.7 倍(计入了非周期分量的因素)。

选择性空气开关瞬时脱扣器电流整定值 Izd3，不仅应避开被保护线路正常时的尖峰电流，

而且要满足被保护线路各级间的选择性要求，即大于或等于一级空气开关瞬时动作电流整

定值的 1.2 倍，还要求避开下一级开关所保护线路故障时的短路电流。

非选择性空气开关瞬时脱扣器电流整定值，只要避开回路的尖峰即可，而且应尽可能

整定得小些。

3) 短延时动作的过电流脱扣器的整定

(1) 配电用空气开关的短延时过电流脱扣器整定电流，应避开短时间出现的负荷尖峰电

流，即

I zd2 ≥KZ2[I ’qdl+ I js(n1)]

式中：KZ2 为空气开关短路延时脱扣器系数，取 1.2。

(2) 动作时间的确定：空气开关短延时的断开时间分 0.1 s、0.4 s 和 0.6 s 三种，根据保

护装置动作的选择性确定动作时间。

4) 长延时动作的过电流脱扣器的整定

(1) 配电用空气开关的长延时电流脱扣器整定电流：

I zd1≥K Z1 I js

式中：KZ1 为自动开关长延时脱扣器可靠系数，考虑负荷计算误差及自动开关电流误差，

取 1.1。

(2) 动作时间校验：校验空气开关在 Izdl 的 3 倍时，可返回时间应大于短时尖峰电流的

持续时间，使线路中所接鼠笼型电动机正常全压启动时，长延时脱扣器不误动作。

5) 按短路电流校验空气开关脱扣器整定电流的灵敏度

zd

dmin

I

I≥Klz

式中：I dmin 为被保护段最小短路电流(A)，在中性点接地系统中为单相接地短路电流 I d(1)，

在中性点不接地系统中为两相短路电流 I d(2)；Izd 为空气开关脱扣器的瞬时或短延时整定电

流(A)；Klz 为空气开关动作系数，取 1.5。

4．刀开关及转换开关的选择

刀开关及刀形转换开关按线路的额定电压、计算电流及切断电流选择，按短路时的动、

热稳定检验。

(1) 按额定电压选择：安装刀开关或刀形转换开关的线路，其额定交流电压不应超过

500 V，直流电压不应超过 440 V。

(2) 按计算电流选择：

I e≥I js

式中：I e 为刀开关或刀形转换开关的线路计算电流。

(3) 按切断电流选择：刀开关或刀形转换切断的负荷电流不应大于制造厂允许的切断电

·30·

流值。一般结构的刀开关和刀形转换开关通常不允许直接切断电流回路。

(4) 按短路时的动、热稳定结构校验：安装刀开关或刀形开关的线路，其三相短路电流

不应超过制造厂规定的动、热稳定值。

5．交流接触器的选择

接触器在不同场合下的操作条件存在很大差异，即其额定工作电流或额定控制功率随

使用条件不同而变化。

(1) 按电动机的额定功率或线路的计算电流选择接触器的等级，并根据安装场所的周围

环境选择结构形式。

(2) 按短路时的动、热稳定校验。线路的三相短路电流不应超过接触器允许的动、热稳

定值。当使用接触器切断短路电流时，还应校验接触器的分断能力。

(3) 接触器吸引线圈的额定电流、电压及辅助触头的数目应满足控制回路接线的要求。

(4) 根据操作次数校验接触器所允许的操作频率。

2.6.2 低压电器型号及主要技术参数

1．断路器型号及主要技术参数

断路器型号及主要技术参数见表 2.18。

表 2.18 常用断路器的主要技术数据

短路通断能力

交 流 直 流 型 号

额定

电流

/A

机械寿命/电

寿命/次

过电流脱扣

器电流范围

/A 电压

/V

电流(有效值)

/kA

cosF 电压

/V

电流

/kA

T/ s

380 20/4 — DW15-200 200 20 000/10 000 100～200

660 10 0.3 —

—

380 25/8 0.3/0.8

660 15 0.3 — —

—

DW15-400 400 10 000/50 000 200～400

1140 10 0.25/0.5

330 30/12 0.3

660 20 0.3

— — —

DW15-630 630 10 000/50 000 300～600

1140 12 0.35 — — —

0.3 DW15-1000 1000 10 000/50 000 100～1000 380 40/30

0.3 — — —

2. 熔断器式刀开关型号及主要技术参数

熔断器式刀开关型号及主要技术参数见表 2.19。

·31·

表 2.19 熔断器式刀开关型号及主要技术参数

型 号 HR5-100 HR5-200 HR5-400 HR5-630 HR6-160 HR6-250 HR6-400

约定发热电流

/A 100 200 400 630

380 V：160

660 V：100

250

200

400

315

额定绝缘电压

/V 660 660 660 660 660 660 660

接通

电流/A 1000 1600 3200 5040 1280(1000) 2000(1600) 3200

额 定

接 通分

断能力 分断

电流/A 800 1200 2400 3780 960(800) 1500(1200) 2400

额 定 熔 断 短

路电流/kA 50 50 50 50 50 50 50

最 大 预 期 峰

值电流/kA 100 100 100 100 100 100 100

3．负荷开关型号及主要技术参数

负荷开关型号及主要技术参数见表 2.20。

表 2.20 负荷开关型号及主要技术参数

接通与分断能力

1.1×415 V

熔断短路电流

1.1×415 V 型 号 额定电流/A

接通电流

/A

分断电流

/A cosF 电流/kA cosF

0.65

H H 10

20

32

53

100

80

140

250

400

64

112

200

320 0.35

50 0.25

100 300*

400

300*

320

0.65

0.35

200 600*

800

600*

640

0.65

0.35

315 945*

1000

945*

800

0.65

0.35

HH11

400 1200*

1300

1200*

1000

0.65

0.35

50 0.25

注：带*为 380 V，不带*为 660 V 的数据。

·32·

4．熔断器型号及主要技术参数

熔断器型号及主要技术参数见表 2.21。

表 2.21 熔断器型号及主要技术参数

额定电压/V 试验电路参数 型号

交流 直流

熔 断 器 额

定电流/A 熔体额定电流/A

短路分断

能力/A cosF T/ms

15

60

2 4 5 6 15

20 25 30 35 40 50 60 25

RL1 380 V 400 V 100

200

60 80 100

100 125 150 200 50

0.25 15～20

RL2 380 V 25

60

2 4 6 10 15 20 25

35 50 60 25 ≤0.3 —

RS0

250 V

500 V

750 V

30 50 80 150 350 480

30 50 80 150 320 480

250 320

50 ≤0.25 —

RS3

500 V

750 V

1000 V

10 15 30 50 80 100 150 200

200 250 600 700

450

25 ≤0.3 —

2.7 柴油发电机组的交流供电系统

电信局(站)为了确保通信的畅通，通信设备的供电必须安全可靠。通信设备的供电电源

是由交流市电电源、交流自备电源、交流不间断电源(UPS)和直流供电电源组成的可靠的供

电系统。市电电源作为主用供电电源，当市电停电时则需由交流备用电源供电。

在电信部门，通常选用柴油发电机、燃气轮发电机作为备用交流电源设备。由于柴油

发电机组价格低廉、运行可靠，因此深受用户青睐。与柴油发电机组相比，燃气轮发电机

组在性能方面有更大的优点，体积小、重量轻、运行可靠性高，但设备较昂贵。基于其优

越的性能，近几年燃气轮发电机组在国内电信部门开始选用。所以，在后面章节中将介绍

燃气轮发电机组。

电信局(站)所配置的柴油发电机组按照安装方式可分为固定式和移动式两类，都为

230 V/400 V 低压柴油发电机。固定式发电机组有室外集装箱方式和室内安装方式两种类型。

移动式发电机组有拖车式、便携式和固定在汽车台架上的方式三种类型。

柴油发电机组由柴油发动机、同步发电机及配电装置三大部分组成。柴油发动机由进

气系统、排气系统、冷却系统、燃油系统、润滑系统和启动系统组成。

·33·

1．柴油发电机的电气系统

柴油发电机本身的供电系统由发电机、启动蓄电池、电池充电器、直流启动电机、发

电机的输出配电装置、一套电气操作控制及自动检测系统组成。近年生产的柴油发电机组

都是智能型机组，并具有遥测、遥信和遥控功能。

2．柴油发电机组备用电源交流供电系统

局内备用电源交流供电系统由发电机组(柴油机或燃气轮机)、发电机控制屏、发电机配

电设备、配电线路及用电设备组成。它在供电系统中担负的任务是在市电停电、机组启动

后及时向负载供电，当市电恢复正常时，负载自动切换到市电供电。目前我国电信行业选

用的机组均是低压机组，由一类市电供电的电信局(站)备用电源供电系统。根据配置备用机

组数量，有三种方案：

(1) 当配置一台大容量机组时，由该台机组供全局保证用电负荷。对于大容量机组一般

选用燃气轮发电机组，其可靠性高、体积小、重量比同容量柴油发电机组轻，但投资

较大。

(2) 当配置两台机组时，两台机组采用分段运行方式。通常其中一台供电信系统用电，

另一台供建筑用电。

(3) 当配置两台机组时，两台机组采用并联运行方式。并联机组启动运行方式是当机组

检测市电确已停电时，则两台机组同时启动。当检测其中一台最先达到 90％额定电压及频

率的机组时，则将其首先投入母线，供电给负荷；另一台机组自身的自动同步器控制达到

与主母线同步后投入并机运行，其余负载再依次投入。目前对于两台并机供电系统的设计

一般有如下三种方案：

方案一：两台机组的供电电源通过各自机组的电源屏接在同一并机总母线屏上，然后

通过总母线送至多台配电屏上。这种供电方式必须严格控制第一台机组接入的负载。

方案二：两台机组的供电电源通过各自机组的电源屏接在总母线上，然后通过总母线

送至多台配电屏上。多台配电屏间设有母线联络开关。这种供电方式对于通信电源的交流

供电比较适宜。

方案三：两台机组的供电电源通过各自机组的电源屏分别接到油机配电系统的两段母

线上，两段母线间设有母线联络开关。这种供电方式对于通信电源的交流供电比较适宜。

2.8 燃气轮发电机组的交流供电系统

燃气轮发电机组和柴油发电机组一样，都是电信局(站)采用的备用发电设备，二者在电

信局交流供电系统中所处的位置也相同。

2.8.1 燃气轮机的工作原理和结构

1．燃气轮机的工作原理

燃气轮机是一种热工机器，在机器中产生热能并经过势力学的冲程循环把热能转换成

机械能。其基本原理是由下述四个冲程循环组成的，如图 2-10 所示。

压缩——大气被压缩(A→B)。

·34·

燃烧——加入燃料到压缩空气中并点燃(B→C)。

膨胀——燃烧气体经过喷口膨胀(C→D)。

排气——燃烧气体排出到大气中(D→A)。

压力

B C

( ) ,在等压 燃烧室 下加热体积增大，等压循环

排出到大气的压力

A D

体积 图 2-10 四个冲程循环图

燃气轮机的热力学工作过程是连续的，在压气机中不断把压缩空气送出，在燃烧室中

不断地进行燃烧，而燃气轮机不断地输出功率。四个冲程的热力循环过程如表 2.22 所示。

表 2.22 四个冲程的热力循环过程

热力程序 状态 静压力 温度 气体流速 比容量

压缩 绝热 增加 增加 减小 减小

燃烧 等压 相等 增加 增加 增加

膨胀 绝热 减小 减小 增加 增加

排气 等压 相等 减小 减小 减小

2．燃气轮机的结构

燃气轮机由压气机、燃烧室和涡轮机三部分组成，其结构如图 2-11 所示。

轴流式涡轮压气机

空气

燃料喷嘴

火花塞

燃烧室内衬

涡轮

输出涡轮机( )轴流式涡轮机

排气

输出轴

(通过减速器与)发电机连接

输出轴( )接发电机

减速器

( )叶轮 离心式涡轮压气机

输出涡轮机( )径向式涡轮机

燃烧器 燃料喷嘴

火花塞

排气

空气

(a) (b)

图 2-11 燃气轮机的结构

(a) 航空用燃气轮机的结构；(b) 一般工业用燃气轮机的结构

·35·

1) 压气机

压气机分为轴流式压气机和离心式压气机。压气机是为了有效、连接地向燃烧室提供

大量的燃烧及冷却内部所需的空气量的装置。压气机的原动力来自涡轮机的部分输出

功率。

2) 燃烧室

燃烧室位于压气机和涡轮之间，其上装有专门设计的燃油喷嘴和点火装置，供燃烧室

的燃油从燃油喷嘴中以雾化状态喷出，与来自压气机的高压空气混合。开始时由点火装置

将其点燃，然后靠燃油喷嘴前形成的回流区进行点火并稳定燃烧，使燃油的化学能转变成

热能，同时保证涡轮进口处燃气的给定温度。

3) 涡轮机

涡轮机分为轴流式涡轮和径向式涡轮。涡轮功能是将高温、高压燃气中的部分热能和

压力能转换成机械功。涡轮的功用除带动燃气轮机上的压气机和附件外，剩余的功就可以

带动各种负载。

2.8.2 燃气轮发电机组系统的组成

燃气轮发电机组由燃气轮机、减速箱、发电机、配电控制屏、启动电源屏和消噪声箱

体等组成。机组工作系统有电动或人工启动系统、燃油供油系统、润滑油供油系统、通风

排气系统和信号告警系统等。机组可分为固定式和移动式两种。固定式机组又可分为带消

噪箱体式和敞开式两种。移动式机组也分为货车式和拖车式两种。

燃气轮发电机组的主要技术指标有最大输出功率、额定输出、额定电压、频率、功率

因数、稳态电压调整率、瞬态电压调整率、稳定时间、电压波动率、稳态频率调整率、瞬

态频率调整率、频率波动率和线电压正弦畸变率等。

1) 燃油系统

燃油系统主要由燃油箱、供油泵、燃油滤清器、换热器、调节阀、防火阀、截止阀及

连接管路等组成。其工作原理如图 2-12 所示。

M

旋板泵

换热器

防火阀

粗油滤清器

供油泵

直流电动机

粗油滤清器

燃油箱

油气分离器

细油滤清器

加热器

燃油电磁阀

接启动喷嘴 接燃油喷嘴

截止阀

调节阀

柱塞泵

图 2-12 燃油系统工作原理图

·36·

2) 滑油系统

滑油系统主要由滑油箱、换热器、风冷散热器、过滤器、控制电磁阀门、循环油泵和

管路等组成。其工作原理如图 2-13 所示。

M

三通开关比例换向阀

换热器细油滤清器

发动机进油器

油气分离器出油口

增压级

风冷散热器

截止阀

循环油泵

溢流阀

直流电动机

吸油滤清器

滑油箱油气分离器出气口

图 2-13 滑油系统工作原理图

3) 电气系统

电气系统主要由控制柜、操作显示面板、浮充电源、蓄电池组、出线总开关、电气执

行元件、机组控制显示系统及电参数测量系统和保护装置等组成。其控制原理如图 2-14 所

示。各部分功能如表 2.23 所示。

表 2.23 电气系统各部分功能

部 件 功 能 说 明

控制屏 机组的运行和操作方式等项目的选择及人工运行指令

交、直流控制柜 为机组控制保护设施提供交、直流电源，并控制机组交、直流设备的启动和运行

蓄电池系统 机组在无交流电源情况下启动和控制用电源

出线总开关 具有自动合闸、过负荷、短路保护等功能

同期系统 实现手动并网和自动并网

电调控系统 对燃机和发电机组的各种运行参数的测量

·37·

总

线

电压

互感

电流

互感

接触

器

空气

开关

系统

失电

、滑

油电

磁阀

燃 机 机 舱 温 度

燃 机 滑 油 回 油 温 度

液 压 油 箱 温 度

发 电 机 机 舱 温 度

频 率 显 示

燃 机 扭 矩 压 力

垂 直 振 动

励 磁 电 压

励 磁 电 流

水 平 振 动

燃 机 滑 油 进 油 温 度

外 网 电 压 互 感 器

定 子 温 度

电 机 后 轴 承 温 度

液 压 油 压 力

大 气 温 度

喷 嘴 前 压 力

电 机 前 轴 承 温 度

启 动 电 机 电 压

压 力 机 后 压 力

燃 油 供 油 压 力

启 动 电 机 电 流

发 电 机 功 率

燃 机 滑 油 进 口 压 力

燃 油 阀 位 移

发 电 机 功 率 因 素

电 压 互 感 器

电 流 互 感 器 C

排 气 温 度

转 速 (n)

电 流 互 感 器 B

电 流 互 感 器 A

失 励 保 护 紧 急 停 机

过 流 保 护 停 机 信 号

短 路 保 护 甩 负 荷 2

火 警 信 号 甩 负 荷 1

五 级 关 闭 信 号 额 定 功 率 信 号

八 级 关 闭 信 号 强 励 送 电

燃 油 滤 压 差 两 个 控 制 接 触 器 送 电

滑 油 滤 压 差 截 止 阀 工 作

液 压 油 滤 压 差 启 动 燃 油 电 磁 阀

燃 油 供 油 压 力 防 火 阀 工 作

金 属 屑 信 号 B 点 火 线 圈 工 作

金 属 屑 信 号 A 启 动 发 电 机 供 电

燃 油 液 位 燃 油 低 压 供 油 泵

液 压 油 液 位 启 动 燃 油 加 温

滑 油 箱 液 位 液 压 油 泵 工 作

允 许 启 动 滑 油 电 磁 阀 开

转速

表 (温

度表

T4

)

输出

电流

表

输出

电压

表

外网

电压

表

功率

表

频率

表

Φ

表

励磁

电流

表

励磁

电压

表

电度

表

启动

电流

表

启动

电压

表

各控

制开

关

百 叶 窗 电 机

百 叶 窗 电 机

通 风 电 机

执行

负载

中间

继电

器浮

充屏

电池

组

光 电 隔 离

模拟

量输

入

电液

伺服

阀燃

料调

节

调整

励磁

电压

调节

直流

供电

滑油

温度

调节

向启

动机

供电

启动

机控

制

模拟

量输

出

燃油

调节

阀

三通

流量

阀

光电

隔离

开关

量输

入

小型

大功

率直

流继

电器

运行

定时

程序

寄存

器

定时

开关

量输

出

－

小型

继电

器

开关

量输

出

－

软件

主控

制器

控制

板

声光

报警

显

示

机

供主

控制

器、

打印

允许

送电

指令

终止

送电

指令

用户

提供

手动

控制

失电

启动

指令

～

2-1

4

图电

气控

制系

统控

制原

理图

·38·

4) 电调控系统

电调控系统主要由控制器、PC 机、显示器、打印机、键盘、UPS 电源、传感器和各执

行机构组成。电调控系统具有自动启动燃机及发电机组功能，对带载(或并网)、加/减负载

及停机的各项控制功能实行程序控制。对燃机和机组的主要运行参数设有报警或紧急停机

两级保护，并具有停机期间对主要设备定期巡检的功能。

5) 燃机进气系统

燃机进气系统主要由过程装置、消声器、转接段和进气蜗壳等组成。燃机进气系统的

作用是使进气流畅均匀、减少流阻损失、保证进气清洁和降低噪声。

6) 消防系统

自动灭火系统在机舱出现火灾时，自动控制机舱冷却风进/出口关闭，并喷射灭火剂，

使火焰熄灭。

2.9 交流不间断电源供电系统

交流不间断电源设备分为静止型和旋转型两种。采用交流不间断电源是为了满足部分

通信负荷要求采用交流不间断电源供电的要求。交流不间断电源设备的核心是逆变的问题，

也就是将直流电能转换成交流电能的过程。

2.9.1 逆变器的工作原理

逆变器有全控型逆变器和半控型逆变器两种，下面分别介绍它们的工作原理。

1．全控型逆变器的工作原理

如图 2-15 所示为通常使用的单相输出的全控型逆变器主电路。图中变流元件采用 IGBT

管 VQ11、VQ12、VQ13、VQ14，并由 PWM 脉宽调制 IGBT 管的导通或截止。

＋

DC输入

－

COD

VD11

VD12

VQ11

VQ12

VD13

VD14

VQ13

VQ14

L

COP

1

2

TRUU

V

AC 输出

图 2-15 全控型逆变器主电路

当逆变器电路接上直流电源后，先由 VQ11、VQ13 导通，VQ12、VQ13 截止，则电流

由直流电源正极输出，经 VQ11、L 电感、变压器初级线圈 1～2，到 VQ14 回到电源负极。

当 VQ11、VQ14 截止后，VQ12、VQ13 导通，电流从电源正极经 VQ13、变压器初级线圈

2～1、L 电感到 VQ12 回到电源负极，此时在变压器初级线圈上已形成正负交变方波，利用

高频 PWM 控制，两对 IGBT 管子交替重复动作，在变压器上产生交流电压。由于 LC 交流

滤波器作用，使输出端形成正弦交流电压。

·39·

当 VQ11、VQ14 关断时，为了释放储存能量，在 IGBT 处并联二极管 VD11、VD12，

使能量返回到直流电源中去。

2．半控型逆变器的工作原理

半控型逆变器采用晶闸管元件，其主电路如图 2-16 所示。图中 VT1、VT2 为交替工作

的晶闸管，设 VT1 先触发导通，则电流通过变压器流经 VT1，同时由于变压器的感应作用，

换向电容器的电压给 C 被充电到大约二倍的电源电压。接着 VT2 被触发导通，因 VT2 的阳

极电位降到负电位，换向电容器的电压给 VT1 反向偏压，VT1 截止，返回阻断状态。这样

VT1 与 VT2 换流，然后电容器 C 又反极性充电。如此交替触发晶闸管，电流交替流向变压

器的初级，在变压器的次级得到交流电。

在电路中电感 L 可以限制换向电容 C 的放电流，延长放电时间，保证电路关断时间大

于晶闸管的关断时间，而不需容量很大的电容器。VD1 和 VD2 是两只反馈二极管，可将电

感 L 中的能量释放，将换向剩余的能量送回电源，完成能量的反馈作用。

负荷

＋

－L

VD1

VT1

VT2

VD2

C

图 2-16 半控型逆变器主电路

2.9.2 静止型交流不间断电源设备

静止型交流不间断电源设备一般由整流器、逆变器、输入滤波器、静态开关、检修旁

路开关和蓄电池组等组成。其主电路如图 2-17 所示。

～

～

IRE

IRP

(1)

IB

(3)

(2)

(4)

(4) IBY

IUG(1)整流器；蓄电池组；逆变器；静态开关

图 2-17 静止型交流不间断电源主电路

当市电正常供电时，交流市电经整流器(1)整流后供给逆变器(3)的直流电源，由逆变器

输出交流方波，经输出滤波器变成正弦波交流电压输出，供负载用电，此时获得的电能在

质量上是与市电隔离的净化电能。

·40·

如当市电停电时，则由蓄电池组(2)供电给逆变器的直流电源，使逆变器不中断地供给

负载的交流电源。当市电恢复后，则仍由整流器输出直流电源供逆变器用电，同时整流器

对蓄电池进行低压恒压充电，在充电完毕后自动转入浮充供电。

如当逆变器发生故障，则经静态开关立即自动转换到紧急旁路电源上，用市电供给负

载用电。

思考与练习题

2.1 通信电源的交流电主要包括哪几种？分别用于什么场所？

2.2 市电交流供电系统由哪几部分组成？

2.3 市电分为哪几类？分别用于什么场合？

2.4 低压配电系统的三种基本接地类型各有什么特点？

2.5 电信交流电源供电电压及频率要求是什么？

2.6 高压交流供电系统由哪几部分组成？

2.7 设计变电站高压供电系统主要要考虑哪些因素？

2.8 高压供电系统的接线原则是什么？

2.9 如何选择高压电器？

2.10 低压交流供电系统由哪几部分组成？

2.11 如何选择低压电器？

2.12 柴油发电机组交流供电系统由哪几部分组成？

2.13 燃气轮发电机组交流供电系统由哪几部分组成？

2.14 简要叙述逆变器的工作原理。

·41·

第 3 章

3.1 直流电源的种类和组成

3.1.1 直流电源的种类

在通信电源系统中，一般都把交流市电或发电机产生的电力作为交流输入，经整流等

变换后给各种电信设备和二次变换电源设备或装置供电，我们把变换后的电源称为直流

电源。

直流电源也可由化学电池、太阳电池和热电装置等产生。

直流电源的电压种类一般有 3 V、5 V、12 V、⋯⋯以及高直流电压 440 V、1500 V、

9200 V 等，如表 3.1 所示。

表 3.1 直流电源的电压种类及说明

电 压 种 类 说 明

3 V、5 V 和 12 V 电压 用于集成电路的供电

24 V、48 V 和 60 V 电

压(-24 V、-48 V 和-60 V

电压)

用于电信设备的供电。按各国传统，电信设备供电电压大都采用 24 V、48 V

和 60 V 三种。我国提出直接向电源设备供电，并可对换流设备供电的电源称

为基础电源，并提出我国电信设备用的-48 V 电源可直接向程控交换、数字传

输等各种通信设备供电，对换流设备如直流变换器等供电时具有广泛的适用

性，提出-48 V 为直流基础电源。信息产业部颁布的《通信局(站)电源系统总

技术要求》中明确规定了-24 V、-48 V 和-60 V 三种直流基础电源

110 V 和 220 V 电压 用于变电室高压开关合闸电源使用

270 V 和 440 V 电压 用于 UPS 逆变器供电

1500 V 和 9200 V 电压 用于海底电缆远距离供电

直流基础电源的设备主要由整流器、蓄电池组、直流配电屏等组成。除直流基础电源

外，通信电源还有二次变换电源。二次变换电源把直流基础电源的电压变换为交换机或其

他电信设备适用的各种电压，如+24 V、±12 V、±5 V、±3 V 等。另外，逆变器(直流变

交流)给电信设备提供多种交流电源。直流集中供电系统方框图如图 3-1 所示。

直流电源系统

·42·

电信设备

DC/DC变换 逆变器

直流配电设备

蓄电池组

整流器(AC)交流输入

图 3-1 直流集中供电系统方框图

3.1.2 直流供电系统的组成

任何电信局(站)的电源系统必须能保证稳定、可靠、安全地供电。不同局(站)由不同的

电源系统组成。直流电源系统的组成可分为以下四种类型，如表 3.2 所示。

表 3.2 四种直流电源系统类型

直流电源系统类型 说 明

集中供电直流

电源系统

由整流器设备、蓄电池组、直流配电设备组成，各类供电设备、电池组都集中

放在电力室或电池室内。在电源引出端和负载间应装设中间滤波装置，否则会对

电信设备造成干扰。该类系统建设工程量大、设备安装难度高，扩容困难

分散供电直流

电源系统

同一电信局(站)共用一个总的交流供电系统，各直流供电系统可以分楼层设置，

可以设置在单独的电力电池室内，也可以与电信设备放在同一机房或机架上

独立供电直流

电源系统

一般在没有市电的地区采用独立直流电源系统，通过直流控制屏给电信系统供

电。独立供电直流电源系统结构如图 3-2 所示

混合供电直流

电源系统

对于市电可靠性差的地区，常采用交流电源与独立直流电源相结合的供电方式。

混合供电电源系统结构如图 3-3 所示

独立直流电源

直流控制

电信设备

蓄电池组

蓄电池组

直 流 控 制 屏

独立直流电源

电信设备整

流器

市电输入

图 3-2 独立供电直流电源系统结构 图 3-3 混合供电电源系统结构

3.2 直流电源供电方式

现代电信系统对直流供电的质量要求很高，电压不允许瞬间中断，且其波动、瞬变和

杂音应小于允许的范围，并且对直流供电系统要做到少维护和集中监控。直流电源供电方

式有多种，要保障通信不中断，蓄电池几乎成为直流电源必不可少的组成部分。

·43·

3.2.1 整流器供电方式

整流器供电方式方框图如图 3-4 所示，该供电方式不用蓄电池，市电经过整流器后直接

给电信系统供电。这种方式适用于小交换机或个别移动通信基站等允许通信中断的系统。

市电 整流器 电信系统

图 3-4 整流器供电方式方框图

3.2.2 整流器、蓄电池组联合供电方式

整流器、蓄电池组联合供电方式是当前的主要供电方式，它在整流器供电方式的基础上增

加备用蓄电池组。根据蓄电池的使用方法，整流器、蓄电池组联合供电方式可分为充放电、半

浮充、全浮充、低压恒压充电和 VRLA 蓄电池充电五种方式。这五种方式的说明如表 3.3 所示。

表 3.3 五 种 方 式

方 式 说 明

充放电方式 在整流器方式基础上，采用两组蓄电池交替进行充放电。此方式供电的电源稳定性好，但

效率低，需要两组大容量蓄电池，充电用整流器容量也大，维护工作频繁，因此已基本淘汰

半浮充方式

在充放电方式基础上，由一组或两组蓄电池与整流器并联对电信设备供电，部分时间由蓄

电池单独放电供电。与充放电方式相比，半浮充方式的蓄电池容量小，且能减少蓄电池反复

充放电的循环和功率损耗，利于延长蓄电池寿命，但蓄电池仍然要进行充放电，使用的寿命

还是比较短

全浮充方式

该方式又称蓄电池连续浮充方式或并联方式，由蓄电池与整流器并联对电信设备连续供

电，在市电停电或必要时，由蓄电池放电供电。蓄电池放出的电量或自放电的容量损失由浮

充时补充。蓄电池平时保持在完全充满电状态。该方式下的蓄电池比在充放电或半浮充方式

下的蓄电池充放电循环次数少，因而电能利用率高，蓄电池使用寿命长，维护工作量也小，

而且能更可靠地起到备用作用。另外，蓄电池对负载中的浪涌现象有一定的吸收作用。全浮

充的供电方式如图 3-5 所示

低压恒压

充电方式

该方式与全浮充方式基本相同，在蓄电池不脱离负载的情况下进行。蓄电池定期地进行均

衡充电，在市电停电时放电和自放电引起的容量损失，在浮充状态下由低压恒压充电予以补

足。该方式具有简化整流器输出、降低蓄电池充电温升、简化供电系统结构及操作等优点，

利于维护、能降低机房的建筑要求和提高用电效率

① 浮充充电。当整流器恢复工作后，以限流稳压方式对电池充

电，即充电前期整流器以某限制电流的恒流方式输出；当整流器输

出电压上升至浮充电压设定值后，继续浮充，使蓄电池内电流降至

浮充电流值为充足

② 限流恒压充电。将限流点、恒压值适当提高，充电结束后，

整流器自动将输出电压降为浮充电压，并继续保持全浮充

(1) 在线充电方式。

由于整流器具有限流恒

压功能，蓄电池在供电系

统中放电后，采用在线充

电方式进行正常充电，即

整流器在给负载供电的

同时，又对蓄电池进行充

电，有三种方式 ③ 递增电压充电。与限流恒压充电方法基本相同，只是在充电快

结束时，将电压递增，目的是使电池在充电末期获得足够的充电电流

VRLA 蓄电

池充电方式

(2) 离线充电方式 将 VRLA 蓄电池脱离供电系统，提升恒压值以限流恒压方式快

速充电，在较短的时间补足电量

·44·

整流1器

电信系统

整流2器

蓄电池组

市电

－ ＋

图 3-5 全浮充的供电方式

3.2.3 DC/DC 变换器供电方式

电信系统的模块和器件种类繁多、供电电压各异，有的还需要长距离传送，靠蓄电池

组的直流供电系统难以完全满足要求。因此，可采用集中或分散的 DC/DC 变换器(直流/直

流变换器)提升或降低电压以满足各种供电要求。DC/DC 变换器供电方式如图 3-6 所示。

电信系统的模块和器件

5 V 5 V－ 12 V 12 V－ 60 V－

48

V－

整流器蓄电池组

市电

图 3-6 DC/DC 变换器供电方式

3.2.4 自然能、蓄电池供电方式

目前用于电信系统直流供电的自然能主要有太阳能电池和风力发电机，它们可以分别

与蓄电池组成直流供电系统，也可以与整流器和蓄电池共同组成混合系统。几种组合供电

方式如表 3.4 所示。

表 3.4 几种组合供电方式

类 型 说 明

太阳电池、蓄电池供电

系统

主要适用于市电难以到达而太阳能资源比较丰富的地区。可根据电信

系统的能量要求和当地气象条件，选取合适的太阳电池阵数量和蓄电池

容量，并进行适当连接

风力发电机、蓄电池供电

方式

主要适用于市电难以到达而风力资源比较丰富的地区。可根据电信系

统的功率要求和当地气象条件，选取合适的风力发电机和蓄电池容量

太阳能、风能和蓄电池组

合供电方式

特别适用于太阳能、风能资源丰富，而且太阳能和风能能够互补的地

区，可以减小蓄电池的容量

整流器、太阳能(和风能)

与蓄电池组合的供电方式

适用于市电供电质量、保障较差，而自然能条件较好的地区。为了保

证电信系统供电，可以采用该供电方式

·45·

3.2.5 UBS 供电方式

UBS(Uninterruptible Battery System)叫作不间断蓄电池系统或称不间断直流供电系统。

UBS 的引入有利于减小备用电源蓄电池的设计容量，扩展备用时间，提高供电系统可靠性。

UBS 是由蓄电池和直流发电机并联组成的备用电源。当市电或整流器出现故障时，由

浮充的蓄电池放电供电。当蓄电池电压下降到接近于最低允许值时，由监控系统启动直流

发电机，为电信系统供电，并给蓄电池充电。当市电恢复或整流器排除故障时，直流发电

机自动退出。因此，在 UBS 中蓄电池容量可减小，而且在没有其他交流负载的情况下，常

规的备用交流发电机组可以取消。

UBS 适用于偏远地区由太阳能供电的通信站、计算机系统、铁路信号单元和移动通信

站等。

3.2.6 整流器、燃料电池供电方式

燃料电池和普通化学电池结构相同，也由电极、催化剂和电介质组成。它是把燃料的

化学能直接变换为电能的装置。燃料电池的反应物储藏在电池外部，不同于一般化学电池

把反应物储藏在电池内部。燃料电池的能量变换效率高，只要供给燃料和氧化剂，就能长

时间连续提供电力。整流器、燃料电池供电方式如图 3-7 所示。

燃料电池

市电整流器

电信设备稳定器 变换器

图 3-7 整流器、燃料电池供电方式

3.2.7 浮充供电系统调压方式

为了满足直流供电系统的电信设备对电源电压的要求，通常采用尾电池调压、降压调

压、升压器调压和升降压补偿器调压四种方式，以保证无论是在浮充充电还是在放电状态

下电信设备进线端子的电压保持在规定的电压值范围内。浮充供电系统的几种调压方式如

表 3.5 所示。

表 3.5 浮充供电系统的几种调压方式

方 式 说 明

尾 电 池

调压方式

该方式的蓄电池组分主电池和尾电池两种。当市电或整流器出现故障时，由主电池供

电。主电池电压下降到某一值后，接入尾电池提高输出电压。该方式可靠性高、输入电

阻低、滤波性能好，但接入尾电池时电压会发生阶跃变化，须配置控制尾电池接入和断

开装置，并解决电池的充电问题

·46·

续表

方 式 说 明

(1) 电阻降压方式。通过串联在配电回路中的电阻降低蓄电池

组电压后，对负载供电。当放电供电蓄电池电压下降时，适时地

短路部分乃至全部电阻，可保持供电电压在电信设备允许的电压

变动范围之内，延长供电时间

(2) 二极管降压方式。通过二极管降压方式可以把电压减到所

希望的值，也可使电信系统供电的电压保持在允许的范围之内。

充电完毕，可通过开关回到正常的浮充电状态

降 压 调 压

方式

当蓄电池的

浮充电压比负

载电压高时，

须在主电路中

串联接入降压

元件降压后供

电。主要有三

种 降 压 调 压

方式 (3) 反压电池降压。把电阻降压方式中的降压电阻改用反压电

池替代，就会把铅酸电池的电压降到负载所需要的电压。放电供

电时，逐个切除碱反压电池，就能保持供电电压在电信设备允许

的电压变动范围之内，延长供电时间。反压电池降压方式的接入

和切除机构复杂，维护较麻烦，已基本淘汰

升 压 器 调

压方式

把尾电池调压方式的尾电池换成升压变换器，这种方式称为升压器调压方式。

该方式能进行电压微调，保持供电电压恒定，适合电源电压要求严格的通信设备

供电使用。升压器电路复杂、可靠性低、价格较贵，因而其采用受到了限制

升 降 压 补

偿器调压方式

在同一个电信局(站)中，如果有两种不同供电电压的电信设备，可采用升压和降

压补偿器的调压方式。如果工作在常规直流需要的低容差工作电压下，可插入用

于升降电压的补偿器。这个补偿器必须补偿电信系统与充电和放电蓄电池之间的

电压差

3.3 蓄 电 池

3.3.1 蓄电池的构成与工作原理

1．蓄电池的构成

蓄电池是将电能转化为化学能储存起来，需要时再将化学能转变为电能的一种储能装

置。所有的蓄电池都由正极、负极、电解液、隔膜和电池槽五个主要部分组成。阀控式密

封铅酸蓄电池还有安全阀。电解液的作用是浸润极板中的活性物质，并形成导电粒子，在

电流状态下参与电极反应。隔膜防止正、负极短路，并防止正极溶解的有害物质流向负极

储存的电解液，提供氧气自正极扩散到负极的通道。电池槽盛装极板组、电解质及其附件。

安全阀用于泄放高压盈余气体，避免电池槽炸裂。

·47·

2．阀控式免维护铅酸蓄电池结构及工作原理

阀控式免维护铅酸蓄电池结构如图 3-8 所示。它由正极板、负极板、隔板、电解液、安

全阀、气塞和外壳等部分组成。正、负极板采用涂浆式极板，活性材料涂在特制的铅钙合

金骨架上。这种极板耐酸性强、导电性能好、寿命长、自放电率较小。隔板由超细玻璃纤

维制成，所有的电解液注入极板和隔板中，电池内没有流动的电解液，即使外壳破裂，也

能正常工作。顶盖上备有内装过滤器气塞，可以防止酸雾从蓄电池中逸出。正、负极接线

端子用铝合金制成，顶盖用沥青封口，采用全密封结构。

沥青封口

防爆陶瓷过滤器

接线柱

安全阀盖

正极板隔板

负极板外壳

图 3-8 阀控式免维护铅酸蓄电池结构

在阴极吸收式阀控密封铅酸电池中，负极板活性物质总量比正极板多 15％。充电时，

正极已经充足，负极尚未充电到额定量的 90％。因此，在正常情况下，电池只有正极产生

氧气，负极不会产生难以复合的氢气。超细玻璃纤维隔膜留有的气体通道解决了氧气传输

和复合问题。电池顶盖上的低压排气阀能自动排出电池内部压力达到一定数值的气体。负

极板上的活性物质在潮湿条件下活性很高，能够与正极板产生的氧气快速反应化合成水，

因此在使用过程中无需加补酸。

铅酸电池是在通信电源中使用最广泛的一种蓄电池。在储电状态下，正极板是深棕色

的二氧化铅(PbO2)，负极板是海绵状灰色的纯铅(Pb)，电解液是稀硫酸(H2SO4)。蓄电池放出

电能时，正极与负极都变成硫酸铅(PbSO4)，电解液中的硫酸浓度相应变稀。如果输入电能，

即充电时，正极与负极分别恢复成原来的物质：二氧化铅和纯铅。正极、负极和硫酸在

充/放电过程中参加了成硫反应，即氧化-还原反应，如图 3-9 所示。过去，电信部门大量采

用固定式防酸隔爆铅酸蓄电池，近几年引起人们重视和应用的是在前者基础上发展起来的

阀控式密封铅酸蓄电池，二者化学反应原理基本是一致的，但在板栅材料的选用、结构、

技术要求和使用方面并不相同。

图 3-9 给出铅酸蓄电池的充/放电化学反应过程和反应式。把充/放电时参与化学变化的

电极物质(氧化剂、还原剂)称为作用物质和活性物质。从反应式中可以看出电解液的比重随

放电下降，随充电上升。

·48·

正极

二氧化铅

PbO2

酸

2H2SO4

负极

铅

Pb

PbO2 Pb

SO4

SO4

＋ I －

＋＋

(a)

稀硫酸

放电

充电

正极

硫酸铅

PbSO4

水

2H2O

负极

硫酸铅

PbSO4

PbSO4 PbSO4

SO4

SO4

＋

I－

＋＋

(b)

稀硫酸

＋ －I

充电器

图 3-9 铅酸蓄电池的充、放电过程

(a) 充电后状态(可放电)；(b) 放电后状态(应充电)

3.3.2 蓄电池的分类

蓄电池按电解质可分为碱蓄电池和酸蓄电池。碱蓄电池的电解质为碱性水溶液，优点

是使用寿命长、温度范围宽、大电流放电性能好；缺点是活性物质利用率低、需定期更换

电解液、价格高、使用受到限制。酸蓄电池的电解质为酸性水溶液，其电极以铅及其氧化

物为材料，广泛应用于通信系统中。下面重点介绍铅酸蓄电池。

铅酸蓄电池的种类很多，按用途可分为启动用铅酸蓄电池、动力牵引用铅酸蓄电池、

固定型铅酸蓄电池和其他用铅酸蓄电池；按极板结构可分为形成式、涂膏式和管式；按蓄

电池荷电状态可分为干放电蓄电池、干荷电蓄电池、带液充电蓄电池和湿荷电蓄电池；按

蓄电池盖和排气栓结构可分为开口式、排气式、防酸隔爆式、防酸消氢式和密封式。各种

类型有其专门的特点和用途，如表 3.6 所示。

表 3.6 铅酸蓄电池的分类

类 别 说 明

启动用铅酸蓄电池 用于汽车、摩托车、内燃机、船舶的启动、点火和照明

动力牵引用铅酸蓄

电池 用于各种电动车、海港起重机等的动力电源

固定型铅酸蓄电池 用于发电厂和主电站的操纵配电屏合闸、保护、照明，以及电信局(站)、

电子计算机和大型建筑物的备用电源

按用

途分

其他用铅酸蓄电池 用于航标灯、矿灯、轨道信号灯、电子仪器、移动电话站和便携式工具

等电源

按极

板结

构分

形成式(普兰特式)

该形式分为两种。一种是用纯铅铸成带有穿透棱片的极板，以扩大表面

积，在氯酸盐溶液中充电形成流活性物质二氧化铅，称脱特(Tudor)极板。

另一种是由纯铅制成的带有凹凸的板条卷成卷，嵌在耐腐蚀合金制的支持

板上的圆孔中制成，由纯铅板条卷形成活性物质，称曼彻斯特(Manchester)

·49·

续表

类 别 说 明

涂膏式

正、负极板均由铅合金板栅涂上铅膏后经干燥、固化、化成，通直流

电形成活性物质而成。制作简单，适合大批量生产，价格低廉。通信电

源用的绝大多数铅蓄电池是这种形式 按极

板结

构分 管式(铠甲式)

该形式分为两种。一种是正极板由铅合金的骨架外套上玻璃纤维板卷

成的圆管，这个圆管经合成树脂进行处理。另一种是将玻璃纤维织成筒

状的圆管。一般把这种形式的玻璃纤维管总称为管式极板或铠甲式极板。

铠甲式极板的形成、填充等作业较前者复杂

干放电蓄电池 极板处于放电态的无电解液的蓄电池。开始使用时应灌入电解液，并

进行较长时间的初充电后方可使用

干荷电蓄电池 极板处于干燥的充电态的无电解液的蓄电池，使用时灌入电解液，不

需初充电即可使用

带液充电蓄电池 充电态，带电解液的蓄电池

按蓄

电池

荷电

状态

分 湿荷电蓄电池

充电态，使用时，在部分电解液极板和隔膜中灌入电解液，不需充电，

储存期限不及干荷电蓄电池长

开口式 无永久性盖子，产生的气体可自由逸出，只装有与壳体不固定的盖板，

以减少酸雾

排气式 电池壳体与电池盖固定在一起，盖上装有排气栓

防酸隔爆式 电池装有防酸阻火栓，允许电池排气，但酸雾不逸出。遇有外界火源

时，电池内部不燃烧和爆炸

防酸消氢式 装有催化栓，使电池析出的氢氧重新化合为水，返回电池，同时具有

防酸隔爆炸功能

按蓄

电池

盖和

排气

栓结

构分

密封式 蓄电池完全密封，不需加水。但装有安全阀，电池压力过大时可排出

气体

3.4 直流基础电源

现代电信系统对直流供电电压的质量要求很高，电压不允许瞬间中断，且其波动、瞬

变和杂音应小于允许的范围。对直流供电系统要做到少维护和集中监控。

直流电是交流经整流后取得的，其中经常含有脉动成分。这种脉动成分由各种频率组

成，会对通信系统产生不同的影响和干扰。不同频率的交流电压通过电话电路传输，送到

电话用户耳机，产生嗡嗡的杂音。在信息的无差错传输电路上，直流电源的纯度特别重要。

当附加的交流电压超过规定时，传输质量下降，信号的误码率增加，以致产生差错。

·50·

因此，在整流器输出端加装滤波器是非常重要的。不但如此，在电信设备的内部，也

加装了滤波器，以获得必需的纯度。此外由于滤波器的电容器作用，可以改善负载端出现

的浪涌。

根据我国信息产业部通信行业标准《通信局(站)电源系统总技术要求》规定，通信局(站)

用直流基础电源的首选电压为-48 V。过渡期暂时保留的电源电压为-24 V，-60 V 已趋于淘

汰，在以上标准中不再列入直流基础电源中。这两种电压的电源一般不再扩容，直至这些

设备停止使用。对于新建通信局(站)，原则上只提供-48 V 直流基础电源，进入通信网的交

换设备电源采用-48 V 电源电压。对于传输设备，无特殊情况均应采用-48 V 电源电压。

我国国产电信设备的供电电压都统一使用-48 V 基础电压，电压变化范围也应能达到电

信设备对基础电压的要求。下面以台达 ES 系列高频开关电源系统为例介绍直流基础电源。

3.4.1 系统启动

系统启动程序流程图如图 3-10 所示。

无载启动

系统参数设定

负载与直流分电盘的连接

系统功能测试

系统操作

检查系统的功能

图 3-10 启动程序流程图

1．启动前的准备工作

在进行启动系统之前，须确定所有的安装步骤按规定完成。

(1) 确认交流输入开关在 OFF 的位置。

(2) 确认交流输入电压是否正确。

(3) 确认机架接地良好。

(4) 确认整流模块面板上的 AC 及 DC 开关拨在 OFF 位置。

(5) 确认所有的 DC 分电盘上的开关拨在 OFF 的位置。

2．无载启动

确定所有安装程序都已经完成，此时便可先进行系统的无载启动。无载启动步骤如下：

(1) 封闭式系统应确定所有直流输出熔丝皆未安装上去。开放式系统应确定各负载断路

器均为“OFF”状态。

·51·

(2) 确定电池未接上系统。

(3) 启动 SMR(交换式整流模块)操作程序。

(4) 启动完成后，检查是否正常。

3．检查系统的功能

当系统开机后，先检查系统的基本功能，检查内容如下：

(1) 检查 CSU(系统控制及监视单元)的屏幕显示是否正常。

(2) 检查 CSU 的 DCV 值是否与 SMR 的输出值相符；可将三用电表探棒插入 SMR 面

板下方 V+及 V-，量取 SMR 的电压，检查与 CSU 的屏幕显示 DCV 值是否相同。

(3) 当未装输出直流输出熔丝时，电流及熔丝熔断侦测断路模块上的 LED 应亮。(开放

式为断路器 OFF 时，断路器跳脱指示灯亮。)

(4) 查看 LVDS(低压隔离开关)的手动功能。

将 LVDS 的手动(“MANUAL”)键按下，然后按下 DISC，ENABLE 键及 MANUAL DISC

键，检查隔离开关是否跳脱，同时 LVDS 面板上的 LED 指示灯是否亮。此时再按下

RECONNECT 键，检查开关是否复位，同时 LED 应熄灭，测试完后必须再将 MANUAL 换

成 AUTO。

4．系统参数设定

1) 浮充/均充电压

浮充/均充的电压设定值是依照出厂测试报告所列之值，若用户需重新设定时，则整流

模块与 CSU 都要重新调整其浮充/均充的电压值。

2) 整流模块总台数

见 3.4.2 节参数设定模式的参数设定。

3) 整流模块位置确认

第一个机架的整流模块的编号由左至右依次为 1，2，3，4(开放式：1，2，3)；第二个

机架的整流模块编号由左至右依次为 5，6，7，8(开放式：4，5，6)；第三个机架的整流模

块编号由左至右依次为 9，10，11，12(开放式无)。

4) 电池容量设定

须将电池容量调整为与系统实际所接的电池容量相同。

5) 整流模块限流设定

在正常运作情况下，CSU 会即时自动计算限流值。但是为了避免当 CSU 故障后造成对

电池的充电电流太大，整流模块的限流设定仍然要实行。

5．负载与直流分电盘的连接

(1) 若系统为+24 V 系统，则将负载正端接至熔丝座上方的端子，然后将负载负端接至

负排上(“-”BUS)。

(2) 若系统为-48 V 系统，则将负载正端接至正排上(“+”BUS)，负载负端接至熔丝座

上方的端子，并锁紧。

(3) 当完成负载线连接之后，可将直流输出熔丝装上(开放式断路器置于 ON 位置)。

·52·

6．系统功能测试

当系统启动完成后，便可进行系统的监测、告警功能测试。测试项目如下：

1) 系统状态显示

检查主画面中所显示各项电压、电流、温度是否正常，与实际系统状态是否相符。

2) 系统告警显示

检查告警画面中所显示的告警是否与目前的系统功能相符。

7．系统操作

当系统完成上述设定及测试之后，可开始正常运作。

3.4.2 系统操作及参数设定

1．系统显示

CSU 由一个 2×16 字元的 LCD 来显示各种状态。

(1) 即时显示系统操作状态(可按键查看)。

(2) 系统告警状态(可按键查看)。

(3) 系统参数调整。

2．运作资料显示

监控模块的资料显示是由面板上的液晶显示器和三个发光二极管来执行的。红色为主

要告警指示，中间黄色为次要告警指示，下面黄色为均充充电指示。

液晶显示器平常显示主画面内容。若按增键(↑)则可切换显示系统运作资料，有 11 页

内容显示，每按一下则向上翻一页。若按减键(↓)则可切换显示系统异常告警资料，最多可

有 7 页内容显示。在正常状况下，系统异常告警资料画面并不显示，只有在供电系统发生

异常时，才会将相对不良项目资料显示出来。

开机及结束参数设定返回主画面时，画面显示如图 3-11 所示。

V1.61 FOR 48 V

1998/12/1

图 3-11 开机及结束参数设定时的画面

如果是 24 V 输出系统，则画面显示为“FOR 24 V”。

3. 主画面显示

主画面显示如图 3-12 所示。

V(电压)：直流供电系统输出电压。

I(电流)：供电系统总负载电流。

·53·

V＝ I＝

A

图 3-12 主画面

栏位 A：

(1) 平常显示浮充，当系统执行均充时显示均充。当系统交流输入中断时显示交流停电。

(2) 若电池电流大于 50 mA(最大电池容量 50×3 A)时，则不进行均充，显示 50 mA。

1) U1 页画面显示

U1 页画面显示如图 3-13 所示，显示整流模块编号 1～4 的输出电流值。

2) U2 页画面显示

U2 页画面显示如图 3-14 所示，显示整流模块编号 5～8 的输出电流值。

S01＝ S02＝

S03＝ S04＝

S05＝ S06＝

S07＝ S08＝

图 3-13 U1 页画面 图 3-14 U2 页画面

3) U3 页画面显示

U3 页画面显示如图 3-15 所示，显示整流模块编号 9～12 的输出电流值。

4) U4 页画面显示

U4 页画面显示如图 3-16 所示，显示系统交流输入电压值。

S09＝ S10＝

S11＝ S12＝

* ACV *

图 3-15 U3 页画面 图 3-16 U4 页画面

5) U5 页画面显示

U5 页画面显示如图 3-17 所示，显示第一分路蓄电池的电流值和第二分路蓄电池的电

流值。

注：负值代表放电，正值代表充电。

·54·

6) U6 页画面显示

U6 页画面显示如图 3-18 所示，显示 1 号蓄电池组温度、2 号蓄电池组温度及系统环境

温度(温度 A)。

*IB1* *IB2*

TB1＝ TB2＝

TA＝

图 3-17 U5 页画面 图 3-18 U6 页画面

7) U7 页画面显示

U7 页画面显示如图 3-19 所示，显示系统目前蓄电池容量的百分率。

8) U8 页画面显示

U8 页画面显示如图 3-20 所示，有 DC/DC 时才显示此页。

RCHG

0/0

ACC CAP

DC/DC V＝

DC/DC I＝

图 3-19 U7 页画面 图 3-20 U8 页画面

9) U9 页画面显示

U9 页画面显示如图 3-21 所示。其中：栏位 B 显示系统目前的日期及时间；栏位 C 显

示系统下一次周期均充执行的日期及时间。

B

C

图 3-21 U9 页画面

10) U10 页画面显示

U10 页画面显示如图 3-11 所示，显示监控模块控制软件版本号、发行日期及适用的系

统。若为 24 V 系统时，则显示“FOR 24 V”。

4．系统异常告警资料显示

在主画面下，按减键进入告警画面，若没发生告警，则不显示。若要离开，则可按减

键直到主画面出现，或停留 30 s 自动返回主画面。

·55·

1) D1 页画面显示

D1 页画面显示如图 3-22 所示，(a)封闭式系统，显示负载保险丝熔断，(b)为开放式系

统，显示负载断路器跳脱。

FUSE

*ALARM*

BLOWOUT

(a)

DC

*ALARM*

BREAKER

(b)

TRIP

图 3-22 D1 页画面

(a) 封闭式；(b) 开放式

2) D2 页画面显示

D2 页画面显示如图 3-23 所示，显示整流模块(编号 1～6)输出低电流。-48 V 输出为

LOAD＜3 A；24 V 输出为 LOAD＜5 A；开放式为 LOAD＜1 A。

3) D3 页画面显示

D3 页画面显示如图 3-24 所示，显示整流模块(编号 7～12)输出低电流。-48 V 输出为

LOAD＜3 A；24 V 输出为 LOAD＜5 A；开放式为 LOAD＜1 A。

LOAD 3A＜

1

P1

2 3 4 5 6

LOAD 3A＜

7

P2

8 9 10 11 12

图 3-23 D2 页画面 图 3-24 D3 页画面

4) D4 页画面显示

D4 页画面显示如图 3-25 所示，显示低压隔离开关跳脱的告警，最多可显示三个，视实

际使用数目而定。

5) D5 页画面显示

D5 页画面显示如图 3-26 所示。其中：TB1 显示 1 号蓄电池组温度超出蓄电池温度告警

设定值；TB2 显示 2 号蓄电池组温度超出蓄电池温度告警设定值；TA 显示环境温度超出环

境温度告警设定值；ACDN 显示市电停电的告警。

LVDS

1 2 3

OPEN

*ALARM*

TB2

ACDN

TB1

*ALARM*

TA

图 3-25 D4 页画面 图 3-26 D5 页画面

·56·

6) D6 页画面显示

D6 页画面显示如图 3-27 所示。其中：ACL 显示交流输入电压低于交流输入低电压告

警设定值；ACH 显示交流输入电压高于交流输入高电压告警设定值；HV 显示系统输出电

压高于输出高电压告警设定值；LV 显示系统输出电压低于输出低电压告警设定值；HVSD

显示输出过电压停机之后的告警。

ACL

HVSD

ACH

*ALARM*

HV LV

图 3-27 D6 页画面

7) D7 页画面显示

D7 页画面显示如图 3-28 所示，显示整流模块编号 1～6 的故障。

SMR

1

FAIL P1

2 3 4 5 6

图 3-28 D7 页画面

8) D8 页画面显示

D8 页画面显示如图 3-29 所示，显示整流模块编号 7～12 的故障。

9) D9 页画面显示

D9 页画面显示如图 3-30 所示，显示直流转换器的故障，若系统没有直流转换器，则不

显示。

SMR

7

FAIL P2

8 9 10 11 12

DC/DC

*ALARM*

FALL

图 3-29 D8 面画面 图 3-30 D9 页画面

5．系统操作参数设定

要设定或修改监控模块内的系统操作参数，可由面板上的三个按键(↑增键、↓减键、

←键入键)来执行。

·57·

1) 参数设定目录的格式

监控模块系统参数设定目录如图 3-31 所示。

5. 表头校正

6. 整流模块数量

7. 1 3设定整流模块 ～

8. 4 6设定整流模块 ～

9. 7 9设定整流模块 ～

10. 10 12设定整流模块 ～

11. TB1设定 -2 TA，

12. 电池分流器设定

13. 设定均充充电时间

14. 设定系统时间

15. 充电转换时间

16. 最小充电电流值设定

17. 电池容量

18. 复电转均充电池放电率

19. 均充持续时间设定

20. 温度补偿设定

21. 温度补偿电压设定

22. LVDS跳脱电压

23. 交流高压告警

24. 交流低压告警

25. 总电流分流器设定

26. DC/DC设定

27. 呼叫器功能设定

28 29. 、 呼叫器号码设定

30. 告警信号设定

31. 局码设定

32. 呼叫器回应时间设定

33 34. 、 呼叫器分机号码设定

35. 呼叫器分机号码个数设定

36. Prefix Number呼叫器 设定

1. 过电压设定

2. 高压设定

3. 低压设定

4. RSD

5. 回第二层

3. 限电流

4. 电压设定

( / / /RSD)过电压 高压 低压

1. 浮充电压设定

2. 均充电压设定

3. 回第二层

1. /自动 手动

2. /浮充 均充电压设定

/浮充 均充

1. 执行

2. 参数设定

第三层第二层第一层

图 3-31 参数设定目录的格式

2) 进入参数设定模式

将监控模块面板上的三个按键同时按下约 3 s，则监控模块中的微处理机即会进入参数

·58·

设定目录的第一层，显示器显示如图 3-32 所示。

此时按下减键来控制游标(CURSOR)移动到所要选择的项目，待游标位于所要选择的项

目后，再按下键入键即可。

若使用者选择了执行，则程序回到正常操作状况。

若使用者选择了参数设定，则程序进入参数设定目录的第二层。

若不想一项进入但想看或变更的参数项却在很后面，则可使用快速选项法。做法如下：

首先将增键与减键一起按下，则会出现如图 3-33 所示的画面。

1. RUN

2. PARAMETER SET

Select Page No

No

图 3-32 参数设定目录的第一层 图 3-33 快速选项

然后按增键或减键，使出现的数字为所想要的参数项号码，然后按键入键，程序便立

刻跳到所选参数项。

(1) 自动/手动控制浮充/均充：自动/手动控制画面如图 3-34 所示。

设定方法：在第二层参数设定目录中，若要进行该项操作参数的修正，则按键入键。

若不修正该项操作参数，则按减键(↓)跳到下一个项目，或按增键(↑)跳到前一个项目。

(2) 浮充/均充电压设定：浮充/均充电压设定画面如图 3-35 所示。

1. AUTO

AUTO/MAN

FL

FL/EQU

2. FLOAT/EQUALIZE

VOLTAGE SET

图 3-34 自动/手动控制画面 图 3-35 电压设定画面

该项为第二层目录中的浮充/均充电压设定，在第三层目录中含有两项设定位，分别是：

① 浮充电压设定；

② 均充电压设定。

设定方法：在第三层目录中，按下键入键可开始设定值的变更，此时设定值的增加或

减少由增、减键控制。当调好设定值后，只要再按下键入键，即表示确定目前显示器所显

示的数字为新的设定值。若停按键入键约 30 s，将重回主画面，且变更值不算(其他项亦同)。

接下来可按减键，使程序跳到下一项设定。

在完成两项电压设定值的修正后，显示器会显示如图 3-36 所示的画面。

此时若按下键入键即可使程序跳回到第二层目录。若按增键，则程序回到同位于第三

层的前一个设定项目。

·59·

(3) 限电流：该项为第二层目录中的限电流值设定，其画面如图 3-37 所示。

QUIT SETTING

RETURN MENU

3. CURRENT LIMIT

SET A

图 3-36 完成两项电压设定值后的画面 图 3-37 限电流值设定

设定方法：首先按下键入键，则可更改设定值。设定值的增加或减少由增、减键控制。

当调好设定值后，再按下键入键以确定目前显示器所显示的数字为新的设定值。此时，按

增键跳至上一个参数设定项目，或按减键跳至下一个参数设定项目。

注：如果在 30 s 内键入键没被按下，则 CSU 将回到主目录画面，且参数将无改变；或

同时按减键及键入键回到主目录。

(4) 电压设定：过电压/高压/低压/RSD 设定画面如图 3-38 所示。

4. VOLTAGE SET

HVSD/HV1/LV1/RSD

图 3-38 过电压/高压/低压/RSD 设定画面

该项为第二层目录中的输出电压告警设定，在第三层目录中此项共含有四项设定位，

分别是：

① 过电压设定；

② 高压设定；

③ 低压设定；

④ RSD。

设定值的修正方法同第(2)项所述。

在完成四项电压设定值的修正后，显示器会显示如图 3-36 所示的画面。

此时若按下键入键，即可使程序跳回到第二层目录。若按下增键，则程序回到同位于

第三层的前一个设定项目。RSD 功能的说明如下：

当系统没有发生 HVSD(输出过电压停机)时，它显示“ON”；当系统发生 HVSD 时，则

显示“OFF”。因为发生 HVSD 时会造成 SMR(整流模块)停机。为了避免 SMR 在开与关之

间循环，造成对系统的伤害，所以当 HVSD 发生时，必须先将直流电压降至小于所设定的

输出过电压停机电压且要将此参数由 OFF 变为 ON，SMR 才会重新开机。

(5) 表头校正：该项为第二层目录中的表头校正值，其设定画面如图 3-39 所示。一般

在出厂时即已设定正确，除非必要，否则不要变更。

(6) 整流模块数量：该项为第二层目录中的整流模块总数的设定(指目前系统机柜上所

装设的整流模块总数)。整流模块总数设定的方法同第(3)项所述。

·60·

整流模块总数的设定画面如图 3-40 所示，设定值的增加或减少由增、减键控制。当调

好设定值后，再按下键入键以确定目前显示器所显示的数字为新的设定值。

5. CALIBRATION

6. TOTAL NUMBERS

SMR

图 3-39 表头校正设定画面 图 3-40 整流模块总数设定画面

(7) 设定整流模块 1～3(SMR 1 2 3)：SMR 1 2 3 设定画面如图 3-41 所示，显示系统整流

模块编号 1～3 的开或关状态。

当准备抽换或检修系统内的某一台整流模块时，先按减键将游标移到该台位置，再按

下增键，将此位置的开关状态设为 OFF，则监控模块将停止该台整流模块的告警。待整流

模块恢复正常后，再将开关状态设为 ON。

设定由按下键入键后开始，然后利用减键移至设定值的位置。当移至正确台数后，按

增键更改设定。若要结束，则按减键移至最右侧，再按下键入键离开。

(8) 设定整流模块 4～6(SMR 4 5 6)：SMR 4 5 6 设定画面如图 3-42 所示，显示系统整流

模块编号为 4～6 的开或关状态。其设定方法同第(7)项。

7. SMR 1 2 3

8. SMR 4 5 6

图 3-41 SMR 1 2 3 设定画面 图 3-42 SMR 4 5 6 设定画面

(9) 设定整流模块 7～9(SMR 7 8 9)：SMR 7 8 9 设定画面如图 3-43 所示，显示系统整流

模块编号为 7～9 的开或关状态。设定方法同第(7)项。

(10) 设定整流模块 10～12(SMR 10 11 12)：SMR 10 11 12 设定画面如图 3-44 所示，显

示系统整流模块编号为 10～12 的开或关状态。设定方法同第(7)项。

9. SMR 7 8 9

10. SMR 10 11 12

图 3-43 SMR 7 8 9 设定画面 图 3-44 SMR 10 11 12 设定画面

(11) 设定 TB1-2，TA：TB1-2，TA 的设定画面如图 3-45 所示。TB1-2 设定蓄电池温

度告警，当任一蓄电池温度感测器所测得的温度高于该设定值时，监控模块会发出告警。

TA 为环境温度(AMBIENT TEMPERATURE)告警设定。当供电系统安装场所的环境温

·61·

度高于设定值时，监控模块会发出告警。

温度告警设定在按下键入键后开始，两个设定值的选择由减键来执行。当游标移到欲

修正的设定值的后方时，再按下键入键。

设定值的增加、减小由增、减键来控制。待设定值修正完成后，按下键入键以确定显

示的数字为新的设定值。

欲结束温度设定，可利用减键将游标移到最右侧，再按下键入键，即可结束温度设定。

(12) 电池分流器设定：电池分流器的设定画面如图 3-46 所示。该项为第二层目录中的

电池分流器额定值设定。此项设定值应依照系统中直流配电盘所装设的电池分流器的额定

值来设定。其设定方法同第(3)项限电流值的设定方法。

若装设的额定值相同的两个分流器并联，但只取其中一个做侦测，则此项应设定为分

流器额定值的两倍。

11. SET TB1-2, TA

12. SET I BATTERY

A

图 3-45 TB1-2，TA 的设定画面 图 3-46 电池分流器设定画面

(13) 设定均充充电时间：设定均充充电时间的画面如图 3-47 所示。该项为第二层目录

中的定期均充充电时间设定。设定范围为 1～10 小时。若设为 0(即 OFF)，则周期均充将被

关掉。其设定方法同第(3)项限电流值的设定方法。

(14) 设定系统时间：设定系统时间的画面如图 3-48 所示。该项为第二层目录中的目前

日期时间设定。其中所显示的数字依次为年、月、日、时、分、秒。其设定方法及程序同

第(11)项蓄电池、环境温度告警设定。

13. SET (1-10)

HOUR

14. SET CUR DATE

图 3-47 均充充电时间设定画面 图 3-48 系统时间设定画面

(15) 充电转换时间：充电转换时间的设定画面如图 3-49 所示。该项为第二层目录中的

蓄电池充电模式转换的日期、时间。在正常操作情况下，该设定即为自动均充、浮充控制

程序中下一次转换充电模式的日期、时间(两次均充中间间隔 720 小时，均充持续时间视第

(13)项——均充时间的设定值而定)。

(16) 最小充电电流值设定：最小充电电流值的设定画面如图 3-50 所示。该项为第二层

目录中的充电电流最小值的设定。当电池均充电流小于此设定值时，监控模块会停止均充

的动作。此值是 10 小时电池放电电流之百分比，并参考电池制造厂商对放电电流的规范决

定。其设定方法同第(3)项限电流值的设定方法。

·62·

15. SET NEXT DATE

16. MIN CURRENT

0/0 * 1/10 Ah

图 3-49 充电转换时间设定画面 图 3-50 最小充电电流值设定画面

(17) 电池容量：电池容量的设定画面如图 3-51 所示，该项为第二层目录中的蓄电池总

额定容量设定。此设定的内容根据系统所安装的所有蓄电池组额定容量来设定。其设定方

法同第(3)项限电流值的设定方法。

(18) 复电转均充电池放电率：复电转均充电池放电率的设定画面如图 3-52 所示。该项

为第二层目录中的执行均充的最小放电容量百分率设定。若市电停电时，蓄电池放电容量

的百分率大于本项设定值，则在市电复电后，蓄电池充电控制程序会对蓄电池执行浮充及

均充。若市电停电时，蓄电池放电容量的百分率未超过本项设定值，则供电系统只会对蓄

电池执行浮充。

17. BAT

AH

CAP

MAX

18. 0/0BATT DISCH

EQU CHARGE＞ 0/0

图 3-51 电池容量设定画面 图 3-52 复电转均充电池放电率设定画面

(19) 均充持续时间设定：均充持续时间的设定画面如图 3-53 所示。该项为第二层目录

中的设定停电复电均充。当系统达到最小电流值时，进行均充模式的持续时间，该参数和

第(16)项最小充电电流参数设定值有关，其范围为 0～5 小时。其设定方法同第(3)项限电流

值的设定方法。

(20) 温度补偿设定：温度补偿的设定画面如图 3-54 所示。该项为第二层目录中的温度

补偿的 ON/OFF 设定。其设定方法同第(7)项设定整流模块的设定方法。

19. SET BI 0/0 TIME＜

HOUR

20. TEMP COMP

ON

图 3-53 均充持续时间设定画面 图 3-54 温度补偿设定画面

(21) 温度补偿电压设定：温度补偿电压的设定画面如图 3-55 所示。该项为第二层目录

中的温度补偿电压设定。此设定用于均充及浮充电压模式，参考电池厂商的规范来设定其

补偿范围的设定，此参数的设定范围为-5～+5 V，左边的值为正值，右边的值为负值。若

不想使用电压补偿功能，且需要对 SMR 浮充、均充，则接地电压调整时，必须将 Vcomp

·63·

设为 0 V。其设定方法同第(2)项浮充/均充电压的设定方法。

(22) LVDS 跳脱电压：LVDS 跳脱电压的设定画面如图 3-56 所示。该项为第二层目录

中的三组低电压隔离开关的动作电压设定。当系统输出电压低于此项设定值时，监控模块

将传出信号至低压隔离开关，要求其执行跳脱(切离)动作。

设定方法同第(2)项浮/均充电压的设定方法。

电压设定值必须在 LVDS 之上、下限电压之间，才能有效控制 LVDS，否则无效。

21. Vcomp Range

22. LVDS 1-3

VOLTAGE SET

图 3-55 温度补偿电压设定画面 图 3-56 LVDS 跳脱电压设定画面

(23) 交流高压告警：交流高压告警的设定画面如图 3-57 所示。该项为第二层目录中的

交流输入高电压告警设定。当交流输入电压高于此设定值时，监控模块会发出告警以提醒

操作人员。其设定方法同第(3)项限电流值的设定方法。

(24) 交流低压告警：交流低压告警的设定画面如图 3-58 所示。该项为第二层目录中的

交流输入低电压告警设定。当交流输入电压低于此设定值时，监控模块会发出告警以提醒

操作人员。其设定方法同第(3)项限电流值的设定方法。

23. SET AC ALARM

HIGH V

24. SET AC ALARM

LOW V

图 3-57 交流高压告警设定画面 图 3-58 交流低压告警设定画面

(25) 总电流分流器设定：总电流分流器的设定画面如图 3-59 所示。该项为第二层目录

中的直流总输出分流器额定值设定。此项设定值应依照系统中直流配电盘所装设之总输出

分流器的额定值来设定。对 ES-3000 系列分流器设定的电流值是 750 A，范围是 0～2500 A。

其设定方法同第(3)项限电流值的设定方法。

25. SET I TOTAL

A

26. SYS HAS DC/DC

图 3-59 总电流分流器设定画面 图 3-60 DC/DC 设定画面

(26) DC/DC 设定：DC/DC 的设定画面如图 3-60 所示。该项为第二层目录中的通告

CSU 提供对 DC/DC 侦测的告警。如果参数设定为 NO，CSU 将不会提供告警；如果参数

·64·

设定为 YES，CSU 将会侦测 DC/DC 转换器是否有告警。其设定方法同第(7)项 ON/OFF 的

设定方法。

(27) 呼叫器功能设定：呼叫器功能的设定画面如图 3-61 所示。该项为第二层目录中的

是否使用呼叫器的功能。当 CSU 侦测到有告警发生时，CSU 将会经由 MODEM 送出告警

信息给呼叫器。CSU 最多能拨叫两个呼叫器，而呼叫器会被呼叫三次。

设定方法：其 ON/OFF 的设定方法同第(7)项整流模块开/关的设定方法。

注：开放式为第(26)项。

(28)、(29)呼叫器号码设定：呼叫器号码设定的画面如图 3-62 所示。这两项为第二层目

录的呼叫器号码的设定。每个号码能设定 11 个数字，数字范围为 0～9。

27. ALARM PAGE

28. PAGE TEL NO.1

图 3-61 呼叫器功能设定画面 图 3-62 呼叫器号码设定画面

设定方法如下：

① 按键入键进入参数设定。

② 用增键改变数字，然后用减键移动游标，当最后一个数字被设定时，按减键。

③ 当设定完数值后，按键入键则系统将被设定成新值(如果键入键在 30 s 内未被按下，

则会回到主目录，而且参数值设定也不会被改变)。

④ 按键入键，跳至下一个设定项目，或同时按下减键和键入键回到主目录。

注：开放式为第(27)项。

(30) 告警信号设定：该项为第二层目录中的选择呼叫器告警项目的设定。选择呼叫器

告警项目的设定画面如图 3-63 所示。其中：ACDN 表示停电；RFMAJ 表示两台或两台以上

SMR 故障；HT 表示系统第一路电池过温(TB1)或第二路电池过温(TB2)或环境过温(TA)；SD

表示系统发生 ACL、ACH 或 HVSD 中的一项。

设定方法如下：

① 选取第(30)项的参数设定。

② 按键入键进入参数设定。

③ 用增键改变 ON/OFF 状态。

④ 按键入键进行下一个告警且重复步骤③。

⑤ 当选择完所希望更改的告警后，按键入键则系统将会设定新值(如果键入键在 30 s

内未被按下，则会回到主目录，而且参数值设定也不会被改变)。

⑥ 按减键出现如图 3-36 所示的画面。

⑦ 按键入键选择离开，且回到第(30)项的参数设定目录。

(31) 局码设定：局码的设定画面如图 3-64 所示。该项为第二层目录中的设定此局的代

码，如此则可知是哪一局所发出的告警。

·65·

30. ALARM PGE SEL

ACDN/RFMAJ/HT/SD

31. SITE NUMBER

图 3-63 选择呼叫器告警项目设定画面 图 3-64 局码设定画面

设定方法为进入设定，然后按减键使值变小，按增键使值变大，再按键入键离开设定，

设定范围为 0～550，设定方法参考第(28)项的设定方法。

以下为一个告警信息的代码表。其中，前三位码为局号，接下来的两位码为告警信息

码，最后两位码代表已经传送过的次数，CSU 将会传送三次告警至维修人员的呼叫器。

例如：

503-01-01 503-01-02 503-01-03

(第一次传送) (第二次传送) (第三次传送)

局号：503；

告警状态：01(市电停电)。

表 3.7 所示为每个告警码所传送的信息。

表 3.7 告警码所传送的信息

告警码 AC/DC 电压异常 过温 整流模块故障 市电停电

*1 0 0 0 1

*2 0 0 1 0

3 0 0 1 1

*4 0 1 0 0

5 0 1 0 1

6 0 1 1 0

7 0 1 1 1

*8 1 0 0 0

9 1 0 0 1

10 1 0 1 0

11 1 0 1 1

12 1 1 0 0

13 1 1 0 1

14 1 1 1 0

15 1 1 1 1

注：1 表示告警状态；0 表示无告警；*表示单一异常告警。

(32) 呼叫器回应时间设定：呼叫器回应时间的设定画面如图 3-65 所示。此项主要是分

别设定呼叫器 1 与呼叫器 2 的回应时间，时间以秒为单位。

假若呼叫器 1 的回应时间设为 6，即代表当我们拨了呼叫器号码之后再过 6 s 才能将告

·66·

警信号拨出去。

在此一般设为 6 s，但可根据实际情况去设定适当的值。其设定方法请查阅第(10)项的

设定方法。

32. SYS DELAY1-2

图 3-65 呼叫器回应时间设定画面

(33)、(34)呼叫器分机号码设定：呼叫器分机号码的设定画面如图 3-66 所示。此项是当

所使用的呼叫器是属于分机时才必须设定的，否则不设定。其最多可设定 7 个数字，若代

码只有 2 位数则设定 2 位数即可。其设定方法请查阅第(27)和(28)项的设定方法。

33. PIN-PAGE1 34. PIN-PAGE2

(a) (b)

图 3-66 呼叫器分机号码设定画面

(35) 呼叫器分机号码个数设定：呼叫器分机号码个数的设定画面如图 3-67 所示。此项是

当所使用的呼叫器是属于分机时才必须设定的。也就是说，若呼叫器 1 的分机代码是“01”(即

第(33)项前两位的设定值)，则此前的第一个值必须设为 2。其设定方法请查阅第(10)项的设定

方法。

(36) 呼叫器 Prefix Number 设定：呼叫器 Prefix Number 的设定画面如图 3-68 所示。此项

主要功能是设定呼叫器号码在拨出之前是否需透过总机。若设为 ON，则代表需透过总机，

第二项表示总机的号码，第三项表示拨了总机之后需再等待多少秒才开始拨呼叫器号码，通

常是 1 s；若不需透过总机，则在第一项设 NO。其设定方法请查阅第(28)项的设定方法。

35. PIN1-2 DIGITS

36. SET PREFIX NO

ON

图 3-67 呼叫器分机号码个数设定画面 图 3-68 呼叫器 Prefix Number 设定画面

6．电池放电监控

在交流输入正常的情况下，整流模块向负载(交换机)供电，同时对蓄电池进行浮充充电。

·67·

在市电稳定地区可能连续数月都不会有交流输入中断的情况，如果电池在长期浮充后想

定期均充一次，则可选择设定周期(均充，可依不同厂牌的蓄电池特性或使用年限状况设定均

充充电的时间长短)，监控模块将按照所选择设定的数据，自动监测，管理系统的运行情况。

如果发生交流输入中断，则由电池组向负载供电，同时监控模块开始累计蓄电池放电

容量的百分率，衡量蓄电池的放电深度。若蓄电池放电累积深度浅，则在交流复电后仅执

行浮充充电，避免不必要的均充，以维持蓄电池寿命。若放电深度大于设定值，则在交流

复电后开始进行较高电压的均充充电，监控模块同时监控充电电流是否小于 10 小时放电率

的 10％，小于 10 小时放电率的 10％则继续均充 1 小时。

停电复电在进入到均充充电时，同时累计均充充电的时间。若累计总均充充电时间超

过设定值，则均充充电自动结束。多一层保护避免出现任何可能造成蓄电池伤害的状况。

电池温度由温度传感器将电池温度信号送至监控模块，除了提供监测数据显示及过温

告警外，当蓄电池处在均充状态时若电池温度超过设定值(40)，则自动由均充切回浮充。

3.4.3 本地或远端监控

系统监控模块通过 RS232 连接至 PC 机的串行输入通信口，配合用户界面软件在 PC 机

上与系统监控模块通信，则可实现本地监控。

若监控模块改接 Modem(调制解调器)，经电话网络与远端 PC 机通信，则可实施远端监控。

1．本地或远端监控系统网络

本地或远端监控系统网络如图 3-69 所示。CSU 背面的 RS232 接口可提供本地近端监控

或远端监控。近端监控只需要在 PC 及 CSU 间接上 RS232 的连接线即可；远端监控则通过

调制解调器(Modem)，经电话线的传送，再经调制解调器(Modem)与终端机连接。

个人电脑

ES1500/ES3000 RMS-Local and Remote Monitoring System Network

档案 系统 告警 轮询 帮助

XXX

配电设备 整流模块 监控模块

远端近端

Modem

ModemRS232

电话网络

单局监控

轮询监控

连线

图 3-69 本地或远端监控系统网络

2．系统图

系统图如图 3-70 所示，其各项功能如下：

(1) 监控模块：可监控系统目前的输出电压、电流和温度。

(2) 整流模块：可监控 SMR 各台所输出的电流值。

·68·

(3) 告警资料：可显示系统发生告警的项目。

(4) 资料列印：可将系统目前的资料或告警或历史资料用列表机印出。

(5) 历史资料：可显示系统开机运转后所有的工作记录。

(6) 近端消音：近端告警开关。

(7) 设定参数：使用者可由此处作参数设定，而不需在 CSU 上设定。 ES1500/ES3000 RMS

xxx单局监控

SMR

SMR

～

217 V

27.1 V

25 A

－ ＋

DC/DC 13:42:36PC CSU

A

A

图 3-70 系统图

3．CSU(中央处理单元)

在主目录上按下“CSU”按钮后，即进入如图 3-71 所示的画面，将显示目前系统的即

时状态资料，即交流电压/直流电压/直流电流，电池状态/目前电池容量，环境温度/第一路

电池温度/第二路电池温度，第一路电池电流/第二路电池电流等。

按下“离开”键，即回主目录。

ES1500/ES3000 RMSCSU

电池状态 FL

目前电池容量

281 AH

设定均充 设定浮充

交流电压 直流电压 直流电流

24 A27.0 V217 V

0 480 0 60 0 1200

环境温度 电池温度 电池温度

22 22 22

电池电流 电池电流

1200－ 1200 1200－ 1200

0 1－ AA 离开

DISCHG DISCHGCHG CHG

图 3-71 目前系统即时状态资料显示画面

·69·

3.4.4 整流模块

ES3000 系列整流模块单机输出为 48 V/50 A 或 24 V/100 A。整流模块可以采用弹性组

合方式，当系统负载需求增加时，提供经济且适中的系统扩容选择。不须将系统断电即可

将整流模块取出保养。该整流模块用自动功率因数补偿(PFC)设计，功率因数达 0.99 以上，

而每个整流模块的前面都装有交流输入及直流输出断路器，方便保养或维修时将整流模块

与系统切离。

1．技术参数

1) 交流输入

输入电压 220 V 允差±30％单相，三线式

输入电流 ＜15 A(额定输入)

频率 (50±5) Hz

(60±5) Hz

功率因数 ＞0.99(额定输入)

效率 ≥90％(48 V/50 A)

≥89％(24 V/100 A)

启动冲击电流 ＜150％额定输入电流，220 V(AC)，满载，冷启动

缓启动 ＞3 s

2) 直流输出

电压 40～62 V(48 V/50 A)

20～31 V(24 V/100 A)

工作频率 50 kHz

电流 50 A/48 V，100 A/24 V

输出功率 2750 W(最大值)

负载效应 ≤±0.5％(输出电压整定值，下同)

源效应 ≤±0.1％

温度系数 ≤±0.02％(1/)

稳压精度 ≤±0.6％(48 V)

≤±1％(24 V)

衡重杂音 ＜2 mV(CCITT)

宽频杂音 ＜50 mV(3.4～150 kHz)

＜20 mV(0.15～30 MHz)

峰峰杂音 ＜200 mV(0～40 MHz)

离散杂音 ＜5 mV(3.4～150 kHz)

＜2 mV(150～200 Hz)

＜2 mV(200～500 Hz)

＜1 mV(0.5～30 MHz)

音响噪音 ＜55 dB(A)@1m

·70·

电磁干扰 符合 VDE0871A 级标准

动态响应 当输出负载为 50％→25％→50％及 50％→75％→50％变化

时，输出电压的超调量≤±5％，恢复时间＜50 开关过冲幅度 ≤±％ 均流特性均流不平衡度 ≤±％ 内部保护 输入过电压保护：当交流输入电压超过内部设定值时，模块自动停机保护；当交流

输入电压恢复正常后，模块自动恢复正常。 输入欠电压保护：当交流输入电压低于内部设定值时，模块自动停机保护；当交流

输入电压恢复正常后，模块自动恢复正常。 输出过电压保护：当整流模块的直流输出电压超过内部设定值时，模块自动停机，

需重新开机才能恢复。 输出低电压保护：当整流模块的直流输出电压低于内部设定值时，模块自动停机，

需重新开机才能恢复。 输出过电流及输出短路保护：当整流模块的直流输出电流超过内部设定值或输出电

路短路，“”红灯亮时，模块自动限流在 ％额定电流，但当电流过大或输出电流短

路使输出电压下降，低于内部设定值时，模块自动停机，在短路或过电流故障排除后，需

重新开机才能恢复正常瞬间短路可自动恢复。 输出限流保护：由操作者现场拨动面板限流开关 个，设定限流值％～％额

定电流，分 个挡。 模块内部温度过高保护：当模块内部散热器温度超过内部设定值时，模块自动停

机；当温度降下后，需重新开机才能恢复。 雷击突波保护：符合 ．- 及 --雷击及突

波保护功能。 静电破坏保护：符合 --。 电路保护：输入输出配备保险丝与断路器。 显示与调整 运作显示的主要参数如下：负载电流 段绿色 显示交流 绿色 整流模块故障 红色 风扇故障 红色 均充充电 黄色 浮充充电 绿色 限流 黄色 调整的主要参数如下：限电流 由指拨开关调整设定点或用 设定均充电压 由可变电阻调整设定点

·71·

浮充电压 由可变电阻调整设定点

测试点 提供输出电压及电流测试点

6) 工作环境

环境温度 0～50

储存温度 -40～85

相对湿度 0％～90％RH(不结露)

高度 -150～3000 m(海拔)

冷却方式 温度控制可调速风扇冷却方式

7) 安全与绝缘

绝缘电阻 ＞2 MO(500 V(DC))

绝缘强度 ＞2200 V(DC)(AC 电路对地、AC 电路对 DC 电路)

8) 产品可靠性

平均故障间隔时间(MTBF) 135 000 h

2．操作与调整

调整的操作都在整流模块的前面板完成，前面板包含有调整孔、测试孔、指拨开关、

指示二极管和 AC 及 DC 开关等。

整流模块只要有交流输入即可进行调整，调整时须逐台进行。若不想逐台抽出至系统

外调整，则须将其他台整流模块的直流(DC)开关切至 OFF，以免影响调整的准确性。

1) 开机

(1) 开机前应先将 AC 和 DC 开关切至 OFF 的位置。限流(CL)指拨开关都拨至左边。

(2) 将 AC 开关切至 ON，经约 2～3 s 后，AC ON(电源指示)及 RFA(模块故障告警)的

发光二极管将被点亮。

(3) 再经约 5 s 的时间，FLO(浮充指示)二极管点亮，将 DC 开关切至 ON，此时 RFA 灯

将熄灭。

2) 浮充电压调整

首先进入 CSU 的参数设定，将第(20)项温度补偿功能设为 OFF，第(21)项电压补偿设为

0，然后再设定浮充电压值。当完成监控模块系统运作参数设定后，系统处在浮充状态(注意：

均充指示 LED 不应点亮)，开始进行整流模块浮充电压的调整。

(1) 将 3.5 位的数字电压表(用户自备)的正探棒插至电压测试孔 V+，负探棒插至孔 V-。

(2) 利用小“一”字螺丝刀，插入标示为 FLO 的调整孔，旋转调整至电压表显示值为

所要的电压(误差不得大于 0.02 V)即可。

注：① 调整孔内的可变电位器，设定顺时钟旋转为增量，逆时钟旋转为减量。

② 当设定完成时，须将温度补偿及电压补偿还原为设定值。

3) 均充电压调整

(1) 首先进入 CSU 的参数设定，将第(20)项温度补偿功能设为 OFF，第(21)项电压补偿

设为 0，然后再设定均充电压值。当完成监控模块系统运行参数设定后，系统处在均充状态

(注意：浮充指示 LED 不应点亮)，开始进行整流模块均充电压的调整。

(2) 将 3.5 位的数字电压表(用户自备)的正探棒插至电压测试孔 V+，负探棒插至孔 V-。

·72·

(3) 利用小“一”字螺丝刀，插入标示为 EOU 的调整孔，旋转调整至电压表显示值为

所要的电压(误差不得大于 0.02 V)即可。

注：① 调整孔内的可变电位器，设定顺时钟旋转为增量，逆时钟旋转为减量。

② 当设定完成后，须将温度补偿及电压补偿还原为设定值。

4) 限电流设定

(1) 限电流的设定由限流指拨开关上的 4 个为 ON 或 OFF 的开关来实现。此开关出厂

时都设为 OFF，此时限流值为 110％(若额定为 50 A 的整流模块，则限电流=110/100×50=

55 A)。限流指拨开关选择如图 3-72 所示。

OFF ON

限流指拨开关选择 40－ ％

30－ ％

20－ ％

10－ ％

图 3-72 限电流设定

(2) 限流指拨开关由 4 个标示不同负百分率值的小开关组成，其意义为：当全部切至 OFF 时

为最大(110％)，若将其切到 ON，则由 110％减掉相对的百分率。可能出现的组合如表 3.8 所示。

表 3.8 限流指拨开关选择表

限 电 流 值 限流指拨开关

+24/100 A

实际值/A

-48/50 A

实际值/A 百分率/％ -40％ -30％ -20％ -10％

110 55 110 OFF OFF OFF OFF

100 50 100 OFF OFF OFF ON

90 45 90 OFF OFF ON OFF

80 40 80 OFF ON OFF OFF

70 35 70 ON OFF OFF OFF

60 30 60 ON OFF OFF ON

50 25 50 ON OFF ON OFF

40 20 40 ON ON OFF OFF

30 15 30 ON ON OFF ON

20 10 20 ON ON ON OFF

10 5 10 ON ON ON ON

3.4.5 监控模块

本系统用的监控模块为全智能化设计，内装微处理器，达到全数字化的指示与调整，

·73·

具备监控产品系统的输入/输出、整流模块状态、电池及环境温度、充/放电控制、异常状况

的告警与指示等功能。它具有遥信、遥测、遥控“三遥”功能，符合无人值守与集中监控

的需要。可外接 PC 机，用中文视窗操作，亦可配合打印机提供系统文字信息。CSU 的电路

方框图如图 3-73 所示。

SMR 1 9～

RFA 1 9～

SD 1 9～

CLSON

CLADJ/VADJ

多路组合选择电路

数字输入电路

数字输出电路

D/A转换电路

RS232微处理器Modem/PC机

EEPROM

EPROM

RAM

2*16液晶显示

数字输入

通断

手动自动切换

LVDS 1

继电器输出

主要次要

AC停电

告警电路 蜂鸣器

A/D转换电路

时序监护电路

键盘输入电路

多路组合选择电路IT

TA/TB1-2

DCV

监测模拟信号

ACV

8752

SMR

图 3-73 CSU 的电路方框图

监控模块有两种结构。一种为水平固定式，一种为垂直固定式。监控模块与整流模块

间以信号线连接。它收集由整流模块传来的告警信号及电流值，并可对整流模块下达停机、

浮充/均充控制及浮充电压温度补偿的电压修正等。

1．监控功能

(1) 监测(遥测、遥信)项目如下：

① 交流输入电压、电流；

② 直流输出电流(包括系统及各个模块)；

③ 直流输出电压(包括浮充/均充及浮充电压温度补偿)；

④ 环境、蓄电池及各模块温度；

⑤ 各整流模块工作状态(包括浮充/均充状态、故障状态)；

⑥ 蓄电池充放电流(包括充放电时间、电流值容量)；

⑦ 系统告警及其内容。

(2) 监控(遥控)项目如下：

① 系统参数设定(包括浮充/均充电压值、系统限流值、各告警保护值等)；

② 交流输入过电压停机；

③ 浮充/均充转换；

④ 整流模块的开启及切离；

⑤ 告警消除(消音)；

·74·

⑥ 蓄电池无充放电控制(包括可调整浮充/均充电压、充放电容量自动计算、可选择停

电或复电是否均充、可选择自动或手动均充、可选择蓄电池浮充电压温度补偿、可选择是

否周期均充等)。

监控模块通过 RS232 与 Modem、PC 机构成的通信网络，可完成上述各项目的遥信、

遥测和遥控功能。

2．告警功能

(1) 告警项目如下：

① 交流输入过电压、低电压、停电告警；

② 直流输出过电压、低电压告警；

③ 负载分路、蓄电池熔断器熔断告警或断路器跳脱告警；

④ 环境或蓄电池温度过高告警；

⑤ 整流模块故障告警；

⑥ 深度放电(LVDS)告警；

⑦ 主要告警(两台以上整流模块不良)和次要告警(单台整流模块不良)。

(2) 告警方式如下：

① 声光告警；

② “BP”机呼叫告警。

3．低压隔离保护功能系统

该系统可提供蓄电池的低电压隔离保护功能。

4．输入与显示

(1) 输入电压为 20～60 V(DC)。

(2) 显示及参数设定如下：

① 液晶显示器 2×16 字；

② 3 个微动操作按钮；

③ 均充以黄色 LED 指示；

④ 主要告警以红色 LED 指示；

⑤ 次要告警以黄色 LED 指示。

5．通信接口

使用 RS232 接口作为本地/远端监控的通信接口。

3.4.6 直流对直流转换器

为配合用户的实际需求与方便性要求，ES3000 系列电源系统提供了直流对直流转换器。

转换器模块提供两种规格，分别为 48 V 转 24 V(输出 10 A)和 24 V 转 48 V(输出 5 A)。其固

定方式是在每个整流模块的大小空间内摆放 4 个转换器模块，模块能自动导入固定方式，

并自动并联均流。

标准的 4 个转换器模块将提供 24 V、40 V 或 48 V，20 A 输出，满足同一系统内有不同

电压输出的需求，其方框图如图 3-74 所示。

·75·

隔离 整流桥 移相直流 直流变换

直流 直流变换控制器

保护及其他

辅助电源

保险浪涌保护滤波

OO输出及输出

滤波电路

图 3-74 转换器模块方框图

1．直流输入

输入电压 40～60 V(DC)(DCS-24/10 A)

19～29 V(DC)(DCS-48/05 A)

输入电流 ＜7 A(DCS-24/10 A)

＜15 A(DCS-48/05 A)

效率 ≥80％(24 V 转 48 V 转换器)

≥82％(48 V 转 24 V 转换器)

缓启动 ＞3 s

2．直流输出

输出电压可调范围 (24±2.4) V(DC) (DCS-24/10 A)

(48±4.8) V(DC) (DCS-48/05 A)

稳压精度 ＜±1％(输出电压整定值)

输出电流 10 A(DCS-24/10 A)

5 A(DCS-48/05 A)

衡重杂音 ＜2 mV(CCITT)

宽频杂音 ＜20 mV(3.4 kHz～30 MHz)

峰峰杂音 ＜100 mV(24 V 输出)

≤200 mV(48 V 输出)

离散杂音 ＜5 mV(3.4～150 kHz)

＜3 mV(150～200 kHz)

＜2 mV(200～500 kHz)

＜1 mV(0.5～30 MHz)

反灌杂音电流 ＜1％(输出电流的宽频杂音均方根值)

可闻噪音 ＜55 dB(A)@1m

温度系数 ≤±0.02％(1/)

电磁干扰 VDE0871A 级

动态响应 负载电流为标称值，当输出负载为 50％→25％→50％

和 50％→75％→50％变化时，输出电压的过冲幅度

＜输出电压整定值的±5％，总恢复时间＜500

·76·

3．均流特性

均流不平衡度 ＜±5％

4．内部保护

(1) 输出过电压保护：当 DC/DC 模块直流输出电压超过内部设定值时，模块自动停机，

需将模块断电才能恢复(可抽出后再插入)。

(2) 输出低电压保护：当 DC/DC 模块直流输出电压低于内部设定值时，模块自动停机，

需将模块断电才能恢复(可抽出后再插入)。

(3) 输出过电流及输出短路保护：当 DC/DC 模块的直流输出超过内部设定值或输出电

路短路时，模块自动停机，在短路或过电流故障排除后，即可自动恢复正常。

(4) 输出限流保护：当 DC/DC 模块输出超出标准值的 105％时即告警，达到 110％时则

限流。

(5) 过温保护：当 DC/DC 模块内部温度超过 75时，即自动关机，在模块温度正常后

断电能自动恢复。

(6) 输入/输出电路保护：输入：熔丝；输出：防反向二极管。模块可根据用户要求加

装输入/输出断路器。

5．显示与告警

(1) 面板显示：

电源指示 绿色发光二极管“O/P OK”

转换器故障指示 红色发光二极管“CFA”

风扇故障指示 红色发光二极管“FF”

(2) 告警输出：DC/DC 模块发生故障告警，可通过以下三条途径输出：

① 面板显示(红色发光二极管)；

② 通过背部接口，传递至 CSU 上显示；

③ DC/DC 模块背面告警接线端上可输出常开/常闭的告警信号。

6．安全与绝缘

安全规定 符合 UL1950 CSA950 标准

绝缘强度 750 V(DC)(输入电路对输出电路)

绝缘电阻 ＞2 MO

7．产品可靠性

平均故障间隔时间(MTBF) ＞200 000 h

8．冷却方式

强迫风冷，风扇的启停由内部主散热器温度决定。

9．工作环境

环境温度 0～50

储存温度 -40～85

相对湿度 0～95％RH(不结露)

·77·

10．安装使用

1) 安装

该转换器安装十分方便，用户只需将转换器两根输出线接至负载即可。

2) 启用

转换器无任何开关或需调节的地方，系统工作时，转换器自动运行。

3) 检测

每个模块面板上的“V+”和“V-”为孔电压测试点，可用万用表 DC 挡测输出电压。

“I+”和“I-”为电流测试点，可用万用表 DC 挡测电压，10V 代表满载(DCS-24/10 A 为 10

A，即每 1 V 代表 1 A；DCS-48/05 A 为 5 A，即每 1 V 代表 0.5 A)，可据此比例计算其输出

电流。

4) 告警及处理

(1) 断电处理：ES3000 系列转换器一般无输入、输出断路器，所以要关闭 DC/DC 模块，

可将模块从机架上抽出。注意：抽拔模块前应先将其负载全部关闭，使模块在空载情况下

抽出断电，否则较大的电流易使电接插座烧损。

(2) 故障处理：当转换器出现告警时，应检查系统工作状态，可测量输入、输出电压及

孔电流。若所有模块都告警，应检查输入电压是否正常，负载设备是否出现故障。若模块

已保护闭锁，无输出，可将模块都抽出，待负载设备故障排除后再重新插入工作。若是个

别模块告警，而其他都正常，则应测量告警模块的孔电压和孔电流。若模块已闭锁无电流

输出，则可将该模块拔出待修，有备用模块则可插入继续工作。

3.4.7 低电压隔离开关及电路信号侦测

1．开放式系统低电压隔离开关

开放式系统的低电压隔离开关除了具备 LVDS 功能外，还兼备对系统负载电流及断路

器侦测的功能。

1) LVDS 功能

低电压隔离开关的主要功能为在市电停电、电池放电电压过低时提供自动将电池切离

的保护，而在市电回复时可自动将电池接回充电。其规格如下：

(1) 输入电压：-48 V 及+24 V 两种

(2) 切离及复合电压设定：依设定的跳脱或复原电压，自动执行对电池低电压跳脱及复

原的动作。

(3) 切离告警指示：当低电压隔离开关跳脱时，将点亮红色发光二极管作为指示。

2) 电流及开关跳脱侦测功能

(1) 收集侦测负载开关跳脱信号，并送给 CSU 处理。

(2) 收集侦测负载电流大小信号，并送给 CSU 处理。

(3) 收集侦测温度侦测器(TA，TB)信号，并送给 CSU 处理。

3) 开放式低压隔离开关控制器布线对照表

开放式低压隔离开关控制器布线对照表分别如表 3.9～表 3.12 所示。

·78·

表 3.9 JPW1 布线对照表

脚位 定义 脚位 定义

1 AGND 9 -12 V

2 AGND 10 +12 V

3 — 11 POWER

4 Lin 12 TA

5 — 13 TB

6 — 14 FUSEOUT

7 — 15 —

8 — — —

表 3.10 JPW3 布线对照表

脚 位 定 义

1 +VIN

2 -VIN

3 BUS-

4 BUS+

5 BAT

6 FSI

表 3.11 JPW4 布线对照表

脚 位 定 义

1 LYC

2 LYA

3 IT+

4 IT-

表 3.12 JPW5 布线对照表

脚 位 定 义

1 AGND

2 LVDSS1

3 LHSW+

4 ULHOK+

4) 接线方式

(1) JPW3 是供给 LVDS 控制板的电源输入及开关跳脱信号输入端。

(2) JPW4 是控制 CONTACT 的输出端及电流侦测信号输入端。

·79·

(3) JPW5 是将 LVDS 告警信号回传至 CSU。

(4) JPW1 是将侦测信号回传至 CSU。

2．封闭式系统低电压隔离开关

1) 技术参数

低电压隔离开关的主要功能为在市电停电、电池放电电压过低时提供自动将电池切离

的保护，而在市电回复时可自动将电池接回充电。其规格如下：

(1) 输入电压：-48 V 及+24 V 两种。

(2) 手动/自动切离设定。

(3) 切离及复合电压设定。

(4) 可模拟测试。

(5) 监控模块控制切离。

(6) 切离告警指示。

2) 功能

(1) 自动/手动切换：若选切在自动功能，则将依设定的跳脱或复原电压，自动执行对

电池低电压跳脱及复原的动作。若选切在手动功能，则可执行手动跳脱与手动复原的动作，

不受设定的限制。

(2) 手动切离：在手动状态下，无论任何条件，均能将 LVDS 切离主系统。为避免人为

误操作，须同时按任意两按键，才有此功能。

(3) 模拟测试：可模拟 LVDS 的切离点(下限)及恢复点(上限)的电压值，目的在于确认

实际动作电压与设定电压是否一致。

(4) 切离指示：当低电压隔离开关跳脱时，将点亮红色发光二极管作为指示。

3) 调整与模拟测试

(1) 调整跳脱及复原动作电压：首先选切在自动功能，调整跳脱或复原电压设定可变电

阻，并以直流电压表量取相对测试孔上的电压值，此值的十倍即为实际系统跳脱或复原的

动作电压。

(2) 模拟测试调整：将模拟测试钮按下，调整模拟测试可变电阻，并量取相对测试孔电

压，则可模拟低电压隔离开关之跳脱或复原电压。

4) 封闭式低电压隔离开关控制器布线对照表

封闭式低电压隔离开关控制器布线对照表分别如表 3.13～表 3.15 所示。

表 3.13 PWR I/P 布线对照表

脚 位 定 义

1 BV+

2 BV-

3 BUS-

4 BUS+

5 BT

·80·

表 3.14 CONT2 布线对照表

脚 位 定 义

1 LYC

2 LYA

3 LYC

4 LYA

表 3.15 SIG S/O 布线对照表

脚 位 定 义

1 GND

2 LNLH+

3 LHSW+

4 ULH-OK

5) 接线方式

(1) PWR I/P 是供给 LVDS 控制板的电源输入。

(2) CONT2 是控制 CONTACT 的输出端。

(3) SIG S/O 是输出信号至监控模块的输出端。

3．电流及熔丝信号侦测板(封闭式系统)

1) 功能

信号侦测转接板的主要功能如下：

(1) 收集负载及蓄电池熔断信号，再统一送至监控模块。

(2) 提供 LED 显示负载或蓄电池熔断时的编号位置。

(3) 将负载总电流(IT)及蓄电池电流(IB1-IB2)做接头转换，再由 18PIN 接头输出至监控

模块。

2) 动作指示灯显示说明

(1) 当 BATTERY 1 位置的 LED 亮时，代表第一组蓄电池的熔丝熔断。此转接板目前可

侦测两组电池。

(2) 负载分路的熔丝告警显示只用到 LOAD 1 位置的 LED，负载分路最多可接 18 路，

当任何一路的熔丝熔断时，则 LOAD 1 位置的 LED 会显示。

3) 信号转换板端子脚位定义

信号转换板端子脚位定义分别如表 3.16～表 3.18 所示。

·81·

表 3.16 CNM 01 转换端子脚位定义表

脚位 定义 脚位 定义

1 BAT48-/TV24- 12 TV48-/TV24-

2 BATFS1 13 BATFS2

3 FS1 14 FS2

4 FS3 15 FS4

5 FS5 16 FS6

6 FS7 17 FS8

7 FS9 18 FS10

8 FS11 19 FS12

9 FS13 20 FS14

10 FS15 21 FS16

11 FS17 22 FS18

表 3.17 CNM 02 转换端子脚位定义表

脚位 定义 脚位 定义

1 IT+ 10 IT-

2 IB1+ 11 IB1-

3 IB2+ 12 IB2-

4 — 13 —

5 — 14 —

6 — 15 —

7 — 16 —

8 — 17 —

9 TV48+/BT24+ 18 TV48+/TV24+

表 3.18 CNM 03 转换端子脚位定义表

脚位 定义 脚位 定义

1 AGND 9 -15V

2 AGND 10 +15V

3 IINB1 11 BAT48-

4 IINT 12 TA

5 IINB2 13 TB

6 IIN1 14 FUSOUT

7 IIN2 15 LVDSST

8 IIN3 16 —

4) 接线方式

(1) CNM 01 为 FUSE 侦测信号线的输入端，最多可接 18 个 FUSE 侦测信号。

(2) CNM 02 为电流侦测信号线的输入端，分别可侦测负载总电流及两组蓄电池的电流。

(3) CNM 03 为此转接板的输出端，测量信号由此输出至监控模块。

·82·

3.4.8 系统异常告警与故障排除

1．交流输入异常告警

1) 交流停电、交流高压/低压告警

(1) 交流停电：交流电源中断告警，蓄电池处在放电状态。告警在交流电源复电后自行

恢复。

(2) 交流高压：交流输入过电压告警，表示交流输入电压高于系统的交流输入电压过高

告警设定值。告警在电源电压下降后自行恢复。

(3) 交流低压：交流输入低电压告警，表示交流输入电压低于系统的交流输入低电压告

警设定值。此时系统不关机，也不呼叫，仅限制输出量(不超过 70％)。告警在电源电压回升

后自行恢复。

2) 交流停电故障排除

(1) 整流模块全部停机，监控模块由电池供电。注意蓄电池放电电流，并启动备用发

电机。

(2) 停机后复电，注意电池充电电流，必要时降低电流，控制充电电流在安全范围内。

3) 交流高压/低压故障排除

(1) 检查交流配电屏电压指针表头是否超过设定值。如指针表头电压指示正常(在规定

的范围内)，则令系统继续运转，并通知维修人员处理。

(2) 若电压确实超过设定值，则关掉交流电源，待电网恢复正常再开机，否则可能造成

对整流模块的伤害。

2．输出电压告警

1) 直流高压/低压告警

(1) 直流高压告警：输出电压过高告警，表示输出电压高于输出高电压告警值。告警在

输出电压下降后自行恢复。

(2) 直流低压告警：输出电压过低告警，表示输出电压低于输出低电压告警值。告警在

输出电压回升后自行恢复。

注意：输出低电压告警发生时，应注意蓄电池的放电情形，以免蓄电池因过度放电而

损毁。

2) 直流高压/低压故障排除

通知维修人员排除该故障。

3．熔丝熔断告警(开放式为断路器跳脱)

1) 熔丝熔断告警

当告警系统中的任一蓄电池熔断器或配电熔断器熔断时，监控模块会发出告警，并在

按下减键后显示 BLOWOUT 字样，然后再查看侦测转接板上的红色告警指示 LED 是哪一

个位置的熔丝烧断，即可查出(使用电压表测量有无电压)。告警在熔断器更换后自行恢复。

2) 熔丝熔断故障排除

(1) 检查该分路负载是否过大或短路，并设法降低至允许容量范围内。

·83·

(2) 将该路负载的开关切断，再更换相同规格的熔丝。

(3) 依序接通该路负载的开关，如再次熔断则通知维修人员处理。

3) 负载断路器跳脱告警

(1) 当告警系统中的任一蓄电池断路器或配电断路器跳脱时，监控模块会发出告警，并

在按下减键后显示 DC Breaker trip 字样，然后查看面板上哪个开关跳脱。告警在断路器更

换后自行恢复。断路器跳脱后应查明原因，不可盲目推上(ON)或更换新的。所更换的断路

器应与原来断路器的规格相同。

(2) 断路器跳脱故障排除方法如下：

① 检查该分路负载是否过大或短路，并设法降低至允许容量范围内。

② 将该负载的开关切断，再更换相同规格的断路器。

③ 依序接通该负载的开关，如再次跳脱则通知维修人员处理。

注意：更换开关前，须将该分路负载切离，待开关更换后再接上负载。

4．温度异常告警

1) 电池过温或环境过温告警

当蓄电池温度或环境温度高于监控模块中的蓄电池与环境温度告警设定值时，监控模

块会发出告警，以提醒操作人员来进行处理。告警在温度下降后自行恢复。

2) 电池过温故障排除

(1) 确认是否是环境温度太高。

(2) 检查充电电流，若充电电流太大，则由均充改为浮充，并查看充电电流是否变小。

(3) 若充电电流仍过大，则调整电流抑制使充电电流减少。

(4) 若无法恢复正常，则通知维修人员处理。

3) 环境过温故障排除

(1) 检查是否是环境温度太高，若是，请改善环境空调，关掉交流输入电源，待环境温

度回至规格范围内再行开机。

(2) 若有任何异常状况或告警，立即通知维修人员处理。

5．微机失效及 CSU 熔丝熔断告警

(1) 当监控模块内微机失效或监控模块熔丝熔断时，蜂鸣器将发出声音告警。此时因监

控模块已失效，故文字与二极管告警亦失效。

(2) 故障排除的方法如下：

① 首先检查监控模块背面的 CSU 保险丝及 DC 电源输入接头是否松脱。

② 检查监控模块背面的熔断器是否因异常原因熔断。

③ 若是，将异常原因排除后，换上一个备份熔断器。

④ 若仍无法恢复正常，则通知维修人员处理。

6．整流模块异常告警

1) 整流模块异常

当系统内的任一整流模块有异常告警发生时，该整流模块会将告警信号经信号线通知

监控模块，监控模块会发出文字、灯号及声音告警。

·84·

2) 整流模块故障排除

(1) 检查该机停机原因，并确认监控模块内该模块的 ON/OFF 内部设定(查阅参数设定

第(7)～(10)项)是否正确。

(2) 检查是否是该部整流模块的交流或直流电源开关未开。

(3) 检查整流模块是否抽离机柜，关机后(含 AC 及 DC 开关)重新将整流模块送入机柜

再行开机。

(4) 检查 FF 故障指示灯是否点亮，若亮则检查风扇是否出现故障，若是风扇故障则

更换。

(5) 若只有 RFA 故障指示灯亮，则先将 DC 开关关闭，然后量取测试孔电压是否正常。

若仍然无法排除故障，则将该机的 AC 及 DC 开关关闭，并进入监控模块设定该台整流

模块 OFF，使之与系统隔离后，通知维修人员处理。

7．整流模块输出切离告警

1) 负载＜3 A 告警(开放式为＜1 A)

当监控模块侦测出整流模块输出电流小于 3 A 时，会发出告警，以提醒操作人员处理。

因在正常使用状况下，SMR 输出电流不致小于 3 A 以下，此外当输出断路被切离(OFF)时，

CSU 亦不会送出此告警。

注意：系统在停电后复电时，整流模块尚在缓启动时，若被监控模块扫描到则会发出

此告警，但在稍后扫描时会恢复正常。此属正常现象。

2) 负载＜3 A 故障排除(开放式为＜1 A)

(1) 首先将显示编号的整流模块关机，等 5 min 之后再开，然后再看告警是否消除。

(2) 若仍无法恢复正常，则须将其 DC 及 AC 断路器切断(OFF)，并通知维修人员处理。

8．告警代码中英文对照表

监控模块告警代码中英文对照如表 3.19 所示。

表 3.19 监控模块告警代码中英文对照表

NO 告警代码 英文名称 中文名称

1 ACDN AC DOWN 交流电源中断

2 ACH AC HIGH 交流输入过电压

3 ACL AC LOW 交流输入低电压

4 HV HIGH VOLTAGE 输出电压过高

5 HVSD HIGH VOLTAGE

SHUTDOWN 输出过电压停机

6 LV LOW VOLTAGE 输出电压过低

7 TB1 TEMPERAURE OF

BATTERY 第一路蓄电池过温度

8 TB2 TEMPERATURE OF

BATTERY 第二路蓄电池过温度

9 TA TEMPERATURE OF

AMBIENT 环境过温度

·85·

思考与练习题

3.1 直流电源有哪几种？各自的用途是什么？

3.2 直流供电系统由哪几部分组成？

3.3 直流电源供电有哪些方式？分别叙述其构成及特点？

3.4 试叙述蓄电池的构成与工作原理。

3.5 直流基础电源由哪些部分构成？

3.6 如何分析和排除直流基础电源的系统故障？

·86·

第 4 章

4.1 概 述

新能源是指传统能源(如煤炭、石油、天然气等石化能源及水力发电和核能等)以外的能

源。新能源的范围很广泛，在此介绍的新型独立电源既包括太阳能、风能发电的电源，又

包括热电发电、闭环蒸汽涡轮发电的电源和燃料电池电源等。

利用太阳辐射光能通过太阳电池发电的电源称为太阳能电源或太阳电池电源。为了适

应节能和环保的需要，以及太阳能电源成本的逐步降低、技术的日趋完善，太阳能电源正

逐渐应用到各个领域，特别在通信电源领域的应用会更加普遍。

利用风能发电在世界各地都很普遍，风力发电机按照发电机的容量，可分为大型(50 kW

及以上)、中型(10～50 kW)、小型(1～10 kW)和微型(1 kW 以下)四种。按照风机的形式，风

力发电机可分为垂直轴式、水平轴式和自由式三种，其中常用的是水平轴式。按照发电机

电压的不同，用力发电机可分为交流和直流两种。交流机又分单相、三相，其中三相较为

常见。电信局(站)一般采用小型水平轴式三相交流风力发电机及与其配套设备。

热电发电机是利用不同金属在相同高温下会产生电位差的原理制成的发电装置。它由

燃烧系统、发热电偶、控制器和告警装置四部分组成。热电发电机功率较小，它没有运动

部件，热电偶受热即发出直流电。热电发电机在电信系统电源中应用较少。

闭环蒸汽涡轮发电机由燃烧系统、蒸汽发生器、涡轮、发电机、冷凝器、整流器、控制

器和告警装置组成，安装简便。由于采用液膜轴承，因此可多年无故障地连续运行；又因为

它只需要外加热，适用任何热源，因而被国际电信机构推荐为远程电信系统电源的主要能源。

燃料电池是一种新型化学电池，它的化学原料由外部连续供给。只要连续供给燃料电

池就能连续发电。燃料电池能量利用率高、清洁、噪声小、可靠性高，是一种新型的通信

电源设备。

4.2 太 阳 能 电 池

4.2.1 太阳能电池的原理和性能

1．太阳能电池的原理

太阳能电池(太阳电池)是利用光电变换器把光能变换成电能的装置。目前投入实际应用

新型独立电源供电设备

·87·

的是光生伏特电池。近年来，为了提高太阳电池的效率，降低成本，研制了硅、砷化镓、

硫化镉等各种太阳电池，并利用这些电池组成太阳能发电系统。下面以硅太阳电池为例，

说明太阳能电池的工作原理。

硅太阳电池是一种 pn 结型半导体，其结构如图 4-1 所示。

太阳光

减反射膜

p-型层

p-n结n-型层

( )下电极 正极

下电极引线上电极引线

栅状上电极( )负极

图 4-1 硅太阳电池的结构

pn 结位于和太阳电池受光表面平行的平面内，pn 结越浅，复合损耗越小，输出电流越

大。为了提高太阳电池的效率，上电极(负极)采用栅状结构，以缩短载流子经过 n 层的距离，

减少 n 层电阻。一般情况下，太阳电池采用栅状电极后，转换效率可提高 1.5％～2％；另

外，在受光面上，还蒸发或溅射了一层很薄的一氧化硅(SiO)膜(也可以是五氧化二钽(Ta2O5)

膜或聚合物膜)，该种膜具有防反射作用，因此通常称为防反射膜。此外，一氧化硅膜还能

增加光的透射率，所以又称为增透射膜。增透射膜能使电池对有效入射光的吸收率达 90％

以上，使太阳电池的短路电流增加 25％～30％。

pn 结在光照射下会产生电动势，这种效应叫做光生伏特效应。硅太阳电池就是根据这

一效应制成的。如图 4-2 所示，当 pn 结处于平衡状态时，pn 结的空间电荷层存在势垒电场，

该电场的方向由 n 区指向 p 区。当阳光照射到 pn 结区时，硅原子受光激发而产生电子—空

穴对。在势垒电场的作用下，空穴流向 p 型区，电子流向 n 型区，因此 n 区有过剩的电子，

p 区有过剩的空穴，结果在 pn 结附近形成与势垒电场方向相反的光生电动势。光生电动势

的一部分抵消势垒电场；另一部分使 p 区带正电，n 区带负电，因此在 p 区与 n 区之间产生

光生伏特电动势。当外电路开路时，光生伏特电动势即为光照时的开路电压；当外电路短

路时，太阳电池就会产生与入射光强成正比的短路电流。

p区 pn结 n区

－－－－－－ ＋

＋＋＋＋＋

空间电荷区

势垒电场

p( )＋

n( )－

光子

光生电动势

空穴

电子

(a) (b)

图 4-2 光生伏特效应

(a) 平衡时；(b) 光照时

·88·

2．太阳电池的种类和组装方式

1) 太阳电池的种类

太阳电池的种类很多，有肖特基结太阳电池、异质结太阳电池等。目前，因材料、工

艺等一系列问题，实际生产并应用的只有硅太阳电池、砷化镓太阳电池和硫化镉太阳电池

三种。

(1) 硅太阳电池：单晶硅、多晶硅、非晶硅都可以用于制作太阳电池。单晶硅太阳电池

是目前应用最广的一种太阳电池，其效率可高达 18％，但是目前价格仍较高。为了降低价

格，可采用廉价的多晶硅或非晶硅制作硅太阳电池。目前多晶硅太阳电池已投入批量生产，

它的效率可达到 14％；非晶硅太阳电池也开始大量应用，效率已达到 6.3％。

(2) 砷化镓太阳电池：砷化镓的光吸收系数很大，因此它是制造薄膜太阳电池较理想的

材料。砷化镓太阳电池的抗辐射能力很强，适用于宇航及通信卫星等空间领域。另外，由

于砷化镓太阳电池的工作温度较高，因此可采用聚光照射技术以获得最大输出功率。

(3) 硫化镉太阳电池：该电池有两种结构。一种是将硫化镉粉末压制成片状电池；另一

种是通过蒸发或喷涂制成薄膜电池。薄膜电池具有可绕性、携带包装方便、能量与重量比

大、工艺简单、成本低等优点。但是，由于这种电池稳定性差、寿命短、最高效率只有

9％，同时又会污染环境，因此使用量不大。

2) 太阳电池的组装方式

太阳电池的组装方式有平板式和聚光式两种。

(1) 平板式：在使用中，为了满足负载要求的输出功率，首先必须把各种规格的太阳电

池串联组装成组合板，然后再将组合板组装成阵列。

① 组合板：由底板、太阳电池、内部连接片、接头、密封剂和表面保护层六个部分

组成。

② 阵列：根据用户要求，按一定方式将组合板串、并联以达到负载要求的电流和电压

值，这种结构称为阵列。阵列应与线路和结构架组成一个整体。为了防止夜间蓄电池的电

流流入太阳电池，则在阵列中装有隔直二极管。为保证在最大输出电流时阵列连线的电阻

压降小于 0.3 V，阵列间的连线应采用较粗的电缆。

阵列结构架可用标准铝型材料或钢型材料制作，这些材料不仅价格较低，而且还具有

足够的刚度。为了避免腐蚀，材料的表面必须经过热处理。结构架还应有调节支架，以便

用户调节阵列的倾斜角，以获得最大输出功率，或者在需要时，可按季节调节阵列的角度。

(2) 聚光式：为了降低硅太阳电池供电系统的成本，除了采用成本较低的材料(如多晶

硅、非晶硅)和简单的工艺制造太阳电池外，还可以采用聚光式太阳电池系统。

聚光式太阳电池系统由聚光电池阵列、支承座和光电自动控制装置三大部分组成。聚

光电池单元由菲涅耳透镜、太阳电池和散热器组成。菲涅耳透镜可采用有机玻璃、有机碳

酸脂及聚氯乙烯等塑料，用滚压成型、模压成型、铸造成型等方法制成。聚光电池在高光

强下工作，输出电流较大。为了减少串联电阻引起的电压降，聚光电池的串联电阻应尽可

能小，以保证电池有较高的输出功率。光电自动控制装置由传感器、控制箱和电动机组成。

通过这种装置，太阳电池可以自动跟踪太阳光，以获得最大输出功率。

·89·

3．太阳电池的特性

1) 太阳电池的等效电路

当受光照的太阳电池接上负载时，光生电流流经负载，并在负载两端建立起端电压，

这时太阳电池的工作情况可用图 4-3 所示的等效电路来描述。

IL

Id

V C

Ish

Rsh

Vj

Rs

V

I

RL

图 4-3 pn 结太阳电池等效电路

2) 输出功率

由图 4-3 可以得到太阳电池的输出功率 P 的表达式。Rs 为串联电阻，它主要由电池的

体电阻、表面电阻、电导体电阻和电极与硅表面间的接触电阻所组成。Rsh 为旁漏电阻，它

是由硅片边缘不清洁或体内的缺陷所引起的。一个理想的太阳电池，Rs 和 Rsh 是分别串联在

电路中的，所以在进行理想电路计算时，它们都可以忽略不计。

3) 负载特性曲线

太阳电池的负载特性曲线如图 4-4 所示。

I

ISC

Im

O

1R M

A

Vm VOC V

图 4-4 太阳电池的负载特性曲线

从图 4-4 可以看出，在一定的光照下太阳电池可以工作在特性曲线上的任意点。其中：

ISC 为短路电流；VOC 为开路电压；M 为最佳工作点。

4) 填充因数

从太阳电池的负载特性曲线可以看出，ISC-M-VOC 曲线愈“方”，太阳电池的输出功率

就愈大。因而把最大输出功率与 VOC×ISC 乘积之比称为填充因数，它是衡量太阳电池输出

特性好坏的重要指标之一。

5) 效率

太阳电池效率是实际的太阳光能减去一切损耗后与实际的太阳光能之比。

6) 温度特性

硅太阳电池的温度特性表征硅太阳电池的开路电压随温度的变化，一般温度每上升

·90·

1，开路电压约下降 2～3 mV；短路电流随温度升高，一般温度每上升 1，短路电流值约

上升 78 ；输出功率随温度升高而下降，一般温度每升高 ，损失率约为 ％～％。 光电特性硅太阳电池的光电特性如图 所示。从图 中可以看出，短路电流随光强增加而增

加；开路电压随光强增加而呈指数上升。

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6开

路电

压V

OC/

V

0 20

40

60

80

10

0

0

5

10

15

20

25

30

短路

电流

I SC

/ (m

A/c

m2 )

入射光能P0 / (mW/cm2)

VOC

ISC

图 4-5 硅太阳电池的光电特性

4.2.2 太阳电池供电系统

．直流供电的形式

太阳电池只能在有一定光强的条件下才能“发电”。因而太阳电池必须配以储能设备才

能完成随时供电的任务。最好的储能设备就是蓄电池。太阳电池与蓄电池组成的直流供电系统，按硅太阳电池组件形式可分为平板式和聚光

式两种。平板式有人工调整和自动向日两种，聚光式则多为自动向日的成套设备。太阳电

池直流供电系统采用的蓄电池多为碱性电池或铅酸电池，移动使用的情况下多选用免维护

蓄电池。不论是采用平板式还是聚光式硅太阳电池，太阳电池都通过防反充二极管与蓄电

池并联浮充对负荷供电，只是控制、高速调节电路的形式和接法不同。 串联调压方式对于输出电压稳定性要求较低的负荷，可以采用硅二极管串联降压的方式。二极管两

端并有开关，当蓄电池电压低时，开关闭合，二极管短路，其上压降为零；当蓄电池电压

高时，开关打开，二极管串入回路，从而启动调压功能。对于输出电压稳定性要求较高的负荷，可以采用 变换器稳压电路调压的方式。串联调压电路在正常工作情况下，太阳电池既要对蓄电池浮充，提供一定的补充充电

电流或充电电流，又要通过调压装置对负荷进行供电。当太阳电池发电不足或停止发电时，

蓄电池向负荷提供的部分或全部电能也要通过调压器或直接对负荷供电。由于调压器是耗

能元件，而且大部分时间都接于电路中，因此一部分太阳能消耗在调压器上。但蓄电池的

充电电压高于浮充电压，采用这种串联调压方式能简便地解决蓄电池充电问题。

·91·

2) 并联调压方式

在并联调压电路中电压调节电路与负荷并联连接，负荷供电电压就是太阳电池与蓄电

池并联浮充的电压。供电系统中的太阳电池和蓄电池并联对负荷直接供电，减少了串联稳

压的耗能。此供电方式仅适用于通信设备允许电压变动范围较宽的情况。

有的直流供电系统采用串、并联混合调压方式。

2．太阳电池供电系统的基本结构

根据负载不同，太阳电池供电系统可分为以下三种形式。

1) 太阳电池直流供电系统

太阳电池直流供电系统如图 4-6 所示，该系统由太阳电池阵列、配电盘、储能装置和负

载等组成。

太阳电池阵列

V1A1

防过充电电路

A2

稳压电路

V3

储能装置

A3

V3

负载

图 4-6 太阳电池直流供电系统

2) 太阳电池交流供电系统

太阳电池交流供电系统如图 4-7 所示，该系统由太阳电池阵列、储能装置、配电盘、逆

变器和负载等组成。如果再增设滤波器、交流开关等装置，该系统就可以和工频电源连网

使用。

太阳电池阵列

储能装置

逆变器

驱动电路

滤波器

驱动电路 驱动电路负载

交流开关

交流开关

控制电路

图 4-7 太阳电池交流供电系统

3) 太阳电池直—交混合供电系统

太阳电池直—交混合供电系统如图 4-8 所示，该系统可以同时给直流负载和交流负载供

电，并可通过连网装置与工频电源连网使用。

·92·

控制装置

直 交逆变器

直流负载储能装置

串并联切换

太阳电池阵列

交流负载

连网装置

电力系统控制装置

直流 交流 交流

电力系统

图 4-8 太阳电池直—交混合供电系统

4.3 风 力 发 电 机

4.3.1 风力发电机的构成与原理

1．风力发电机的构成

风力发电装置是指利用风能推动风轮旋转，带动发电机发电的风车式发电机。风力发

电机由室外和室内两部分组成，室外部分一般由塔架、风轮、变速器、发电机和尾翼构成。

室内部分有风力发电机控制器和假负载等。风轮是风力发电装置的核心，它有多种样式，

大体上可分为两种类型：一种是桨叶绕水平轴转动的翼式风轮机，它又可分为双叶式、三

叶式、多叶式几种；另一种是桨叶绕垂直轴转动的风轮机，如“S”形叶片式、“S”形多叶

片式、戴瑞斯(Darrieus)式风轮等。另外，按叶片与气流的相对关系又可分为顺风式和迎风

式。图 4-9 是上述各式风轮的示意图。目前在风力发电装置上主要应用的是翼式风轮，下面

将以翼式风轮机为例叙述风力发电机的原理。

双叶式 三叶式 形叶片式 形多叶片式 戴瑞斯式

图 4-9 典型式样的风轮

2．风力发电机工作原理

以翼式风轮机为核心部件的风力发电机组又称为螺旋桨型风力发电机或风车式发电

机，其典型结构如图 4-10 所示。

这种风力发电机的基本工作原理如下：

当风扫过风轮时，产生的气流受风轮叶片头部的影响发生分流，从叶片两侧绕过。由

于叶片结构不同，致使两侧周界长度不一致。其中周界长的一侧空气流速快，对该侧叶片

产生的压力小；周界较短的一侧空气流速慢，对该侧叶片产生的压力大。结果使得叶片两

侧所受压力大小不同，其压差推动桨叶做与风力方向相互垂直的平面的旋转运动，通过传

·93·

动机构带动发电机的转子转动而发电。风轮机的转速与扫过桨叶的风速有关，风速越大，

风轮机所能提取的风能也就越多；而风速降低时，风轮机所能提取的风能也就迅速减小。

支撑塔

控制箱

尾舵

发电机

加速机

离合器

制动机桨叶

图 4-10 螺旋桨型风力发电机平面结构

4.3.2 风力发电机电源供电系统

电信用单纯的风能发电供电系统方框图如图 4-11 所示。它一般由风力发电机、含整流

器的风机控制器、风力发电机假负载、储能装置和配电装置等组成，有些还配备有电压变

换装置。储能装置一般为阀控密封式铅酸蓄电池。风力发电机假负载、配电装置和含整流

器的风机控制器，用来控制风力发电机对电信设备的供电和对蓄电池的充电。电压变换装

置只在同时供给不同电压的电信设备时才使用。

风力发电机还可以和太阳电池、交流电源等构成混合供电系统。

风力发电机含整流器的风机控制器

直流电屏

电信设备

DC/DC变换器

蓄电池组风力发电机

假负载

图 4-11 电信用单纯的风能发电供电系统方框图

4.4 热 电 发 电 机

4.4.1 热电发电机的原理

热电发电机又称温差发电机，它是采用热电偶原理将热能直接转换为电能的发电装置。

它主要由燃烧炉、发电单元、热管和冷却叶片等组成，其原理图如图 4-12 所示。

热电偶是由 p 型和 n 型两种不同材料采用导线形式构成的。两种材料一端彼此连接，

称为热电极，另一端称为冷电极。如果热电极温度比冷电极高得多，由于材质的活泼性不

·94·

同，活动电子数量也不一样，就会在两端产生电压，可给负载供电。

冷却叶片

热管

热管液体

密封的发电单元

冷电极

热绝缘热电极电绝缘

＋

pnpn

－

燃烧炉

图 4-12 热电发电机原理图

4.4.2 热电发电机供电系统

热电发电机供电系统既可以由单台热电发电机构成，也可以由两台热电发电机构成，

或者由一台热电发电机与其他能源构成混合供电系统。

由单台热电发电机构成的供电系统仅有一台热电发电机。热电发电机的燃料输入端接

燃料供给系统，其馈电端子接电信负载。单台热电发电机供电系统方框图如图 4-13 所示。

负荷

TB-1

/白

色红

色

＋ －发电单元

/白

色黑

色

并联50 A/50 mV

/白色 红色

/白色 红色

至功率调节器

6720调控器端子接线盘

/红色 白色

/黑色 白色

蓝色白色红色

黑色－＋

关机模块关闭继电器

关闭恒温器QTY S

从功率调节器来

＋ －

/白色 黑色

/白

色黑

色

绿色

接地

高压线路

褐色橙色

/白

色黑

色

#20

#20

SI程控单元

图 4-13 单台热电发电机供电系统方框图

·95·

发电机发出的电经分流器、功率调节器后，连接到 TB-1 输出端子接到负载。功率调节

器起转换、调节、限制电压和功率等作用，它的调控器电路通过一组电阻和晶体管感测出

发电机的输出电压值，监测发出的功率，并调节燃料的压力以得到需要的功率。SI 程控单

元是发电机的火花点火电路模块。

两台热电发电机供电系统方框图如图 4-14 所示。 QTY S

TB1 / / 50 A/50 mV

//6720// !"#$%/

SI程控单元

/ &'()*+,TB1 / 50 A/50 mV

//6720// !"#QTY S$%/

/ &'()*+,#20#20

/ / SI程控单元

图 4-14 两台热电发电机供电系统方框图

由热电发电机与其他能源构成的混合供电系统，一般有一台热电发电机和一种其他能

源设备。与利用自然能源的设备构成的混合供电系统中，热电发电机常为热备用。

4.5 闭环蒸气涡轮发电机

4.5.1 闭环蒸气涡轮发电机的工作原理

闭环蒸气涡轮发电机利用朗肯原理，使低蒸发点的液体介质受热气化后沿封闭式路径

循环并推动涡轮带动发电机发电，气态介质经过冷却后成为液体流回到加热位置。这样循

环往复，不断产生电能。闭环蒸气涡轮发电机的构造如图 4-15 所示。

4.5.2 闭环蒸气涡轮发电机供电系统

闭环蒸气涡轮发电机供电系统既可以由单台热电发电机构成(如图 4-16 所示)，也可以

由两台闭环蒸气涡轮发电机构成，或者由一台闭环蒸气涡轮发电机与其他能源构成混合供

电系统。

两台闭环蒸气涡轮发电机供电系统如图 4-17 所示。

·96·

烟囱

冷凝器

冷凝液出口

涡轮

交流发电机筒壳回流泵

冷凝器的回流管

有机液体

恒温器

燃料进口

燃料控制板

真空阀

冷凝器蒸气入口

涡轮喷嘴

涡轮蒸气入口

蒸气

电气柜( )包括整流器

滤波直流输出

蒸气发生器

燃烧器

燃料板的控制电缆

AC整流器的 电缆

图 4-15 闭环蒸气涡轮发电机的构造

燃料 安全阀 控制阀 燃烧 蒸气发生器 涡轮

控制电压继电器

低电压报警 串联励磁

发电机

并联励磁 FC

桥式整流器

电信设备

冷凝器

燃料

热交换

工质

同轴带动

电流

电子控制

图 4-16 单台闭环蒸气涡轮发电机供电系统

燃料 安全阀 控制阀 燃烧 蒸气发生器 涡轮

控制电压继电器

低电压报警 串联励磁

发电机

并联励磁 FC

桥式整流器

电信设备

冷凝器

燃料 安全阀 控制阀 燃烧 蒸气发生器 涡轮

控制电压继电器

低电压报警 串联励磁

发电机

并联励磁 FC

桥式整流器

冷凝器

燃料

热交换

工质

同轴带动

电流

电子控制

图 4-17 两台闭环蒸气涡轮发电机供电系统

·97·

4.6 燃 料 电 池

4.6.1 燃料电池的工作原理

燃料电池和普通化学电池一样是通过两极的氧化还原反应产生电荷的，只是它的化学

原料由外部供给。燃料电池有碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸燃料电池、固体氧

化物燃料电池和离子交换膜燃料电池五大类。氢氧燃料电池是常用的碱性燃料电池，其组

成模式如图 4-18 所示。下面以氢氧燃料电池为例叙述燃料电池的工作原理。

由于电极内部充满碱性电解液，氢隔箱中的氢气渗透到负极内部，与电解液中的氢氧

根发生化学反应产生电子；氧隔箱中的氧气渗透到正极内部发生反应产生电子。正、负极

产生的电子供给负载，生成的水和氢氧根重新回到电解液中再参加化学反应。如此循环得

以连续供电。

负荷

阴极 阳极

电解质(KOH)(H2O)

氢气(H2)

氢气 氧气(O2)

氧气

图 4-18 氢氧燃料电池组成模式

4.6.2 燃料电池供电系统

由燃料电池构成的供电系统如图 4-19 所示。

燃料电池 稳压器 逆变器

直流电信负载 整流设备

市电

图 4-19 燃料电池构成的供电系统

思考与练习题

4.1 新型独立电源供电设备有哪几种？各自的用途是什么？

4.2 试叙述太阳电池的工作原理。

4.3 太阳电池直流供电系统由哪几部分组成？

·98·

4.4 太阳电池交流供电系统由哪几部分组成？

4.5 太阳电池直—交混合供电系统由哪几部分组成？

4.6 叙述风力发电机的构造与工作原理。

4.7 风力发电机电源供电系统由哪几部分组成？

4.8 叙述热电发电机的工作原理。

4.9 热电发电机供电系统由哪几部分组成？

4.10 叙述闭环蒸气涡轮发电机的工作原理。

4.11 闭环蒸气涡轮发电机供电系统由哪几部分组成？

4.12 叙述燃料电池的工作原理。

4.13 燃料电池供电系统由哪几部分组成？

·99·

第 5 章

5.1 通信电源的监控系统概述

通信电源在现代通信中占有极重要的地位，因此要求各电信局(站)的电源系统供电质量

要好、可靠性要高，要能够迅速地发现和排除故障；供电要逐步分散化，管理要集中化、

自动化，要逐步实现少人和无人值守化。

为了保证供电质量，一方面要选用性能优越、可靠性高的高新技术产品或设备；另一

方面要不断提高设备工作环境的条件。而且必须采用通信电源集中监控系统，该系统通过

采用计算机等高新技术手段，对分散的一个或多个电信局(站)的电源、空调和环境等进行遥

测、遥信和遥控，实时监视其运行参数，监测和处理故障，记录和处理相关数据，进行集

中维护，实现电信局(站)的少人或无人值守化。

随着我国通信事业的迅速发展，通信机房数量不断增多，供电系统越来越复杂，电源

的维护与管理工作也变得越来越重要和繁杂，传统的维护管理模式已很难满足现代化通信

网络发展的需要。因此积极探讨新的维护体制，采用新的维护管理模式对电信网的安全稳

定运行就显得尤为重要了。

近年来，智能通信电源监控管理系统作为通信电源行业新的维护管理手段，已在我国

电信部门得到了广泛应用。但是，监控系统毕竟是通信电源专业的一项新的技术，是近几

年才逐渐发展成熟起来的，还需要有一个进一步完善的过程。

1．监控系统的形成和发展

通信供电系统是通信系统的心脏，随着我国通信事业的迅速发展，其规模和容量的不

断扩大，设备种类不断增多，维护技术人员相对缺乏，旧的维护体制和方式无法满足电源

维护管理要求。为了提高供电系统质量，确保通信网的安全可靠运行，为用户提供良好的

通信服务，发展新的基于计算机辅助的集中维护管理的电源维护技术和探索新的电源维护

体制是很有必要的。

早期进行的电源监控是以干结点的方式接入，反映少量电源设备运行状况的开关量。

电源设备与环境参数的信息混在传输设备或交换设备的监控系统中进行传送和处理。一般

由传输设备或交换设备的监控系统提供 1 至 2 个字节供电源与环境监控使用。这种第一代

的电源监控系统的形式和功能都较为简单，所能提供的信息仅为少量开关信号。实施了这

种监控后，维护人员虽然能够更快地掌握系统在哪里出现了故障，但知道故障时，系统供

电也出现了问题。这是一种被动的维护方式，不能真正大幅度地降低电源维护的工作量和

通信电源的监控系统

·100·

提高电源维护的质量。

第二代的监控管理系统具有较全面的遥测、遥信和遥控功能。可以通过记录模拟量信

息来分析设备的运行状况。在 1988 年，原邮电部设计院与广州市电信局合作承担了原邮电

部科技司下达的对通信电源、空调及环境做集中监控管理的科研项目，并且在广州市电信

局长途枢纽楼进行了实施。这是我国在通信电源领域第一次建设的以一定的理论为基础，

经过开发研制，最终实施的第二代集中监控管理系统。经过这次的具体应用，我国在动力

设备的监控方面积累了不少宝贵经验，是我国通信电源、空调及环境监控管理系统发展史

上的里程碑。

20 世纪 90 年代中、后期，第二代通信电源、空调及环境集中监控管理系统的发展进入

高峰期。特别是近几年来，随着电源技术的发展，各电源设备的可靠性与智能化不断提高，

计算机技术的飞速发展，都给实现集中监控和少人、无人管理提供了技术基础。国内电源

厂家和监控厂家纷纷推出自己的监控产品，华为、中达、大诚、中兴等二三十家公司都在

集中监控上投入了大量的人力物力。移动通信建设电源监控系统的步伐相对较慢，但对于

移动通信站点众多又分散的情况，集中监控更显得迫切需要。不少地区已开始起步，估计

今后几年，也会有较大的发展。

然而，近两年来监控管理系统的快速发展，也带来了隐患。由于发展速度过快，管理

和研究的进度明显跟不上建设的步伐，这使得监控管理系统的技术一直没能完全成熟起来。

不少地区在建设了监控管理系统之后，发现投资不小，但实际运行使用的效果却没有达到

预期的目标。第二代监控管理系统发展的势头也相应减缓。

随后，一些单位根据实际情况需要，提出了利用计算机技术的强大功能，发展监控管

理系统智能化的思路。这种想法得到众多单位的响应和认可。各个单位根据自己对监控系

统的认识，在监控系统智能化建设方面作出了贡献，相继推出了自己的具有一定智能化的

监控系统。我们把这种融合了计算机的强大功能的智能化的监控管理系统称为第三代的监

控系统。

智能化监控管理系统不仅要能模拟、代替人的普通劳动，而且能够在一定程度上模拟、

代替人的思维去进行某些分析和控制工作。它采用专家系统、模糊理论和神经网络等高级

计算机技术，在保障设备的安全运行，系统的安全供电和使用以及节约能源上具有明显的

优势。当电源、空调出现故障时，监控管理系统能够及时发现故障并通知使用人员，同时

协助使用人员迅速找出故障原因，排除故障；能够根据系统发生的故障和系统的运行参数

进行统计，得出优化系统运行的建议；能够根据实际情况自动调节电源、空调设备的运行

状况，节约能源和运行成本；具有强大的设备、人员管理功能。智能化的监控管理系统能

够极大地方便动力系统的维护和管理，必将以其巨大的优越性，迅速成为监控管理系统的

主流。

发展智能化的监控管理系统的目的是在保证供电系统高质量供电的同时，节省人力物

力，节约能源，从而达到节约运行维护成本，增强市场竞争力的目的。所以在进行智能化

建设时应该在保证供电系统安全高质供电、节省人力物力和节约能源三个方面上下功夫。

智能化监控管理系统作为提高维护质量的手段，可根据所存储的大量运行信息，提出

合理的优化供电系统运行的建议，并安排对动力设备的提前维护，保证动力设备能常时间

处于良好的使用状态。

·101·

2．智能化监控系统展望

智能化监控管理系统作为通信电源、空调设备监控维护的主要手段，并不是说要完全

取代人的作用，只是说可以由精简的高素质维护队伍来完成繁杂的日常维护和管理工作。

智能化的监控管理系统能够代替人员完成尽可能多的工作量，并确保供电和空调系统

的安全、高质、节能运行。虽然它在今后的发展过程中还会遇到很多困难，但它必将发展

成熟，并创造出巨大的效益。

5.2 通信电源系统的监控内容

根据原邮电部(现信息产业部)颁布的对通信局(站)电源系统、通信电源和空调集中监控

系统的总技术要求，监控系统的建立和实施以电信局(站)为基本单位，通过分布式计算机控

制系统，建成区/县监控系统和本地网(城市级)监控系统，如图 5-1 所示。

监控中心

本地网络管理中心

监控站 监控站

监控单元

监控

模块

监控

模块

监控

模块 (

)1通

信局

站

监控单元

监控

模块

监控

模块

监控

模块

()2

通信

局站

监控

模块

监控

模块

监控

模块

监控单元

本地网络监控中心

/县 区监控站

()

通信

局站

n

()

通信

局站

设备

监控

图 5-1 监控系统的拓扑结构

通信电源和空调集中监控系统通过遥测对连续变化的电压、电流、温度、湿度等模拟

信号进行取样；通过遥信对离散的如设备的运行/停机、开关的分/合等开关状态进行监测；

通过遥控控制设备的运行/停机、开关的分/合等；通过遥调远程调整如整流模块的直流输出

电压等输出量。对电信局(站)和区/县监控管理中心的监控包括局(站)内的全部通信电源设

备、空调设备、机房环境参数等，具体监控内容如表 5.1 所示。

表 5.1 电信局(站)和区/县监控管理中心的监控内容

监 控 内 容 遥 测 方 式 遥 信 方 式 遥 控 方 式

进线柜 三相电压、电流

及有功和无功功率

开关状态及过流、速断、接地、失压

和跳闸告警 —

出线柜 — 开关状态及过流、速断、接地、失压、

跳闸、瓦斯和变压器过温告警 —

变压器 温度 — —

母联柜 — 开关状态及过流、速断和跳闸告警 —

高压配

电设备

直流操作

电源柜

电压 故障告警 —

·102·

续表

监 控 内 容 遥 测 方 式 遥 信 方 式 遥 控 方 式

进线柜 三相电压、电流以

及频率和功率因素 开关状态及缺相、过压和欠压告警 开关分合闸

主要配

电柜 — 开关、ATS 工作状态

开关分合闸、

ATS 转换

稳压器 输入电压、电流及

输出电压、电流 故障告警 —

低压配

电设备

电容器柜 — 工作状态 —

柴油(燃气)

发电机组

三相电压、电流以

及转速、输出功率、

水温、油压、启动电

池电压和油箱液位

工作状态、工作方式、ATS 状态以及

过压、欠压、过载、油压低、水温高、

频率高、启动失败、启动电池电压低和

油位低告警

开关机、紧急

停机、ATS 转换

燃气发电机组

三相电压、电流以

及转速、输出功率、

排气温度、润滑油油

压、启动电池电压和

油箱液位

工作状态、工作方式、ATS 状态以及

过压、欠压、过载、频率高、排气温度

高、润滑油油温高、润滑油油温低、燃

油压力低、燃油箱液位低、启动失败、

启动电池电压高、启动电池电压低、控

制电池电压高、控制电池电压低和充电

整流器故障

开关机、紧急

停机、选择主备

用机组

交流屏 输入电压、电流 主要开关工作状态故障告警 —

整流器 各模块输出电流 各模块工作状态、浮充/均充状态及各

模块故障告警

模块启动/停

机、模块浮充/

均充

整 流

配

电 设

备 直流屏

直 流 输 出 电 压 、

电流 直流输出过压、欠压及熔丝断告警 —

蓄电池

电池组电压、每只

蓄电池电压、蓄电池

组充放电电流及标识

电池温度

— —

UPS

交流输入电压、直

流输入电压、交流输

出电压、交流输出电

流、标识电池电压、

标识电池温度及输出

频率

同步/不同步状态、UPS/旁路供电及蓄

电池电压低、市电故障、整流器故障、

逆变器故障和旁路故障告警

—

·103·

续表

监 控 内 容 遥 测 方 式 遥 信 方 式 遥 控 方 式

逆变器

直流输入电压、直

流输入电流、交流输

出电压、交流输出电

流、输出频率

故障告警 —

DC/DC 变换器 输入和输出电压、

电流 故障告警 —

太阳能(风能)

供电系统

直流输出电压、电

流和蓄电池充、放电

电流

工作状态及输出过压、输出欠压和控制

器告警 —

分散空调设备 主机工作电流及

回风温度、湿度

开/关机状态及高/低温、高/低湿、电源

电压高/低、过滤器堵塞告警

开/关机、温度

和湿度设定

冷冻站

冷却水进/出口温

度及压力、冷却水回

流流量和主电机工

作电流

冷冻/冷却水泵、冷冻机、冷却塔风机

的开关机故障告警

开/关冷冻机、

开/关冷却水泵、

开/关冷冻水泵、

开 /关 冷 却 塔

风机

空调机

回风温度、回风湿

度、送风温度、送风

湿度及新风温度

风机工作状态及风机故障、过滤器堵塞

告警 开/关风机

集中空

调设备

配电柜 交流电源电压和

电流 电源电压高/低告警 —

机房环境 温度和湿度 烟感、温感及水浸告警 —

本地网(城市级)监控管理中心的具体监控内容是：遥测所有局(站)总用电量，各局(站)

的有功电度、无功电度和功率因素；遥信各局(站)的工作状态，各局(站)电源的故障告警，

各局(站)空调的工作状态和故障告警。

各局(站)具体监控的内容必须本着节约投资、精简内容，同时又要能最大限度地满足通

信电源和空调设备集中维护管理的需要的原则。随着网络和通信技术的发展，一些有条件

的局(站)相继安装了电视图像监控系统。电视图像监控系统以无可替代的优势在电信局(站)

的少人和无人值守化建设中发挥着越来越重要的作用。

5.3 监控系统的组成和功能

5.3.1 监控系统的组成

从图 5-1 监控系统的拓扑结构可以知道，整个监控系统是由多个监控级由下而上逐级汇

接而成的一个分布式计算机网络控制系统，从而方便地实现数据采集、状态监控、远程通

·104·

信、数据库管理等。设置各级监控计算机应以满足维护管理需要为原则。为了便于对不同

的电源设备分别进行控制和综合管理，检测控制用的计算机应分散设置，而监控用的计算

机应集中设置。各监控级的设置基本原则如表 5.2 所示。

表 5.2 各监控级的设置基本原则

监 控 级 基 本 原 则

监控模块

应根据被控设备的系统组成和地域分布情况来确定监控模块。构成独立系统的一

台或多台被控设备一般设置一个监控模块。智能设备内部包含了监控模块，不用再

单独设置

局(站)监控

管理中心

每个电信局(站)设置一个监控单元。无人值守或设备较少的局(站)可不设监控单

元，可由设备监控单元经过通信网络连接到附近的监控单元来实现监控

区/县监控

管理中心 城市的每个行政区(或县)应设置一个监控站

本地网(城市)

监控管理中心

每个城市(或地区)应设置一个监控中心。虽然移动通信的电源监控被纳入到相应

的通信设备的监控之中，但根据管理维护的实际需要，也可以在城市级设立相应级

别的监控管理中心

卫星地球站

电源系统 纳入到卫星通信设备的监控系统中

长途 光缆干 线

和微 波干线 各

站电源系统

纳入到相应各站传输设备的监控系统中

监控系统的建设与实施应以局(站)为基础，首先建成区/县级的监控系统。区/县级监控

管理中心的建设应是当前监控系统的实施目标和方向。把区/县级监控管理中心逐步发展成

为集中维护管理点，实现局(站)级的少人或无人值守化。然后再逐步形成城市级、省级和国

家级的监控管理网络系统。

5.3.2 监控系统的功能及实现

通信电源集中监控系统的功能主要有下述几个方面。

1．数据采集

数据采集是实现集中监控的基础之一，它主要分为数据检测、信号变送、数据转换三

个基本过程。

(1) 数据检测。需要检测的量有开关量和模拟量。开关量的检测比较简单，用高、低电

平代表有效或无效。模拟量有电压、电流和温度等，检测模拟量一般需要用各种类型的传

感器。

(2) 信号变送。将检测到的信号变换成通信所需要的标准电量。

(3) 数据转换。将数字量和模拟量转换成标准的二进制数以总线式、串行式或并行式方

式传送。

·105·

2．设备控制

计算机必须能按要求对电源系统的工作状态按以下两种方式进行控制。

(1) 手动控制：操作人员必须能够通过计算机键盘对电源系统进行控制。

(2) 自动控制：计算机按控制程序控制电源工作，不用操作维护人员干预。

设备控制过程与数据采集相反，将接收的二进制数转换成设备能响应的模拟量或数字

量，再经过整形和放大去控制执行部件。

3．状态监视

计算机集中监控系统随时为操作维护人员提供必要的信息，便于操作维护人员全面了

解系统的工作状况并随时做出恰当的处理。系统提供信息的方式有：实时显示电源设备的

参数和状态；对故障能进行声、光、语言、自动寻呼等形式的报警；对某些系统性能进行

分析并提供分析信息，便于维护人员判断和预测系统工作或故障状态。

4. 远程通信

监控系统必须能可靠地进行远距离信息传输，可采用有线方式、无线方式、有线无线

结合方式。

5. 数据库管理

计算机监控系统必须能保存必要的信息，建立动态数据库来存储不断刷新的数据信息，

建立静态数据库来存储管理用的数据信息。

通信电源和空调集中监控系统网络作为电信管理网的子网，它具有性能管理、故障管

理、配置管理和安全管理等功能。

(1) 性能管理功能。对网络和网络单元的有效性以及电信设备的状态进行评估和报告，

包括性能监视、性能管理控制和性能分析等。

通信电源监控系统在正常运行情况下其监控管理中心能自动显示全部监控对象的工作

状态和告警情况，并可通过菜单等方式显示监控对象的工作状态、运行参数、历史数据等

的详细资料。

为使监控系统具有良好的性能，应尽量采用交流、直流不间断电源供电；系统的软、

硬件应模块化，以适应不同规模监控系统网络和不同数量监控对象的需要；监控系统硬件

的可靠性指标要高，测量要精确；监控系统应具有良好的电磁兼容性，监控系统的接入不

应影响被控设备的正常工作；被控设备的控制值应始终在安全极限之内。

(2) 故障管理功能。对电信网络及其环境的运行异常情况进行检测、隔离和校正，包括

告警监视、故障定位、校正、测试和管理等。

通信电源监控系统的各监控管理中心应能检测和报告其监控对象的异常情况，并能告

警提示，显示或打印故障位置、类型和时间等信息。随着监控系统的不断完善和发展，越

来越多的监控系统具有自检和自诊断功能。

告警分紧急告警和一般告警两类。紧急告警包括：电力室交流屏故障；直流配电屏输

出过压/欠压、熔丝断告警；柴油发电机组输出过压/欠压、过载、频率高、油压低、水温高、

启动失败告警；UPS 输出过压/欠压告警、蓄电池放电电压低、整流器故障、逆变器故障、

旁路故障告警；逆变器模块故障告警；机房烟感、温感、水浸、门禁告警等。紧急告警必

·106·

须立即处理。

(3) 配置管理功能。用于建立、增加和删除被监控对象和操作维护人员，对监控局(站)、

监控主机、监控网络和数据库等重要参数进行配置。被控对象的配置参数有名称、通信方

式、通信速率、网络地址等信息；操作维护人员的配置参数有姓名、身份、口令、口令有

效期、操作权限、电话或传呼等信息。

(4) 安全管理功能。对网络的安全运行提供保证，包括鉴权、访问控制、数据机密性、

数据完整性等。

局(站)监控管理中心和区/县监控管理中心应有设备操作记录，各监控管理中心应有故

障告警及确认记录。通过系统应能对所记录的信息进行浏览、查询、统计、打印等数据库

操作。

通信电源监控系统的各级监控中心的主要功能如表 5.3 所示。

表 5.3 各级监控中心的主要功能

名 称 主 要 功 能

实时采集、存储和检测被控设备的工作参数，并报送上级计算机 监控模块

接受局(站)监控中心命令对被控设备进行控制，对自身配置的文件进行刷新

汇总各监控模块传送的各类信息，处理、存储、显示和打印相关数据

直接命令监控模块或传送区/县监控管理中心的命令对被控设备进行控制

对本机进行自检，实现监控用主备机设备的切换

查询局(站)监控系统的配置数据、历史数据和故障信息

向区/县监控管理中心实时传送告警信息

局(站)监

控管理中心

登记操作人员及维护人员情况，录入本局(站)设备档案和运行维护等重要信息

显示各局(站)位置、机房设备位置、电气连接图、趋势图及实时运行参数

汇总本区/县各局(站)监控管理中心传送的各类信息，处理、存储、显示和打印相关

数据

通过局(站)监控管理中心对被控设备进行控制，查询、修改各局(站)配置参数，登记

维护人员情况，录入和修改本局(站)设备档案和运行维护等重要信息

区/县监控

管理中心

接受本地网(城市级)监控管理中心的命令，传送有关信息，向本地网(城市级)监控管

理中心传送重要数据和告警信息

本地网(城市

级)监控管理

中心

汇总本地区内各区/县监控管理中心传送的各类信息，处理、存储、显示和打印相关

数据，向本地网监控管理中心传送本地区各局(站)的重要告警信息

5.4 监控系统的网络连接

监控系统的各个组件及各个监控级只有通过一定的通信线路连接起来，才能构成一个

完整的监控网络，从而对通信电源系统进行有效监控。监控系统网络连接方式如表 5.4 所示。

·107·

表 5.4 监控系统网络连接方式

方 式 说 明

监控模块与被控

设备的连接

监控模块与被控设备的连接分两种情况。一种是智能设备与监控模块的连接，

由于智能设备自身具有监控模块，因此不用再连接外部监控模块。另一种是非智

能设备与监控模块的连接，外部附加的监控模块应有数字量输入接口及输出接口、

模拟量输入接口和计数输入接口，以便连接非智能设备的相应接口。非智能设备

应具有与外部附加监控模块连接的数字量输入及输出接口、模拟量输出接口和计

数输出接口。非智能设备的每个数字量输出应采用开关量，模拟量输出应尽量采

用标准信号

监控模块与监控

单元的连接

监控模块与监控单元的连接宜采用 RS485 或 RS422 接口以多点或中继的方式连

接，如果通信距离不远，可采用 RS232C 接口

监控单元与监控站

之间的连接

监控单元与监控站之间宜采用多种通信手段建立多个连接，以便在某一个连接

出现故障时系统自动切换到另一个连接

监控站与监控中心

之间的连接

监控站与监控中心之间应优先选用数据专线连接，其次才选用其他连接。专线

和其他种类的连接之间应能自动切换

监控中心与本地网

管中心之间的连接 可根据通信资源的实际情况进行选择

随着网络技术的发展，出现了采用 TCP/IP 协议、通过 Internet 传输和以 HTML 语言为

特征的新型通信电源监控系统。这种监控系统的出现，必将极大推动通信电源的计算机集

中监控系统的更新换代和往更高层次的发展。

5.5 集中监控模块

监控模块是形成局(站)监控网的基础，它监视和控制电源系统各部分的监控单元，如蓄

电池、交流和直流配电屏、整流模块等的监控单元。

5.5.1 集中监控模块的功能

集中监控模块是监控系统的一个重要基础部件，对监控系统而言，集中监控模块只与

它的上位机和下位机有关。集中监控模块的主要功能如表 5.5 所示。

表 5.5 集中监控模块的主要功能

功 能 说 明

巡检功能 对交流和直流配电屏、整流模块的监控单元进行巡检

显示功能 以图形、表格、曲线等方式显示如输入电压、开关状态、输出电压、输出电流、

工作状态、故障状态等必要的信息

诊断功能 自动诊断出各种异常或故障的部位和类型，以控制报警

资料库功能 能按要求存储，如模块的工作和故障信息、配电情况等数据资料

控制功能 能通过键盘发出相应的控制指令

调节功能 能通过键盘调节电压等模拟量输出

蓄电池管理功能 可自动或手动管理蓄电池组，利于维护蓄电池，又可延长蓄电池使用寿命

连网功能 可以连网组成局(站)监控网

·108·

5.5.2 集中监控模块的功能结构

集中监控模块主要由 CPU、键盘、显示、报警、存储器和接口等几部分组成，其结构

如图 5-2 所示。

显示、键盘、报警

I/O 口

(RS232 RS485)标准接口 或

存储器

CPU

交流配电监控单元

直流配电监控单元

整流模块监控单元

蓄电池监控单元

去并网

图 5-2 集中监控模块的功能结构

5.6 监 控 单 元

监控单元是监控系统最基本的部件，是监控系统的基础。根据功能可分为整流模块监

控单元、交直流配电柜监控单元、直流配电柜监控单元等，下面对常用的监控单元分别进

行介绍。

5.6.1 整流模块监控单元

整流模块监控单元是电源集中监控系统对整流模块实现监控的基础，是用监控系统的

指令控制功率变换电路，并把整流模块的所有信息送给集中监控系统的直接执行者。整流

模块监控单元具有表 5.6 所示的功能。

表 5.6 整流模块监控单元的功能

功 能 说 明

模拟量检测 检测整流模块的输出电压、输出电流，存储、显示，并送监控模块；检测模块

内温度，并控制冷却风机的工作

开关量检测 检测整流模块的输入和输出电压过高、过低，过流，机内温度过高等开关量，

用于保护及告警，将这些信息存储并发送给监控模块

控制功能 按面板操作指令或监控模块送来的指令控制整流模块的开/关机、浮充/均充、手

动/自动工作方式转换

调节功能 按面板调节参数值或监控模块送来的参数调节整流模块的输出电压

显示和指示功能 显示模块的输出电压、输出电流、机内温度，指示运行正常或故障

操作功能 可通过模块面板操作键盘设置模块的某些值或调节某些参考值

存储功能 能存储一些重要信息

通信功能 能与监控模块和几个监控单元通信，彼此交换信息

·109·

整流模块监控单元一般由 CPU、测量接口、控制接口、信号处理、显示、指示、隔离、

通信接口等组成，其结构框图如图 5-3 所示。

信号处理

模块电压

模块电流

隔离

测量接口

显示

隔离报警信号

限流、开启、/均充 浮充控制 隔

离

输出电压调节

控制接口

手动控制

CPU

看门狗

EEPROM

模块地址选择

指示

隔离

RS485接口整流模块监控单元

图 5-3 整流模块监控单元的结构框图

5.6.2 交流配电柜监控单元

交流配电柜监控单元是电源监控系统通过监控模块对交流配电柜实现远程监控的基

础。交流配电柜监控单元具有表 5.7 所示的功能。

表 5.7 交流配电柜监控单元的功能

功 能 说 明

检测功能 能检测三相交流电压、电流信号，检测交流配电空气开关、断路器及防雷器的状态

数据处理功能 对检测到的数据进行处理，判断出交流过压、欠压和缺相等情况

指示及报警功能 具有声、光报警和故障指示功能，当交流停电时可启动直流照明支路进行事故照明

通信功能 可以与集中监控模块通信，彼此进行信息交换

交流配电柜监控单元一般由 CPU、输入接口、控制接口、变换器、A/D 转换、显示、

指示、隔离、通信接口等组成，其结构框图如图 5-4 所示。

空气开关辅助触点

防雷器故

障触点

三相交流信号

输入接口

隔离CPU

隔离

控制接口

RS485

声、光报警

交流过压、欠压、缺相停电显示

照明用接触器

看门狗

隔离

A/D转换

真有效值转换

变换器

各种故障指示

直流接触器

蜂鸣器指示灯

图 5-4 交流配电柜监控单元结构框图

·110·

5.6.3 直流配电柜监控单元

直流配电柜监控单元是电源监控系统通过监控模块对直流配电柜实现远程监控的基

础，直流配电柜监控单元具有表 5.8 所示的功能。

表 5.8 直流配电柜监控单元的功能

功 能 说 明

检测功能 能检测系统的直流电压，负载电流和蓄电池的充、放电电流信号，检测直流

配电熔断器的状态

数据处理功能 对检测到的数据进行处理，判断出输出过压、欠压、过流等情况

指示及报警功能 具有声、光报警和故障指示功能

通信功能 可以与集中监控模块通信，彼此进行信息交换

直流配电柜监控单元一般由 CPU，电池、分路熔断器测量，过压、欠压及过流报警，

充电过流检测，模拟开关，A/D 转换，隔离，通信接口等组成，其结构框图如图 5-5 所示。

熔断器信号

电池、分路熔断器测量 隔离

声报警报警显示

声、光报警

过压、欠压及过流报警

CPU隔离

过压、欠压测量

充电过流检测

总电压信号

电池电流信号

负载电流信号

模拟开关 A/D转换 隔离

隔离

RS485

看门狗

图 5-5 直流配电柜监控单元结构框图

5.7 电信局(站)的电视图像监视系统

5.7.1 电视图像监视系统的组成

电信局(站)的电视图像监视是一种新型的、高科技的监控手段。它将更加有效地促进电

信局(站)的监控朝着少人和无人值守化方向发展。电视图像监视的硬件主要由 CCD 数字摄

像机、摄像镜头、云台、镜头云台控制器/解码器、视频切换/分割器、显示器和录像机等几

种设备组成。电信局(站)电视图像监视系统的一般结构图如图 5-6 所示。

在图 5-6 所示的系统中，摄像镜头采集的图像信号经过视频切换/分割控制器进入图像

控制计算机，经过转换、压缩、编码和打包，最后经过一定的通信网络传输到图像监控中

心，图像监控中心再对数据进行恢复和解压等处理，最终将图像重新显示出来。还可以将

图像数据通过监控计算机或录像机存储起来以备日后重放。对于实时性要求不高的局(站)，

传输静态图像只需一般的 PSTN 网就行；若实时性要求比较高，则可采用 2 M 的数据通信

·111·

专线。图像控制计算机是监视系统的核心，一方面处理、传送图像信息，另一方面通过镜

头云台控制器/解码器来控制镜头和云台的工作。

/镜头云台控制器 解码器

/视频切换 分割器

显示器 录像机

/镜头云台控制器 解码器

CCD数字摄像机

云台

CCD数字摄像机

摄像镜头

摄像镜头 云台

到图像监控中心

图像控制计算机

图 5-6 电视图像监视系统的一般结构图

5.7.2 图像监视设备的性能

各种图像监视设备的性能如表 5.9 所示。

表 5.9 图像监视设备的性能一览表

设 备 性能/主要技术指标/说明

采用电荷耦合器件作为图像传感器的数码摄像机，分黑白和彩色两种

视频信号输出幅值 1 V(峰—峰)

视频信号输出制式 PAL 制或 SC 制

与摄像镜头的连接方式 C 式或 CS 式

CCD 规格 1/2 英寸和 1/3 英寸两种

灰度等级 一般大于 10 级

清晰度 中心水平大于 400 线

视频信号传输媒介 75 O 屏蔽同轴电缆

视频信号输出阻抗 75 O

CCD 数字摄像机

视频信号输出接头 BNC 或 RCA

摄像镜头

以 C 或 CS 方式与 CCD 数字摄像机相连。按功能分为普通镜头、二可变镜头

和三可变镜头等；按摄像角度分为标准镜头、长焦镜头和广角镜头三种；按光

圈工作状态分为手动和自动两种

云台

能载着摄像机和摄像镜头上下左右转动，用于扩大摄像区域和范围。按功能

可分为水平云台和全方位云台两种；按使用场合可分为室内云台和室外云台

两种

解码器 图像控制计算机发出的图像控制指令由解码器翻译，控制云台、摄像镜头、

摄像机等设备

云台、镜头控制器 控制云台和摄像镜头的动作

视频切换器 有手动和自动两种工作方式。同时接收多信号输入，按一定的方式输出每一

路或任一路输入信号

视频分割器

多路信号输入，一路信号输出。能通过对各路输入的视频信号进行抽帧处理，

使输出信号的一帧中含有各路输入信号的信息。有分割和单路选通两种工作

模式

显示器 用以显示摄像机捕获的视频图像信号，供维护管理人员监视。其水平清晰度

一般不小于 600 线，灰度等级一般大于 10 级

录像机 用以存储记录摄像机捕获的视频图像信号，便于日后重放

·112·

5.8 通信电源集中监控软件体系结构

一个完善的通信电源集中监控系统应具备可靠性、实时性和可扩充性。这不仅取决于

硬件体系结构，更多地取决于系统软件体系结构。常用的通信电源监控系统体系结构有采

集机与监控机合二为一模式、采集机与监控机分布模式、采集机与监控机 Web 连接模式三

种，还有一种全新的集中监控软件体系结构。下面将对上述体系结构一一进行介绍。

1. 常用的电源监控系统软件体系结构

一般的通信电源集中监控系统的硬件结构由各类传感器、数据采集模块、数据采集机、

通信线路和监控机等组成。传感器一方面与被监控设备相连接，将电压、电流、温度、湿

度等模拟量采集，并转换成数据采集/控制机易于处理的直流电压、电流；另一方面与数据

采集模块相连接，将转换后的直流电压、电流送入数据采集模块，以便完成 A/D 转换。数

据采集机接收从采集模块送来的数据并储存。监控机可将采集来的数据显示，并提供接口

供操作人员对被监控设备进行控制。

通信电源集中监控系统的软件体系结构，关系到硬件体系能否充分发挥作用，真正满

足实时监控的需要。目前常用的电源监控软件体系结构如下所述。

1) 采集机与监控机合二为一模式

该模式的特点是，同一台计算机具备两种功能，它既能完成对采集模块的数据采集，又给用

户提供人机操作界面。采集机在完成数据采集后，可将数据存入硬盘或内存。监控机将采集来的

数据从硬盘或内存中读出，通过输出设备将结果显示给用户。一般而言，此种模式仅用于一个较

小的集中监控系统，若采集数据较多，监控的实时性将大大降低。针对一个较小的集中监控系统，

由于数据的存储在一台计算机上完成，可以做到实时性较高，但此种模式不符合远程监控的需求。

2) 采集机与监控机分布模式

如果电信系统的通信电源监控系统监控的范围大，设备分布在整个城市，而且设备种类

多，包含空调、高低压设备、电池组、油机等不同设备，且每一个种类中又包含不同厂家制

造的多种不同类型设备。若集中监控系统中被监控的设备较多，需采集的数据量较大，仍旧

采用模式一，系统的实时性将降低。为解决此难题，一般按分布系统的要求，在功能上进行

分布。监控机通常采用 Visual Basic，Delphi 进行编程。监控机一方面定时向采集机发出命令，

获得采集机中的实时数据；另一方面为操作人员提供友好的人机界面，人机界面由编程完成。

在该系统中，通信线路上仅传送数据，因而实时性较高，但由于集中监控系统的不断扩充性，

需经常重新编写、编译源程序以达到系统扩充的需求，对普通的操作人员来说较不方便。

3) 采集机与监控机 Web 连接模式

利用 Web 技术，监控机直接与 Internet 连接，采集机在接入 Internet 之前与一个 Web

Server 连接，再通过 Web Server 接入 Internet。通过 Internet 在采集机与监控机之间建立物

理连接。当远端的监控机发出数据请求时，首先通过 Internet 向 Web Server 发出数据请求，

Web Server 接收到请求后向采集机发出数据请求，采集机按要求向 Web Server 传送相关数

据；Web Server 接收到数据后，由 Web Server 对数据进行重组生成 HTML 文件发送给监控

机。监控机接收到数据后，将数据输出到输出设备，也可通过监控机对被监控的设备进行

·113·

控制等操作。在该模式下，采集机提供数据，Web Server 完成数据解释与重组，监控机完成

显示。Web 技术在集中监控中的运用，提高了集中监控的先进性，但同时也带来了一些问

题：为了提供较好的人机操作界面，不可避免的需要使用图形。Web Server 发给监控机的文

件，不仅要包含 HTML 文件，还需包含图形文件，从而使网络传输的时间延长，影响了集

中监控系统的实时性。必须为每个被监控设备编写一个 HTML 文件和 CGI 程序。系统扩充

时，若扩充设备属已有设备类型，Server 上需编写 HTML 文件；若扩充设备不属已有设备

类型，Server 上需编写 HTML 文件和 CGI 程序，从而影响系统的扩充性。Web Server 在完

成数据重组的同时也浪费了 CPU 时间，影响集中监控系统的实时性。

即使将来 Internet 向高速宽带网发展，计算机的速度大大提高，上述的情况仍然存在。

对于一个实时性要求不高的监控系统可以采用此种模式。

2．全新的集中监控软件体系结构

通过分析上述几种软件体系结构，发现其在功能上的分布，仍不能达到大型监控系统

在实时性上的需求，从而影响监控系统的安全性。根据通信电源监控系统的特点，提出了

集中监控体系结构的新模式。新模式的思想主要是满足分布式计算环境中的监控 Server 仅

完成数据的采集、存储和发送，对数据的解释则由监控机完成。该体系继承了模式三可通

过远程访问、HTML 文件容易编写等特点，以及继承了模式二实时性高等优点。监控 Server

上述执行了一个基于 TCP/IP 协议的 Server 程序，该 Server 程序接收来自监控机的请求，从

采集机中收集数据后，仅将数据发送给监控机。监控机上运行了一个浏览器，该浏览器由

Visual C++编程完成。通过该浏览器从本机调入一个由标记性语言编写的文件，该文件提供

数据来源和显示格式等信息。监控机根据数据来源，可向不同的监控 Server 发出数据请求。

当监控机接收到来自 Server 的数据后，会根据标记性语言编写的文件中提供显示形式，

而浏览器则完成数据的解释与重组，并输出到输出设备上，从而完成一次数据的采集。

该模式采集机提供数据；监控 Server 完成数据的传送；监控机完成数据的解释、重组

与显示，使系统的分布更能满足远程监控的需求。

以上所述的软件体系结构应用于集中监控系统。监控系统具有如下特点：

采用 TCP/IP 协议，方便远程监控；

满足分布式系统的要求，按照远程监控的需求，使分布更加合理；

不需写大量的 CGI 程序，便于系统扩充；

数据与图形的重组在监控机上完成，提高了 Server 的效率；

通信线路上传输的数据仅包含数据，提高了通信线路的使用效率，提高了监控系统

的实时性，增强了系统的安全性；

采用标记性语言，软件体系结构是开放的，用户编写容易。

5.9 监控系统实例

5.9.1 大诚动力及环境集中监控系统

大诚动力及环境集中监控系统的适用领域和监控对象包括以下内容：

·114·

(1) 电信机房的动力设备，包括蓄电池组、高低压配电设备、整流器、逆变器、不间断

电源、柴油机与燃气轮机发电机组、空调等；

(2) 电信机房的环境，包括温度、湿度、烟感、门禁(含智能门禁)、水浸、红外、玻璃

破碎、视频图像等；

(3) 其他领域类似的动力设备及环境。

大诚监控系统的特点及优势如下：

(1) 采用主流化的网络操作系统和网络通信设备，采用工业级以上的通信产品，使系统

具有高可靠性和发展潜力；

(2) 支持超过三级的多级监控网络体系配置，适应不同管理模式的要求；

(3) 对用户信道环境具有高度适应性，充分利用现有的通信信道资源；

(4) 各级之间的通信信道均可采用主备信道，具有自动切换功能；

(5) 重要设备采用双机热备用，提高系统可靠性；

(6) 采用独有的全 IP 端口通信方式，使系统数据资源可以灵活配置和管理，为施工、

维护、管理提供便利；

(7) 采用水平冗余配置和分布处理、垂直相对独立的系统容错设计，使系统不会形成可

能令全局瘫痪的瓶颈，具有极高的可靠性；

(8) 配置监控网络管理系统，监视、记录监控网络的工作情况；

(9) 监控网络的设计完全符合电信总局的监控技术规范要求，并全面支持中国移动通信

集团规范要求的 FSU、LSC、CSC、LMNMC 网络组织结构。

1．系统的组成

大诚动力设备及环境集中监控系统由前端采集处理系统和管理软件系统(Power View)

等组成。前端采集处理系统有 PowerCom Plus 系统和 BSMS 系统两种。其中 PowerCom Plus

系统由表 5.10 所示设备组成。

表 5.10 PowerCom Plus 系统设备组成

设 备 说 明

大型系统主处理器

(MPC3-1)

完成主口、备口和本地口的对上通信，转发各通信口的命令，轮询各个

智能设备及 ITM 智能模块，进行数据处理，如告警分析、统计分析、数据

存储等

小型系统主处理器

(MPC3-2)

完成主口和本地口的对上通信，转发各通信口的命令，轮询各个智能设

备及 ITM 智能模块，进行数据处理，如告警分析、统计分析、数据存储等

增强型辅助处理器

(DIOS+)

执行 MPC3 转发的命令，轮询各个智能设备及 ITM 智能模块，进行数据

处理，如告警分析、统计分析、数据存储等

机架(TIC) —

协议转换器(PCU) 进行通信协议的转换

智能蓄电池监测仪

(BatDIOS+) 监测蓄电池

智能模块(ITM) 负责给传感器供电，进行 A/D 转换并将数据传给 MPC3 或 DIOS+

传感器 进行信号转换

·115·

在使用时，可根据实际情况选用上述设备，组成如图 5-7 所示的大系统或组成如图 5-8

所示的小系统。

MPC3-1

DIOS＋DIOS＋

监控设备 监控设备监控设备

探头

(ITM)智能模块(ITM)智能模块

监控设备

探头

传感器

连到上位计算机

传感器

传感器

传感器

图 5-7 PowerCom Plus 组成的大系统

MPC3-2

监控设备 监控设备监控设备

探头

(ITM)智能模块(ITM)智能模块

监控设备

探头

连到上位计算机

传感器

传感器

传感器

传感器

图 5-8 PowerCom Plus 组成的小系统

由图可知，PowerCom Plus 系统基本上由 MPC3、ITM 智能模块及传感器三部分组成，

三部分缺一不可。这种结构在设计时就考虑了智能设备的监控问题。MPC3 与 DIOS+之间

总线采用竞争方式工作。ITM 与 MPC3 或 DIOS+之间总线采用轮询方式工作。

BSMS 系统结构比较简单、层次很少，由基站监控设备(BSMS)和传感器组成。基站监

控设备完成主口和本地口的对上通信，转发各通信命令，轮询各个智能设备及各个采集点，

进行 A/D 转换和数据处理(告警分析、统计分析、数据存储)，并轮询其他基站监控设备。基

站监控设备间以轮询方式工作，轮询各个基站监控设备是否告警，对告警进行实时响应。

随着 BSMS 设备的增加，系统的查看速度可能要减慢。传感器用于进行信号转换。由上述

设备组成的系统如图 5-9 所示。

·116·

监控设备

探头

监控设备

(BSMS)基站监控设备

连到上位计算机

(BSMS)基站监控设备

监控设备监控设备

探头

传感器

传感器

传感器

传感器

图 5-9 由基站监控设备组成的监控系统

2．Power View 软件系统

Power View 软件采用 Microsoft Visual C++语言开发，全 32 位处理，按照面向对象的方

法设计，综合运用分布处理技术、Client/Server 技术、数据管理技术、多媒体技术、地理信

息系统技术，采用标准 Windows 风格界面。系统具有高可靠性、可扩充性、高实时性、准

确性、安全性和用户友好性。

Power View 软件系统由 SQL Server、分监控席(PVMonitor)、总监控席(PVGMonitor)、

网管程序(PVNMonitor)、报表管理程序(Data View for Power View)和通信服务器程序

(PVComMgr)等组成。通信服务器程序、分监控席、总监控席和网管监控席之间通过 TCP/IP

连接，在系统软件中负责 TCP/IP 通信的模块为 PVSocket.DLL 和 PVProtocol.DLL 两个动态

链接库。上述各程序之间的关系如图 5-10 所示。

Power View 软件系统具有以下功能：

(1) 告警处理；

(2) 遥测、遥信、遥控；

(3) 系统配置；

(4) 历史数据处理；

(5) 辅助管理；

(6) 报表打印；

(7) 远程监控和维护；

(8) 支持多级网络结构；

(9) 当总/分监控席与服务器通信中断时，会对用户进行提示；

(10) 采用点对点通信模式，减少了通信流量；

(11) 对底层通信进行差错控制，提高了通信可靠性；

(12) 具有出错重发和断点重发功能，保证全网监控数据一致；

(13) 可对监控网络的数据库同步操作；

(14) 实时显示各监控计算机的运行状态；

(15) 可对各监控计算机的历史运行状态进行查询。

·117·

图5-10

PV

Mo

nit

or

分监

控席 信

道管

理程

序P

VC

om

Mg

r

Access

报表

管理

程序

Data

Vie

wfo

r P

ow

er

Vie

w

1监

控计

算机

PV

Mo

nit

or

分监

控席

Access

报表

管理

程序

Data

Vie

w f

or

Po

wer

Vie

w

2监

控计

算机

PV

Mo

nit

or

分监

控席

Access

报表

管理

程序

Data

Vie

w f

or

Po

wer

Vie

w

3监

控计

算机

PV

Mo

nit

or

分监

控席

Access

报表

管理

程序

Data

Vie

w f

or

Po

wer

Vie

w

监控

计算

机n

PV

Mo

nit

or

分监

控席 通

信服

务器

程序

PV

Co

mM

gr

Access

报表

管理

程序

Data

Vie

wfo

r P

ow

er

Vie

w

1监

控计

算机

报表

管理

程序

总监

控席

网

管程

序

通信

服务

器程

序

报表

管理

程序

总监

控席

网

管程

序

通信

服务

器程

序

报表

管理

程序

总监

控席

网

管程

序

通信

服务

器程

序

区

域监

控中

心

区域

监控

中心

城市

监控

中心

5-1

0

Po

wer

Vie

w

图软

件系

统各

程序

之间

的关

系图

·118·

3. 大诚局(站)/基站监控系统

PowerCom Plus 系统是大诚监控系统中的前端采集处理系统，是 PowerCom View 集中

监控管理系统建立的基础。其核心网络的物理总线形式是 RS485 总线，兼容了 RS232 的通

信连接，以保证对智能设备及非智能设备的统一监控。PowerCom Plus 系统的网络基本结构

如图 5-11 所示。

非直流量遥测点

直流量遥测点

遥信点 遥控点

传感器

PIM-A PIM-AU PIM-BX PIM-C

传感器控制

传感器

门锁 电池交流

遥测点遥测点 遥信点 遥控点

智能设备

智能设备

智能设备

智能设备

DIOS DIOS 门控控制器

ITM-BAT ITM-A-Ⅰ ITM-A-Ⅱ ITM-BIO

DIOS＋

传感器

DIOS＋

485门控 总线

MPC3( )主处理机RS485 总线

Modem 本地监控

主用通信信道RS232接口

电话接口

Sparton 485 总线

控制传感器

图 5-11 PowerCom Plus 系统的网络基本结构

PowerCom Plus 具有以下几种基本功能：

(1) 采用多处理器分布处理结构；

(2) 独立完成遥测、遥控、遥信和遥调的监控；

(3) 提供数据分析、数据报告和数据存储；

(4) 监控告警主动上报，其他数据等待查询；

(5) 对智能设备、非智能设备实施统一监控；

(6) 可脱离上层监控网络，独立进行监控，并记录数据；

(7) 对外采用 RS232 通信接口，便于与各种系统接口；

(8) 具有主用和备用两个信道，可根据用户要求配置主备信道切换；

(9) 具有本地调试接口，可在不影响外部监控的情况下进行本地调试。

大诚基站监控系统满足了基站监控系统的规模较小、监控种类多、智能非智能设备一

体监控、对蓄电池系统监控要求高等项要求。BSMS 系统的网络基本结构如图 5-12 所示。

·119·

BSMS-3

油机

BSMS-1

空调非智能监控点

BSMS-2

开关电源电池组

BSMS-4

开关电源交流电量等

监控中心系统

本地监控调试

图 5-12 BSMS 系统的网络基本结构

BSMS 系统具有以下功能：

(1) 全分布处理，多处理器分别负责通道数据的扫描采样，确保通道规模变化时扫描速

度不变。

(2) 采用智能模块化传感器或无源传感器，系统可靠性高。

(3) 独立提供情报完整的数据报告，包括小时平均值、每通道最近 20 条告警、最近 2

次充放电过程数据、最近 300 点实时数据等。分散数据存储，具有数据掉电保护功能。

(4) 主动上报告警，其他数据要求发送，确保告警数据优先处理。

(5) 模块具有高度通用性，各通道既可作模拟量通道，也可作为开关量通道使用。对模

拟量通道可连接 4～20 mA、0～5 V、±100 mV 等多种信号。

(6) 各模块可单独使用，也可级联使用，级联总线最多可连接 16 个 BSMS 设备，系统

扩展灵活方便。

(7) 采用依据电压变化率取点的非等时间隔方式记录电池充放电过程数据，可以利用有

限的存储空间记录长时间的充放电过程。

(8) 采用具有编址功能的温度探头，可以采集全部单体电池温度。

(9) 智能设备统一监控。

(10) 可进行远端维护(远端下载、上载监控程序)，查看 BSMS 的工作情况、设备和智

能设备的通信情况等。

(11) 采用 TMP93CS41F(TOSHIBA)的 CPU，具有 2×256 KB ROM 代码存储容量，

512 KB RAM 数据存储容量，全固态设计，采集、处理、存储、通信一体化。

4. 大诚区域监控中心

区域监控中心是指监控管理本区域(县、市)范围内各局(站)监控中心的监控级。大诚区

域监控中心具有以下基本功能：

(1) 区域监控中心作为整个电源集中监控系统的运行层次，它的最主要功能就是对所属

的电源设备进行实时监视和控制，对发生的故障实时地进行处理，并做相应记录。

(2) 区域监控中心能对所采集到的数据进行存储，可根据数据记录生成多种数据报表和

故障记录报表等。

(3) 区域监控中心由计算机网络组成，主要设备有监控服务器、前置处理计算机、总监

控席计算机、告警打印机、报表打印机等。

·120·

(4) 中心可设置多台前置处理计算机。每台前置机可以连接 16 套 SU，即 16 个局(站)。

前置处理计算机可以看到本机连接的 SU 数据，并有人机操作界面，可以进行实时监控操作。

(5) 中心可设置多台总监控席。总监控席可以设置成综合监控席，查看本区域所有 SU

数据，也可以设置成专业监控席，只查看某一专业或某几个专业的 SU 数据。总监控席具有

人机操作界面，可以进行实时监控操作。

(6) 监控服务器负责前置处理计算机与总监控席之间的通信，并作为数据库服务器，用

于存储监控运行数据。监控服务器可根据用户要求设单机运行或磁盘阵列双机热备用方式。

(7) 局(站)监控系统中 MPC3 的 RS232 接口可通过终端服务器接入区域监控中心网络，

便于网络管理和施工布线。

(8) 区域监控中心通过路由器与城市监控中心 SC 进行通信，路由器负责线路的主备用

切换。若采用 TMN 网络与 SC 通信，可以省去路由器。

(9) SS 内部、SS 与 SC 之间的通信全部采用 TCP/IP 协议。

(10) 区域监控中心的网络采用 Windows NT 操作系统，易于操作。监控数据库采用 SQL

Server 或 Sybase 数据库，易于管理。

大诚区域监控中心的网络设置，可以根据城市监控系统的规模，分为大型系统区域监

控中心和简易区域监控中心两种。

大型系统区域监控中心由计算机网络组成，一般包括监控服务器、前置处理计算机、

总监控席计算机等。大型系统区域监控中心的网络连接实例如图 5-13 所示。

Denco PCU

Denco PCU

Denco PCU

TIC6

Denco PCU

Denco PCU

TIC7

Denco PCU

Denco PCU

TIC8

Denco PCU

Denco PCU

TIC8

TIC4

TIC3

TIC2

TIC1

TIC6

TIC6

油机

油机

ITM-BAT 电池组

ITM-BAT 电池组

ITM-BAT 电池组

ITM-BAT 电池组

3 5 4

1 2 6MPC3-1

2 5 6

4 1DIOS＋3 2 5 6

4 1DIOS＋

3

DUM14

SAITITM-BAT 电池组

ITM-BAT 电池组

ITM-BAT 电池组

ITM-BAT 电池组

DUM14

调试计算机下关监控席

图 5-13 大型系统区域监控中心的网络连接实例

·121·

简易区域监控中心的结构适用于本区域局(站)数小于等于 16 个或无线基站数小于等于

32 个的系统，它由一台监控计算机和路由器组成。计算机处理所有局(站)的信息。路由器应

选用可当作终端服务器的产品。计算机与路由器间采用专用网线连接。

局(站)监控系统 PowerCom Plus 和 BSMS 到区域中心的物理接口，可以是 RS232 或

RS422 形式。区域控制管理中心是一个 Windows NT 的局域网或一台 Windows NT 工作站。

PowerCom View 监控系统对用户信道环境有高度适应性，充分利用现有的通信信道资源，

选用主流化的网络通信设备，实现网络通信的组织。采用的模式有主用 DDN、备用 PSTN

的通信模式，主用 TMN、备用 PSTN 的通信模式，数字时隙分插复用的通信模式，传输设

备公务通道的通信模式和 GSM 短信息的通信模式。

5. 大诚城市监控中心

城市监控管理中心，是指监控管理本城市(地区)内各区域(县、市)监控管理中心的监控

级。大诚城市监控中心具有以下基本功能：

(1) 城市监控管理中心作为整个电源集中监控系统的运行层次，能实时查询所属各市、

县局设备运行数据及运行状态，定时收集设备的平均历史运行数据报表及表征设备运行情

况图表曲线，能打印各种报表及曲线。

(2) 城市监控管理中心能实时收集所属各市、县局的故障记录，自动形成设备的故障管

理月报表和重大故障记录报表。

(3) 城市监控管理中心能定期查询所属各市、县局的设备检修记录，并以市、县局为单

位，形成设备检修记录报表。

(4) 城市监控管理中心由计算机网络构成，主要设置有监控服务器、总监控席计算机、

告警打印机、报表打印机等，还可根据用户需要，设置大屏幕投影等。

(5) 中心可设置多台城市总监控席。总监控席可以设置成综合监控席，查看城市所有局

(站)的设备运行数据和运行状态，也可以设置成专业监控席，只查看某一专业或某几个专业

的数据，总监控席具有人机操作界面，可以进行实时监控操作。

(6) 监控服务器负责前置处理计算机与总监控席之间的通信，并作为数据库服务器用于

存储监控运行数据。监控服务器可根据用户要求设置成单机运行或磁盘阵列双机热备用

方式。

(7) 通过路由器与 SS 区域监控管理中心连接。若使用 TMN 传输，可以省去路由器。

(8) 采用 Windows NT 操作系统，易于操作。采用 SQL Server 或 Sybase 数据库，便于

管理。

城市监控管理中心的配置，依据城市规模的大小而不同，一般与大型系统区域监控中

心的配置相同。Power View 监控系统在组成监控管理中心的工程应用实例有北京市话局通

信电源机房空调集中监控系统工程、大连市电信局通信电源机房空调集中监控系统工程、

长春市电信局通信电源机房空调集中监控系统工程等。图 5-14 是北京市话局城市监控管理

中心的网络连接图。

区域监控管理中心与城市监控管理中心的连接一般采用局域网到局域网之间的通信连

接，常采用路由器实现两个网络之间的互连。当两个网络之间采用 TMN 电信管理网络互连

时，可省去路由器。

·122·

服务器

二区局监控中心

总监控席 Hub

路由器 服务器

四区局监控中心

总监控席 Hub

路由器 服务器

五区局监控中心

总监控席 Hub

路由器

/监控服务器 总监控席

市监控中心

新技术开发中心服务器

新技术开发中心监控终端

Hub

万维网

图 5-14 北京市话局城市监控管理中心的网络连接

5.9.2 微波和光缆无人中继站电源和环境集中监控系统

1. 微波无人中继站监控系统

微波长途干线工程由很多微波站(其中许多为无人值守)组成，其电源设备和环境设施的

工作状态都需要在有人站集中监控管理。

微波无人站电源和环境集中监控网络是纳入到微波通信设备当中的，不单设电源的监

控设备。从监控功能上讲，微波无人中继站监控系统也类似于本地网中监控单元(SU)、监

控站(SS)和监控中心(SC)的三级结构。目前一般从无人站到端局为二级结构，并留有扩展接

口，以便今后扩展为三级结构。微波站的网络形态基本采用树型，将多个微波无人站串联

在网络结构上，在 SDH 微波工程中，在无人站配置网元设备，在终端局配置网元管理系统

设备。网元管理系统能够通过网关网元及 DCC 信道对所管网元，包括通信、电源和环境的

状态，进行故障、性能和安全等管理。

微波无人站的遥信、遥控信号均采用电路开路和闭路的开关量方式，一般设有遥信信

号 32 个点。开路时表示设备正常状态；闭路时表示设备发生故障。

微波无人站电源和环境遥信、遥控信号，分以下两部分接入微波辅助业务通信的告警

接口盘上，纳入到微波监控网管系统中。

(1) 电源部分遥信信号有市电、稳压器、柴油机及其启动蓄电池充电器、高频开关组合

电源设备、直流电压等故障告警信号。遥控信号有柴油发电机组开、关机，遥选主/备用柴

油发电机组发电的控制信号。

(2) 微波站设置外围控制箱，对机房的温度高或低、火警(火警信号有复原控制性能)和

·123·

柴油储油罐油位低等发送信号，并能对机房空调机、去湿机和加热器的工作进行自动调节

和控制。外围控制箱还能对微波站铁塔的塔灯进行控制管理。

2. 光缆无人中继站监控系统

光缆无人中继站电源和环境集中监控管理系统的功能和传输网络类似于微波监控系

统，也是采用光缆通信 SDH 等辅助数据通道进行传输的，但有以下不同点。

(1) 电源和环境集中监控管理系统分别在无人站和有人站设置了一套专门的监控设备，

按照电信部门颁布的规定组成监控系统。在网络组织上，以无人站为基本单元，以区域监

控维护中心管理所辖无人站的设备运行，组成两级监控网络结构。在系统上留有扩展接口，

以适应不同干线所经省和地区维护体制的要求，组成无人站、区域监控维护中心和省监控

维护中心的三级监控管理网。

(2) 信号采用模拟量和开关量相结合的方式，根据各无人站安装设备情况设置遥信、遥

控和遥测量。光缆无人站的机房环境监控，包括烟雾、门(窗)禁、水浸的告警遥信和温、湿

度遥测信号，接入到一体化采集器送出。一体化采集器的通信协议应符合相关协议要求。

在区域监控中心接收从所辖无人站发出的信号，经传输设备送到辅助数据通道接口适

配器，再送到监控主机。主机具有打印和呼叫 BP 机的功能。

思考与练习题

5.1 通信电源系统的监控内容是什么？

5.2 监控系统由哪几部分组成？

5.3 监控系统的各种功能是如何实现的？

5.4 监控系统模块的功能结构是什么？集中监控模块有哪些功能？

5.5 整流模块监控单元结构是什么？整流模块监控单元有哪些功能？

5.6 交流配电柜监控单元结构是什么？交流配电柜监控单元有哪些功能？

5.7 直流配电柜监控单元结构是什么？直流配电柜监控单元有哪些功能？

5.8 电视图像监视系统由哪几部分组成？

5.9 叙述通信电源集中监控软件体系结构。

·124·

第 6 章

6.1 电源系统中的防雷

6.1.1 雷电的形成

我们知道，雷电是带有一定数量正负电荷的云团间或云团对地进行放电的自然现象。

雷电的形成必须具备三个条件：一是空气中有足够的水分；二是湿热空气上升到高空开始

凝结；三是大气中有足够高的正、负电荷形成的电位差。

云层带电的原因比较复杂，也有不同说法，其中一种认为水滴分子外层电荷有吸收负

电荷性能，把空气中的负离子吸收到水滴分子的外层，使云层带负电荷，而空气中剩余的

正离子则随上升气流升高，最后集中在云中的上层，由于这种分布才形成了云中的电场。

当天空中云层的电场增强到某点的电位梯度大于 3×106 V/m 时，产生击穿放电即闪电。

闪电可发生在云与云层之间或云与大地之间。一次闪电由几次放电脉冲组成。第一次脉冲

在放电运动之前有一个准备阶段——“先导”过程，云里的自由电子受强电场作用，向地

面很快地移动，在运动时，电子与空气分子碰撞，使空气电离并发光，经连续多次放电，

在电离发光途径上，空气强烈被电离，导电性能大大增加，这是先导阶段。受到电感应作

用，大地感应出大量不同极性电荷，因此大多数先导的走向是从云通向地面，但也有在云

中就消逝的。

当先导到达地面后，沿着先导途径从地面向云中通过大量电流，把空气通道烧得白热，

呈现耀眼的线状闪光，这个阶段是雷电的主放电阶段，称为“回击”阶段。这个阶段一直

持续到雷云中的电荷完全放完为止。

6.1.2 雷电防护基本原理

雷电及其他强干扰对通信系统的致损及由此引起的后果是非常严重的。雷电由高能的

低频成分和极具渗透性的高频成分组成。雷电主要通过两种形式致损设备，一种是通过金

属管线或地线直接传导雷电致损设备；一种是闪电通道及泄流通道的雷电电磁脉冲以各种

耦合方式感应到金属管线或地线产生浪涌致损设备。对于电子信息设备而言，危害主要来

自于由雷电引起的雷电电磁脉冲的耦合能量，通过金属管线通道、地线通道及空间通道所

产生的瞬态浪涌。金属管线通道的浪涌和地线通道的地电位反击是电子信息系统致损的主

要原因，它的最常见的致损形式是在电力线上引起的雷损，所以应作为防护的重点。由于

雷电无孔不入地侵袭电子信息系统，因此雷电防护将是一个系统工程，雷电防护的中心内

容是泄放和均衡。

防 雷 和 接 地

·125·

1. 泄放

泄放是将雷电与雷电电磁脉冲的能量通过大地泄放，并且应符合层次性原则，即尽可

能多、尽可能远地将多余能量在引入通信系统之前泄放入地。层次性就是按照所设立的防

雷保护区分层次对雷电能量进行削弱。防雷保护区又称电磁兼容分区，按照人、物和信息

系统对雷电及雷电电磁脉冲的感受强度不同把环境分成几个区域，如图 6-1 所示，LPZ 是防

雷区的缩写。

LPZ1

LPZ2

例如：计算机房LPZ0在 A LPZ0、 B区LPZ1与 区边界的等

电位连接棒

LPZ1在 区与LPZ2区边界的等电位连接棒

房间屏蔽层

LPZ0A LPZ0B

等电位连接

避雷针

输入进线

地线

建筑结构屏蔽层

图 6-1 雷电保护区分区

(1) LPZ0A 区：本区内的各物体易遭受直接雷击，因此各物体都可能导走全部雷电流，

本区内电磁场没有衰减。

(2) LPZ0B 区：本区内的各物体不易遭受直接雷击，但本区电磁场没有衰减。

(3) LPZ1 区：本区内的各物体不易遭受直接雷击，在此区域内流过的雷电流比 LPZ0B

区大大减小，电磁场衰减和效果取决于整体的屏蔽措施。

(4) 雷电保护区(LPZ2 区等)：本区域雷电流及电磁场都大大减小，此区域可根据被保护

系统所要求的电磁环境来确定。

2. 均衡

均衡就是保持系统各部分不产生足以致损的电位差，即系统所在环境及系统本身所有

金属导电体的电位在瞬态现象时保持基本相等，这实质是基于均压等电位连接的。由可靠

的接地系统、等电位连接用的金属导线和等电位连接器(防雷器)组成一个电位补偿系统，在

瞬态现象存在的极短时间里，这个电位补偿系统可以迅速地在被保护系统所处区域内的所

有导电部件之间建立起一个等电位，这些导电部件也包括有源导线。通过这个完备的电位补

偿系统，可以在极短时间内形成一个等电位区域，这个区域相对于远处可能存在数十千伏的

电位差。重要的是在需要保护的系统所处区域内部，所有导电部件之间不存在显著的电位差。

3. 雷电防护系统

雷电防护系统由三部分组成，各部分都有其重要作用，不能替代。

(1) 外部防护，由接闪器、引下线、接地体组成，可将绝大部分雷电能量直接导入地下泄放。

(2) 过渡防护，由合理的屏蔽、接地、布线组成，可减少或阻塞通过各入侵通道引入的

感应。

(3) 内部防护，由均压等电位连接、过电压保护组成，可均衡系统电位，限制过电压幅值。

·126·

6.1.3 通信电源系统防雷保护原则

为了防止通信电源系统和人身遭受雷害，通信电源系统防雷保护主要采取以下原则。

1．注重接地系统的建设和维护

电信局(站)的防雷保护措施，首先要做好全局接地系统的工事，防雷接地是全局接地的

一部分，做好整个接地系统才能让雷电流尽快入地，避免危及人身和设备安全。

电信建筑物屋顶上设置避雷针和避雷带等接闪器与建筑物外墙上下的钢筋和柱子钢筋

等结构相连接，再接到建筑物的地下钢筋混凝土的基础上组成一个接地网。这个接地网与

建筑物外的接地装置，如变压器、油机发电机、微波铁塔等接地相连，组成电信设备的工

作接地、保护接地和防雷接地合用接地系统。

在已建的电信局(站)中，应加强对联合接地的维护工作，定期检查焊接和螺丝加固处是

否完好，建筑物和铁塔的引下线是否受锈蚀，以免影响防雷作用。还应根据《通信电源维

护规程》规定，定期对避雷线和电阻进行检查和测量。

2．采用等电位原理

等电位原理是防止遭受雷击时产生高电位差的使人身和设备免遭损害的理论根据。电

信局(站)采用联合接地，把建筑物钢筋结构组成一个呈法拉第笼式的均压体，使各点电位分

布比较均匀，从而工作人员和设备安全得到较好保障，而且对电信设备也起到屏蔽作用。

3．采用分区保护和多级保护

按照《雷电电磁脉冲的防护》原则，应将需要保护的空间划分为不同的防雷区(LPZ)，

以确定各部分空间不同的雷电电磁脉冲(LEMP)的严重程度和相应的防护对策。

各区以其交界处的电磁环境有明显改变作为划分不同防雷区的特征。应按照保护对象的重

要性及其承受浪涌的能力作为选择后续防雷区的条件。通常，防雷区划分级数越多，电磁环境

的参数就越低。将一建筑物划分为几个防雷区和作符合要求的等电位连接的示例如图 6-2 所示。

LPZ2

如：计算机房

SP

D2

SPD2

LPZ1

SP

D1

电缆、线路

有屏蔽的房间

局部等电位连接带

SP

D1

电缆、线路

等电位连接带

LPZ0B有屏蔽的建筑物

外部防雷装置

LPZ0A

接地装置

图 6-2 将建筑物划分为防雷区和作等电位连接

·127·

除分区原则外，防雷保护也要考虑多级保护的措施，因为在雷击设备时，设备第一级

保护元件动作之后，进入设备内部的过电压幅值仍相当高。只有采用多级保护才足以把外

来的过电压抑制到电压很低的水平，以保护设备内部集成电路等元件的安全。如果设备的

耐压水平较高，可使用二级保护，但当设备可靠性要求很高、电路元件极为脆弱时，则应

采用三级或四级保护。

一般把限幅电压较高、耐流能力较大的保护元件(如放电管等避雷器)放在靠近外线电路

处；而把限幅电压较低、耐流能力较弱的保护元件(如半导体避雷器)放在内部电路的保护上。

4．加装电涌保护器(Surge Protection Device)

电涌保护器(SPD)是抑制线路过电压和过电流装置，包括放电间隙、压敏电阻、二极管、

滤波器等。

放电间隙、压敏电阻电涌保护器也称为避雷器，正常时呈高阻抗，并联在设备电路中，

对设备工作无影响。当受到雷击时，电涌保护器能承受强大雷电流浪涌能量而放电，呈低

阻抗状态，能迅速将外来冲击过量能量全部或部分泄放掉，响应时间短，瞬间又恢复到平

时高阻状态。

6.1.4 防雷器

防雷器又称等电位连接器、过电压保护器、浪涌抑制器、突波吸收器、防雷保安器等。

用于电源线防护的防雷器称为电源防雷器。鉴于目前的雷电致损特点，基于防雷器防护方

案是最简单、经济的雷电防护解决方案。防雷器的主要作用是瞬态现象时将其两端的电位

保持一致或限制在一个范围内，转移有源导体上多余能量。

进入地下泄放，是实现均压等电位连接的重要组成部分。防雷器的主要技术参数有额

定工作电压、额定工作电流、载流量和通流能力。通流能力指防雷器转移雷电流的能力，

以 kA 为单位。

按功能防雷器可分为防直击雷的防雷器和防感应雷的防雷器。可防直击雷的防雷器通

常用于可能被直击雷击中的线路保护，如 LPZ0A 区与 LPZ1 区交界处的保护，可用 10 电流波形表测试其通流能力。防感应雷的防雷器通常用于不可能被直击雷击中的线路保护，

可用 电流波形表测试其通流能力。防雷器对瞬态现象起控制作用所需的时间与波

形性质有关。残压指防雷器对瞬态现象的电压限制能力与雷电流幅值及波形性质有关。

．防雷器的选用

防雷器的防护要想取得理想的效果，应注重“在合适的地方合理地装设合适的防雷器”，

防雷器的选择十分重要。 进入建筑物的各种设施间的雷电流分配情况，约有 ％的雷电流经外部防雷装置泄

放入地，另有 ％的雷电流将在整个系统的金属物质内进行分配。在各金属物质中雷电流

的分配情况是：各部分雷电流幅值取决于各分配通道有的阻抗与感抗，分配通道是指可能

被分配到雷电流的金属物质，如电力线、信号线、自来水管、金属构架等金属管线及其他

接地，一般仅以各自的接地电阻值就可以大致估算。在不能确定的情况下，可以认为接的

电阻相等，即各金属管线平均分配电流。 在电力线架空引入，并且电力线可能被直击雷击中时，进入建筑物内保护区的雷电

·128·

流取决于外引线路、防雷器放电支路和用户侧线路的阻抗和感抗。如内外两端阻抗一致，

则电力线被分配到一半的直击雷电流。在这种情况下必须采用具有防直击雷功能的防雷器。

(3) LPZ1 区以后防护区交界处的雷电流分配情况，由于用户侧绝缘阻抗远远大于防雷

器放电支路与外引线路的阻抗，进入后续防雷区的雷电流将减小，在数值上不需特别估算。

一般要求用于后续防雷区的电源防雷器的通流能力在 20 kA(8 以下，不需采用大通

流能力的防雷器。后续防雷区防雷器的选择应考虑各级之间的能量分配和电压配合，在许

多因素难以确定时，采用串并式电源防雷器是较好的选择。串并式是根据现代雷电防护中

许多应用场合、保护范围层次区分等特点提出的概念相对于传统的并式防雷器而言。其实

质是经能量配合和电压分配的多级放电器与滤波器技术的有效结合。串并式防雷器不但可

以按常规进行应用，也适合保护区难以区别的场所。感生退耦器件在瞬态过电压下的分压、

延迟作用，以帮助实现能量配合。减缓瞬态干扰的上升速率，以实现低残压与长寿命以及

极快的响应时间。 防雷器的其他参数选择取决于各个被保护物所在防雷区的级别，其工作电压以安装

在引电路中所有部件的额定电压为准。采用串并式防雷器时还需注意其额定电流。 影响雷电流分配的其他因素：变压器端接地电阻降低将使电子线中分配电流增大。

供电线缆的长度的增加将使电力线中分配电流减小，使导线中有平衡的电流分配。过短的

电缆长度和过低的中性线阻抗将使电流不平衡，从而引起差模干扰。供电线缆并接多用户

将降低有效阻抗，导致分配电流增大。在连成网状的供电状态下，雷电流主要流入电力线，

这是多数雷损发生在电力线处的原因。 氧化锌压敏电阻是通信电源设备主要采用的避雷器，它性能优越、结构简单、小型

可靠，得到广泛使用，逐步替代了过去使用的阀式避雷器。它以氧化锌为主要原料，

在氧化锌内混合掺入氧化铋23、氧化钴、氧化锰等微量混合物，在

以上温度下烧结成结体元件，因此没有串联间隙。通过相邻的薄接合层所产生的电压—电

流特性，呈接近齐纳二极管特性的元件。放电在开始电压以下时曲线极陡，几乎无电流产

生，呈绝缘物似的性质，故可得到一个接近理想避雷器特性而不需串联间隙。在急陡浪涌

电压下，放电延迟也小，可得到优良的响应特性。压敏电阻的规格以压值和耐流能力表示。

主要技术指标有冲击击穿电压、残压和耐流能力，与放电管比较，响应速度快，其耐流能

力可达 电流波形。

．防雷器的安装

电源线应实现多级防护，多级防护是以各防雷区为层次，对雷电能量的逐级减弱，

使各级限制电压相互配合，最终使过电压值限制在设备绝缘强度之内。在某一级防雷器失

效或防雷器某一路失效或防雷器的残压不配合设备绝缘强度，线缆在建筑物内长度较长的

情况下，必须实施多级防护。 几乎所有情况下的线缆防护，至少应分成两级以上，同一级防雷器还可能包含多级

保护如串并式防雷器。为了达到有效的保护，可在各防雷区界面处设置相应的防雷器，防

雷器可针对单个电子设备，或一个装有多个电子设备的空间，所有穿过通常具有空间屏蔽

的防雷区的导线，在穿过防雷区界面时要接防雷器。另外，防雷器的保护范围是有限的，

一般防雷器与设备线路距离超过 以后将使防护效果劣化，这是因为防雷器和需要保护

的设备之间的电缆上有反射造成的振荡电压，其幅值与线路长度、负载阻抗成正比。

·129·

(3) 在使用电源防雷器的多级防护中，如果不注意能量分配，则可能引入更多的雷电能

量进入保护区域。这要求防雷器应根据评估模式选择。一般防雷器都有通过雷电流越大，

残压越高的特点，通过能量分配后末级防雷器流过的雷电流极小，有利于电压限制。不考

虑电压配合而仅仅选择低响应电压的防雷器作末级保护是危险的。

实现能量分配与电压配合的要点在于利用两级防雷器之间线缆本身的感抗。线缆本身

的感抗有一定的阻碍电流及分压作用，使雷电流更多地被分配到前级泄放。一般要求两级

防雷器之间线缆长度在 15 m 左右，适用于保护地线与其他线缆紧贴敷设或处于同一条电缆

之内的情况。线缆上分支线路的长度对线缆要求长度有影响，当保护地线与被保护线缆有

一定距离(大于 1 m)时要求线缆长度大于 5 m 即可。在一些不适合采用线缆本身作退耦措施

的如两级防雷区界面靠近或线缆长度较短时，可利用专门的退耦器件，这时无距离要求。

(4) 退耦器件是实现能量分配与电压配合的重要措施，线缆、电感和电阻可作为退耦器

件。串并式电源防雷器就是一种考虑了能量分配与电压配合，利用滤波器作为退耦器件的

防雷器组合形式，适用于各种场合。

(5) 在某些极端情况下，装上防雷器反而会增加设备损坏的可能，必须杜绝这类情况发

生。防雷器保护几条线，其中一条线上的防雷器失效或响应速度过慢。这可能使共模干扰

转化为差模干扰而损坏设备。这要求必须实施多级防护及注意防雷器的维护。不考虑防雷

保护区、能量配合及电压分配而随便安装防雷器，如仅仅在设备前端装设一只防雷器，由

于没有前级保护，强大的雷电流将被吸引到设备前端，致使防雷器残压超过设备绝缘强度。

这要求防雷器必须按层次性原则安装。

(6) 在另外一些情况下，错误的安装将使设备得不到有效保护。过长的防雷器连接线、

防雷器工作时，连接线上由感抗引起的电压将极高，加在设备上的仍是危险电压，这个问

题在末级防雷器的应用中更加明显。解决这个问题的方法是采用短的连接线，也要以采用

分开的连接线以分担磁场强度，减小压降，只采用单线加粗连接线是没有什么效果的。必

要时可通过改变被保护线的布线，使其靠近等电位连接排(接地点)以减小连接线长度。

当防雷器输出线和输入线、接地线靠近、并排敷设时，对串并式防雷器的影响比较严

重。当串并式电源防雷器的输出线(已保护的线)和输入线(未保护线)、地线靠近敷设时，会

使输出线内感应出瞬态浪涌，虽然其强度较原来小，但仍可能是危险的。解决这个问题的

方法是将输入线、地线与输出线分开敷设或垂直敷设，尽量减小并行敷设的长度，拉开敷

设的距离。

当防雷器接地线没有与被保护设备的保护地相连，即采取单独的防雷接地时，将使被

保护线与设备保护地之间在瞬态时存在危险电压，解决这个问题的方法是防雷器的接地应

与设备保护地相连。

6.1.5 电源系统的过电压保护

在电源系统中，经常受到电压的干扰，过电压产生有下列原因：

(1) 雷电过电压包括受直击雷和感应产生的雷电过电压；

(2) 电源系统内部过电压包括工频过电压、操作过电压和谐波过电压。

当发生雷击时，雷闪通路内的电流很大，平均几万安培，也可以达到 20 万安培。在闪

电经过的地方，空气剧烈地加热，对击中物体和周围环境造成极大危害。

·130·

电源系统内部过电压，是由于开关操作、故障、短路或其他原因，使电源系统工作状况

发生变化，在过渡瞬态过程中因电磁能在系统内部发生振荡而引起过电压。如工频电流单相

接地故障时，过电压倍数可达 1.1～1.3 倍，持续时间约为 0.1～1 s；在操作开关，断开电感

性负载时，过电压倍数可达 1～4 倍，持续时间约为 0.0002～0.04 s；在 220 V/380 V 系统中，

10 A 熔断器由于短路产生的过电压倍数可达 2～7 倍；而 35 A 或 100 A 熔断器熔断时可达

1.5～4 倍的工作电压；在直流 60 V 系统中如 10 A 的机架熔断器烧坏时会产生 150 V 过电压，

持续时间为 0.4 ms；而 63 A 的机架熔断器熔断时会产生 130 V 过电压，持续时间为 0.7 ms。

过电压不仅在交流或直流导线上产生，也会因感应和电的耦合在地线上和信号线上

产生。

过电压将威胁人身和设备安全以及保护装置运行的可靠性，为此必须采取防范措施，

设法将过电压降低到允许的水平。

一般晶体管或集成电路 IC 的工作电压只有几伏，而由雷电感应的电压高达几百伏至几

万伏，不仅击坏通信装置，也会出现中断通信工作的重大事故。

目前，通信装置大量使用交流供电，这些通信装置从交流供电线路和通信线路侵入雷

电电涌，其防雷措施是重要课题。通信装置遭受到雷害有以下两种。

感应雷雷害：当落雷到通信设施附近的场所时，就会产生一个强电磁场，并会在通信

线路上感应一个非常高的感应电压。因为该感应电压会传送到通信装置，所以会击穿电子

回路而发生通信装置误动作等雷害。

直击雷雷害：当落雷到天线铁塔或者建筑物顶的避雷针时，产生的一部分雷电流直接

流入通信装置，由于产生的电位差而损坏通信装置。

对这些雷害的基本保护措施可采用等电位法、旁路法和隔离法。

1. 通信线路上产生的感应雷电涌电压

发生了落雷到通信电缆附近时，因为大地不是完全导体，就产生垂直电场和水平电场。

沿电缆的长度方向，将这两个电场进行积分计算出的电压就是通信电缆终端上的感应电压。

电子机房的防雷是一个复杂的问题，需要采用综合治理的方法。要兼顾直击雷、感应雷及

雷电电磁脉冲(LEMP)等对微电子设备的危害。防雷技术必须强调科学性、经济实用和耐久

可靠这三个原则。

引入大楼内的交流电力线宜采用地下电力电缆，其电缆金属护套的两端均应作良好的

接地。

交流供电变压器高压侧按供电局要求接高压防雷器；低压侧接大容通量的电源防雷器。

变压器的机壳、低压侧的交流零线以及与变压器相连的电力电缆的金属外护层应就近接地。

配电屏引出的三根相线及零线应接电源防雷器，屏内交流零线不作重复接地。大楼内

所布放的交流供电线路中的中性线(零线)应采用绝缘导线。交流配电屏上的中性线(零线)汇

集排应与机架的正常不带电金属部分绝缘。

出入机房的电缆金属护套在入室处应作保护接地，电缆内芯线在入室处应加装防雷器，

电缆内的空线对亦应作保护接地。

大楼内所有交直流用电及配电设备均应采取接地保护。交流保护接地线应从接地汇集

线上专引，严禁采用中性线作为交流保护接地线。

·131·

2. 信号系统的防雷及其设备配置

随着机房设备的高度集成化，用于系统的微电子设备不断增多，计算机及控制单元与

接口的连接，使得控制终端与设备之间具有大量的数据线、控制线路，由于它们传输的电

平低、速率高，因此特别设计有效的保护系统是必要的。

RS232 接口被保护设备可选用(CITEL)DD280 及 DD24ESD 保护器保护终端设备(标准 D

型 25 针接口，可防雷电波及静电干扰)。

专线上设备保护可在专线引入端串入信号保护器(B180-24D3/MJ6 保护器，带 RJ11 接

口等)。

PSTN 网上设备、Modem、FAX 及电话等采用 B180TMJ6 保护器。它具有响应速度快、

容通量大的显著特点，并具有 RJ11 标准接插口。

计算机网上保护器随不同类型网络结构有不同的保护产品：

(1) 同轴线缆保护器 (具有 BNC、N 型接口的 BNC180、N180，CX06BMF、P8AX 系

列等)。

(2) 100BASE-T 也可选用 RJ45 CATS(RJ45 接口)。

(3) 天馈线防雷选用 P8AX-25(BNC、N 头)、PRC1819(7/16 头)。

3. 使用防雷器注意事项

使用防雷器应注意以下几点：

(1) 防雷保护器必须通过接地端以尽可能短的路径接地。

(2) 主机房内所有设备采用单点接地法，即所有地线全部接到直流接地汇集排上，再由

汇集排与直流地网相连。

(3) 设备安装时，应与大楼的外墙及柱子保持一定的安全距离。

(4) 信号防雷器连接必须与数据进线方向一致。

(5) 不同类型的数据传输线应选用不同类型的保护器。

6.1.6 交流低压 TN 和 TT 系统内装设电涌保护器(SPD)的要求

按照 IEC 664《低压系统中设备的绝缘配合》标准，将建筑物内低压电气设备按其在装

置内的安装位置，划分为如图 6-3 所示的四类耐冲击过电压水平。图中 6 kV、4 kV、2.5 kV

和 1.5 kV 分别为 220 V/380 V 三相设备和 220 V 单相设备的耐冲击过电压水平。

kWh

B

Ⅳ Ⅲ Ⅱ Ⅰ过压分类

DIN VDE 0110/IEC Pub1 664过电压值

6 kV 4 kV 2.5 kV 1.5 kV

电度表连接盒

C D

过电压值(DIN VDE 0675 Part 6)

图 6-3 低压电气设备耐冲击过压分类

·132·

如果电气装置由架空线供电，或经长度小于 150 m 埋地电缆引入的架空线供电，则地

区雷电过电压大于 6 kV，且每年的雷电日超过 25 天时就应在电源进线处安装 SPD；如地区

雷电过电压水平在 4～6 kV 之间，则建议在进线处装设 SPD。当进线处受雷电过电压击穿

对地泄放雷电流，SPD 端子上的残压通常不大于 2.5 kV 时，一般电气装置将不存在被过电

压击坏的危险。但对过电压敏感的电子信息设备，由于其电路的耐压水平很低，因此需要

装设一级甚至二级 SPD，才能将雷电过电压降至设备能承受的水平。

当采用多级 SPD 时，上下级间应能协调配合，以避免发生前级 SPD 不动作，后级 SPD

因泄放过量雷电流而损坏的事故。而且为避免 SPD 自然失效，或对地短路引起建筑物总电源

开关跳闸断电等事故，除非 SPD 制造厂产品资料有规定，通常都应为 SPD 设置过流保护器。

IEC 60364-5-534 标准推荐 TN-C-S 接地系统中 SPD 的安装方式如图 6-4 所示。图中的

进线箱由供电公司管理，内设电度表和有关保护电器，以保证用户的电气安全，其后才是

用户自己管理的总配电箱。由于 PEN 线在进线处已接到建筑物内总等电位连接的接地母线

上，因此其后的 N 线不必安装 SPD，这样 TN-C-S 系统只需装设三个 SPD。

PEN

1

RB

2

L1L2L3PEN

5b

F

4

5a6

3RA

1：供电系统起点；2：配电盘；3：主接地终端或等电位连接带；4 SPD( )： 用开关型放电间隙 ；5 5a 5b 5a 0.5m： 和 均为接地导线， ＜ ；6：需保护的设备；F RCD：保险丝、熔断器、 ；RA ( );：共用接地体 地阻RB TN： -C ( )系统变压器处的接地 地阻

图 6-4 TN-C-S 系统 SPD 安装方式

图 6-5 所示为上述 IEC 标准推荐的 TT 系统中 SPD 安装方式示例之一，由于 N 线自始

至终都是与地绝缘的，因此 N 线上也需装设 SPD，即三相四线 TT 系统内需装设四个 SPD。

PEN

1

RB

2

L1L2L3PEN

5b

F

4

5a 6

3RA

1：供电系统起点；2：配电盘；3：主接地终端或等电位连接带；

F RCD：保险丝、熔断器、 ；RA ( );：共用接地体 地阻RB TT： ( )系统变压器处以中性线接地 地阻

I∆

7

4 SPD( )： 用开关型放电间隙 ；5 5a 5b 5a 0.5m： 和 均为接地导线、 ＜ ；6：需保护的设备；7 (RCD)：线路前置保险 ；

图 6-5 TT 系统 SPD 安装方式(1)

·133·

图 6-6 所示为 TT 系统安装方式示例之二，这是 IEC 60364-5-534 标准提出的另一种 TT

系统 SPD 的安装方式，图中三个相线上的 SPD 先接至中性线母线上，再经一火花间隙接至

PE 母线上，此间隙的放电电压约 3 kV 左右，以避免在 10 kV 级电网工频暂态过电压时导通

放电。

L2

L1

L3

PE

N

F

4

4a

I∆

12

5b

5a

RA3 6

7PEN

RB

图 6-6 TT 系统 SPD 安装方式(2)

6.1.7 通信电源防雷系统的组成

1. 综合通信局(站)电源系统防雷与接地组成

综合通信局(站)电源系统防雷与接地组成如图 6-7 所示。

A

地网

变电站

市电 低压配电屏

市电油机转换屏

交流配电屏

整流器直流

配电屏

不间断电源设备

通信机房用空调

通信设备

B

D D

D

C

油机发电机

E

A、B、C、D为避雷器；E为浪涌吸收装置

图 6-7 综合通信局(站)电源系统防雷与接地组成

2．长途传输有人站电源系统防雷与接地的组成

长途传输有人站电源系统防雷与接地的组成如图 6-8 所示。

·134·

变压器

自动化发电机组

调压器B 交

流转换配电屏

整流器

空调器

A

C

地网

直流配电屏

通信设备

其他负荷

D

D

E

市电

A、B、C、D为避雷器；E为浪涌吸收装置

图 6-8 长途传输有人站电源系统防雷与接地的组成

3．长途传输无人站混合供电系统防雷与接地的组成

长途传输无人站混合供电系统防雷与接地的组成如图 6-9 所示。

A

地网

交流稳压器

交流配电屏

整流设备

太阳电池

直流控制屏

通信设备

C E

其他负荷

D

A、B、C、D为避雷器；E为浪涌吸收装置

市电

B

图 6-9 长途传输无人站混合供电系统防雷与接地的组成

6.1.8 通信电源系统防雷保护的主要措施

微波站和卫星地球站等局(站)的市电高压引入线路，如采用高压架空线路时，其进站端

上方宜设架空避雷线，长度为 300～500 m，避雷线的保护角应不大于 25°，避雷线(除终端

杆外)宜每杆作一次接地。

位于城区内的电信局，市电高压引入线路宜采用地埋电力电缆进入通信局(站)，其电缆

长度不宜小于 200 m。

电力变压器高、低压两侧均应各装一组避雷器，避雷器应尽量靠近变压器装设。

出入局(站)的交流低压电力线路应采用地埋电力电缆，其金属护套应就近两端接地。低

压电力电缆长度宜不小于 50 m，两端芯线应加装避雷器。

按照 YD5078-98 通信行业标准《通信工程电源系统防雷技术规定》，根据电源设备安装

地点条件和额定工作电压的不同，在电信工程中，电源系统按耐雷电冲击指标可分为 5 类，

如图 6-10 所示。

·135·

机架电源

通信设备

DC－48 V

DC/DC变换器

DC/AC逆变器

直流配电屏

整流器AC 380 V

交流 配电 屏

机架电源

通信设备

交流不间断电源

AC 220/380 V

AC 380 V

3类 2类 1类

市电油机

转换屏

备用发电机

低压配电屏

市电

4类5类

交流调压

稳压器

变压器

图 6-10 通信电源设备耐雷电冲击指标分类图

各种通信电源设备耐雷电冲击指标应不小于表 6.1 所示的数值。

表 6.1 各种通信电源设备耐电冲击指标

混合雷电冲击波

类别 设备名称 额定电压/V 模拟雷电压冲击波

电压峰值/kV

(12

模拟雷电流冲击波电流峰值

电力变压器

交流稳压器 市电油机转换屏

交流配电屏低压配电屏

备用发电机

整流器 交流不间断电源

直流配电屏-，-

或-

通信设备机架电

流 交流入口 由不

间断电源供电

逆变器 变换器

通信设备机架直

流电源入口

-，-或-

·136·

6.1.9 寻呼基站防雷设计及运行维护方案

1．防雷设计

1) 防直击雷设计

(1) 根据寻呼通信基站位置特点，新建寻呼通信基站应严格依据 GB50057-94《建筑物

防雷设计规范》中第二类建筑物防雷要求。

(2) 对于寻呼通信基站的建筑物，宜采用装设在建筑物上的避雷带、网、针或混合组成

的接闪器，即沿屋角、屋脊、檐角等易受雷击的部位敷设，并在整个屋面组成不大于 5.5 m、

6.4 m 的网格，所有均压环采用避雷带等电位连接。通信天线防直击雷保护措施，宜采用常

规的独立避雷针。独立针接闪器采用圆钢或钢管组成，针长 1～2 m 时，圆钢直径为 16 mm，

钢管直径为 25 mm。

(3) 建筑物的引下线不应少于两处，并应沿机房四周均匀对称布置，其间距不应小于

12 m，对于高山基站独立避雷针，其引下线圆钢直径取大于 10 mm。

(4) 防直击雷接地，设计指标应保证可靠，安全泄流，且电阻值要求如表 6.2 所示。

表 6.2 防直击雷接地电阻值要求

接地电阻值/O 序 号 接地网名称

一 般 高土壤电阻率

1 通信站(塔) <5 <10

2 独立避雷针 <10 <30

(5) 对于土壤电阻率高的地区，当一般做法的接地电阻值难于满足要求时，可采取向外

延伸接地体、改善土壤的传导性能、深埋地极、换土以及使用长效降阻剂等办法来实现降

阻和改善电阻率。

2) 过电压保护器(SPD)的设计

(1) 进入机房的动力电缆与通信线路应分开，且在进入机房前宜采用地下电缆引入，电

缆的户外端离建筑物的距离不宜小于 50 m。入户端金属外皮就近和避雷系统线路相连接，

芯线上应安装 OBO 之过电压保护器。

(2) 如用架空明线向基站引入电源，线路入户处必须安装避雷器。如高压引入，则高压

架空配电线路终端杆杆体金属部分应接地。如距主接地网较远可做独立接地，接地电阻不

应大于 30 O，杆上相对地要分别装设高压避雷器。

(3) 配电变压器高、低压侧应在靠近变压器处装设避雷器。变压器在室内时，高压侧避

雷器一般应装于户外，且离主体不得超过 10 m。 机房配电屏或整流器入端相对地应安装

OBO 之电流型避雷器或过压型避雷器。

(4) 对于传呼系统的与接收机和发射机相连接的同轴电缆线在入户前，其金属外皮应与

避雷系统的引下线部分至少有两点可靠的电气连接。入户后在与设备的连接部分必须采用

OBO 之同轴电缆的防雷器。

(5) 为防止雷电电磁脉冲使机房内的敏感设备产生误动作，甚至击毁设备，应在与设备

相连的电源线部分、通信线部分采用合适的电压保护器，具体配置分别如表 6.3 和表 6.4

所示。

·137·

表 6.3 电源线部分电压保护器配置

SPD 安装位置 SPD 型号 数 量 说 明

变压器副边 LA60-B 3 过流型 SPD(一级保护)

交流配电屏内 V20-C/4-AS 1 过压型 SPD 带声光报警(二级保护)

重要终端前面 DNS-3-D 视负载数量而定 拖板式电源 SPD(三级保护)

表 6.4 通信线部分电压保护器配置

被保护设备 SPD 型号 数 量 说 明

卫星接收机 DS-N 视接口而定 高频同轴电缆保护器

传呼发射机 S-UHF 视接口而定 高频同轴电缆保护器

分接器 SD09-V24/9 视接口而定 9 针串口保护器

(6) 各种避雷器件应严格按厂家规定要求进行安装。

(7) 为做到各 SPD 的有效配合，各种电源 SPD 间的距离不应小于 15 m，否则 SPD 间

必须串接 OBO 之专用退耦保护器(LAI-63 和 LAI-35)。

(8) 各种 SPD 的接地线应与机房内的接地系统相连接。

3) 等电位连接

(1) 为防止地电位反击，寻呼基站必须采取等电位连接措施。

(2) 对寻呼基站的防直击雷的环形接地、系统工作地、安全保护接地、直流工作接地、

防雷接地等接地应按综合一点接地原则进行电气连接。

(3) 寻呼基站内的电位补偿系统必须采用星状连接。

(4) 当寻呼基站的铁塔位于机房旁时，机房地网应与铁塔地网，每隔 3～5 m 作互焊连

通，以组成一个封闭的联合地网，以利雷电散流。

(5) 由于特殊原因，使得某些设备的接地网与大楼主接地网分开，则两地网之间宜采用

OBO 之击穿保险器或放电器连接，以保证正常时隔离，雷击时均衡电位。

(6) 塔上除架设本站必须的通信装置外，不得架设构成雷电威胁的其他装置，如电缆、

电线、电视天馈线等。

2．运行维护

(1) 每年雷雨季节前应对接地系统进行检查和维护。主要检查连接处是否紧固、接触是

否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常，必要时应挖开地面抽查地下隐

蔽部分的锈蚀情况，如果发现问题应及时处理。

(2) 接地网的接地电阻宜每年进行一次测量。

(3) 每年雷雨季节前应对运行中的 OBO 防雷器利用 OBO 元件老化测试仪进行一次检

测，雷雨季节中要加强外观巡视，若发现 OBO 防雷模块显示窗口出现红色应及时处理。

3．竣工验收

(1) 防雷工程施工单位须按设计要求精心施工，工程建设管理部门应有专人负责监督。

对于隐蔽工程应实行随工验收，重要部位应进行拍照和专用设备项记录。

(2) 设计资料和施工记录应由相应的防雷主管部门妥善存档备查。寻呼站应备有本站防

雷设计资料。

·138·

(3) 工程竣工时，应由寻呼工程建设管理部门组织验收，由寻呼运行部门和防雷专责工

程师参加。

4．雷害分析与统计

设备遭受雷击后应对损坏情况进行调查分析，调查分析主要包括以下内容：

(1) 各种电气绝缘部分有无击穿闪烙的痕迹，有无烧焦气味，设备元件损坏部位。

(2) OBO 防雷器损坏情况，利用 OBO 元件老化测试仪，测试元件老化或损坏情况。

(3) 安装 OBO 峰值电流记录卡，记录测量数据，寄回 OBO 维护中心，量度峰值电流数

据加以记录存档。

(4) 了解雷害事故地点附近的情况，分析附近地质、地形和周围环境特点及当时的气象

情况。

(5) 保留雷击损坏部件，对现场进行拍照或录像，做好各种记录。

根据上述调查情况，组织有关专家分析，写出调查分析报告及改进措施。

6.2 电源系统的接地

接地系统是通信电源系统的重要组成部分，它不但直接影响通信的质量和电力系统的

正常运行，而且还起到保护人身和设备安全的作用。接地涉及各个专业的通信设备、电源

设备和建筑等各方面。

6.2.1 接地系统的组成与各部分的功能

接地系统由大地、接地体(或接地电极)、接地引线、接地汇集线和接地线组成，它是通

信电源系统的重要组成部分。接地系统不仅直接影响通信的质量和电力系统的正常运行，

还起到保护人身安全和设备安全的作用。接地系统还应具有以下功能：

(1) 防止故障电路发生危险的接触电位和使

故障电路开路。

(2) 保证系统的电磁兼容(EMC)及通信系统不

受干扰。

(3) 提供以大地作回路的所有信号系统一个

低的接地电阻。

(4) 提高电子设备的屏蔽效果。

(5) 减低雷击的影响。

在电信局(站)中，接地技术牵涉到各个电信专

业的设备、电源设备和房屋建筑防雷等各个方面的

要求。电信局(站)各类电信设备的工作接地、保护

接地以及建筑防雷接地共同合用一组接地体的接

地方式称为联合接地方式。 联合接地方式的连接

示意图如图 6-11 所示。

组成接地系统各部分的功能如表 6.5 所示。

无线设备 传输设备

天线避雷针

建筑钢筋

水平分汇集线

总配线架 交换设备

水平分汇集线

电源设备接地总汇集线

接地引入线接口

接地引入线( )接地体 地网

图 6-11 联合接地方式的连接示意图

·139·

表 6.5 接地系统各部分的功能

接地系统各部分 功 能 及 说 明

大地 地指一般的土地，它能导电，有无限大的容电量，可用作良好的参考电位

接地体(接地电极)

接地体是使电信局(站)各地线电流汇入大地扩散和均衡电位而设置的与土地

物理结合形成电气接触的金属部件。联合接地方式的接地体可由两部分组成，

即利用建筑物基础部分混凝土内的钢筋和围绕建筑物四周敷设的环形接地电极

相互焊接组成的一个整体

接地引入线

接地体与贯穿电信局(站)各电信装机楼层的接地总汇集线之间相连的连接线

称为接地引入线，室外与土壤接触的接地电极之间的连接导线则形成接地电极

的一部分，不作为接地引入线。接地引入线应作防腐蚀处理，以提高使用寿命

接地汇集线

接地汇集线是指电信局(站)建筑物内分布设置可与各通信机房接地线相连的

一组接地干线的总称。根据等电位原理，为提高接地有效性和减少地线上杂散

电流回窜，接地汇集线分为垂直接地总汇集线和水平接地分汇集线两部分，其

中垂直总汇集线是一个主干线，其一端与接地引入线连通，另一端与建筑物各

层楼的水平接地分汇集线相连，形成辐射状结构。为了防雷电电磁干扰，垂直

接地总汇集线宜安装在建筑中央部位；也可在建筑底层安装环形汇集线，并垂

直引到各机房的水平接地分汇集线上

接地线 电信局(站)内各类需要接地的设备与水平接地分汇集线之间的连线，其截面

积应根据可能通过的最大负载电流确定，不能使用裸导线布放

6.2.2 接地的分类

接地一般可分为工作接地、保护接地和防雷接地。工作接地又可分为直流工作接地和

交流工作接地；防雷接地又称为过电压保护接地。

1．直流工作接地

直流工作接地也可称为电信接地或功能接地，其作用如下：

(1) 在电话通话回路中，将蓄电池组的一个极接地，以减少由于用户线路对地绝缘不良

时引起的串话。

(2) 在电话和公众电报通信回路中，利用大地完成通信信号回路。

(3) 在直流远距离供电回路中，利用大地完成导线—大地制供电回路，从有人站向无人

站供电。

1) 电信局(站)蓄电池组正极或负极接地的作用

(1) -24 V、-48 V、-60 V 电源系统：在现代交换机采用电子元器件以前，都采用大量

继电器元件。为了保护继电器正常耐久使用，人工电话局或载波机使用的 24 V 蓄电池和自

动电话局的 48 V 和 60 V 蓄电池组都是将正极接地，目的是减少由于继电器线圈或电缆金属

外皮绝缘不良时产生的电蚀作用，而使继电器和电缆金属外皮受到损坏。电池组负极接地

时，电流从线圈流向铁心，在流出处线圈的导线有可能蚀断。

(2) ±60 V 电源系统：电报信号电源采用±60 V 电池组，使用时利用大地作回路，把

+60 V 和-60 V 电压串联，组成 120 V 电压，作为信号电源。提高信号电源的电压，可以改

·140·

善信号电流的波形，减少电报信号的畸变。

(3) +24 V 电源系统：由半导体电子元器件组成的电信设备，因元器件要求，有的需要

蓄电池组正极接到负载，负极接地。目前部分引进移动基站的电信设备采用+24 V 供电方式。

(4) 110 V 或 220 V 不接地电源系统：不间断交流电源设备或高压断路器合闸机构等采

用 110 V 或 220 V 等电源，均为不接地系统，蓄电池组正、负极均不需接地。

2) 直流工作接地的防干扰要求

电信用蓄电池接到公共的接地系统上，但公共的接地系统上不能引入干扰电压。当蓄

电池的接地线接到或碰到交流电源零线接地线上时，则由于交流零线接地线上有单相或三

相不平衡电流通过，产生零线对地的电位，其大小随电信局(站)规模大小而变化。

零线对地电压的频谱以 50 Hz 基波分量和 150 Hz 的三次谐波分量最大。零线电压的衡

重值一般为几十毫伏，但也有高达 100～200 mV 的。50 Hz 及 150 Hz 的电压分量虽然最大，

但其衡重值甚微，衡重值主要取决于 600～1500 Hz 频谱的电压分量。

比较工作地线和零线与零线的对地电压，可看出工作地线的宽带及衡重电压值比零线

小一个数量级，所以工作地线与交流零线分开能减少工频交流对通信的影响。

在电信局(站)内，采用中性线(零线)和保护线分开布放，即所谓三相五线制和单相三线

制的布线方式，可避免接地线上经常受到干扰影响。

2．交流工作接地

在交流电力系统中，运行需要的接地(如中性点接地等)称为交流工作接地。

按照电力系统规程规定，10 kV 级高压电力应采用中性点非直接接地方式，故电信局(站)

内装设的电力变压器高压侧中性点不需要接地。但在 380 V/220 V 低压系统中，因系统接地

方式不同，可分为直接接地或间接接地方式。

TN 和 TT 系统均为中性点，采用直接接地方式。在直接接地系统中，为了防止室外电

力电缆和架空线在引入室内时，零线(中性线)发生断绝不止于此或接触不良等故障时有可能

损坏故障点后的用电设备或产生对人身的危害，故规定：在中性点直接接地的低压电力网

中，零线应在电源处接地；电缆和架空线在引入车间或大型建筑物处零线应重复接地，或

在屋内将零线与配电屏、控制屏的接地装置相连。电信局的变配电室和主楼距离如超过 50 m

时，应增设重复接地，并与主楼内交流配电屏零线相连，但重复接地不应与直流工作接地

线直接连接。

3．保护接地

保护接地的作用是防止人身和设备遭受危险电压的接触和破坏，以保护人身和设备

的安全。在供电工程中，保护接地主要涉及间接接触保护，即对人与电源设备故障时可

成为带电的外露部分危险接触的防护。当发生电源设备危险接触电位时，可以切断故障

设备的电源，或用电位均衡的措施以避免接触到危险的电压。如在电源设备绝缘破坏时，

经接地点产生短路电流或漏电电流，使熔断器、自动断路或漏电自动开关动作，切断设

备的电源。

在低压交流系统中，电源设备外壳的保护接地根据电力网接地方式不同，可分为接零

保护和接地保护两类。在中性点直接接地的低压电力网中，电力设备外壳与零线连接，并

与独立的接地装置连接，则称为接地保护。在直流系统中，直流工作接地线可作设备的保

·141·

护接地。

6.2.3 接地系统

1．分设的接地系统

如果一个电信局(站)的工作接地、保护接地和防雷接地分别安装设置，自成系统、互不

连接则为分设的接地系统。分设接地系统各接地极之间的距离应相隔 20 m 以上。分设的接

地系统如图 6-12 所示。

无线设备 传输设备

总配线架 交换设备

电源装置

保护接地通信接地测试接地测试接地防雷接地

天线 避雷针

建筑钢筋

图 6-12 分设的接地系统

2．合设的接地系统

合设的接地系统又叫联合接地系统，是把工作接地、保护接地和防雷接地合并设在一

个接地系统上，形成一个统一的接地系统。如在微波站中，由于通信设备受雷击机会较多，

在受到雷击时，各种设备的外壳和天馈线等应形成一个等电位面，而且在通信设备结构上

都把直流工作接地和天线防雷接地相连。

由于不同的接地极相连接的各部分之间有可能产生电位差，尤其当发生雷击过电压时，

有着火和危及人的生命的危险，因此规定综合通信大楼的接地方式，应按单点接地的原理

设计。也就是说，通信设备的工作接地、保护接地(包括屏蔽接地和建筑防雷接地)共同合用

一组接地体的联合接地方式。

电信机房大楼的基础钢筋接地电阻很小，因此可作为合设的接地系统接地极。在合设

的接地系统中，为使同层机房内形成一个等电位面，应从每层楼的建筑上引出接地扁钢，

与同层的电源设备外壳相连接，有利于雷电过电压的保护，以保护人员和设备的安全。

6.3 电信局(站)的接地电阻值

6.3.1 我国电信局(站)的接地电阻值

电信局(站)联合接地装置的接地电阻应满足各种接地功能的要求，并以通信设备要求最

高、接地电阻最小数值为准。

·142·

根据《通信局(站)电源系统总技术要求》的规定，联合装置的接地电阻值如表 6.6 所示，

表中所示的接地电阻值均为直流或工频接地电阻值。

表 6.6 我国规定的通信局(站)联合装置的接地电阻值

适 用 范 围 接地电阻值/O 依 据

综合楼、国际电信局、汇接局、万门以上程控交换局、2000

路以上长话局 1

2000 门以上 1 万门以下程控交换局、2000 路以下长话局 3

2000 门以下程控交换局、光终端站、载波增音站、地球站、

移动通信基站 5

YDJ20-88《程

控 电 话 交 换 设

备 安 装 设 计 暂

行技术规定》

微波中继站、光缆中继站、小型地球站 10

微波无源中继站 20

YD2011-93《微

波站防雷与接地

设计规范》

适用于大地电阻率小于 100 O·m，电力电缆与架空电力线

接口处防雷接地 10

选用于大地电阻率为 101～500 O·m，电力电缆与架空电

力线接口处防雷接地 15

适用于大地电阻率为 501～1000 O·m，电力电缆与架空电

力线接口处防雷接地 20

GBJ64-83《工

业 与 民 用 电 力

装 置 过 压 保 护

设计规范》

电信建筑物防雷接地装置的冲击接地电阻 不应大于 10

YD5003-93

《 电 信 专 用 房

屋设计规范》

6.3.2 国外电信局(站)的接地电阻值

国外电信局(站)的接地电阻值情况如表 6.7 所示。

表 6.7 国外电信局(站)的接地电阻值

国 家 接地电阻值情况

德国

接地系统分保护接地、工作接地和防雷接地三种。其中工作接地称为功能接地。

在交流低压电网 TN 接零系统中，保护接地的电阻值应小于或等于 2 O。保护电路动

作电流 IP=0.3 A，即 RE=50/0.3≈166 O。防雷接地的电阻值应小于或等于 5 O。工作接地

或工作、保护和防雷合设接地的电阻应等于或小于表 6.6 中所列数值

日本 提出了联合接地的电阻值按各种设备要求接地的最小值设计，但最大电阻值为 10 O

比利时 比利时 1240 程控交换机接地电阻值，以交换机机架数多少来决定，电阻值如下：

1～8 架，10 O 以下；9～30 架，3 O 以下；30 架以下，1 O 以下

瑞典 AXE10 程控交换机接地电阻值规定不大于 4 O，接地系统可按合设的接地系统设计

法国 新建局中装 E108B 程控交换机时，采用合设的接地系统，接地电阻值不大于 1 O。

在老式电话交换机的局中，接地电阻值应小于 2 O

美国 美国采用合设的接地系统，程控交换机的列架接地采用单点接地系统，5ESS 程控交

换机的接地电阻值应小于 5 O

加拿大 加拿大 DMS-100(NT 公司)程控交换机的接地电阻值规定小于 5 O

·143·

从上表数值可知，各国对接地电阻的规定不完全相同，目前没有一个统一的标准。有

的国家根据土壤不同电阻率制定不同的接地电阻标准，按照经济技术比较后制定。

6.4 接地系统的电阻和土壤的电阻率

1. 接地系统的电阻

接地系统的电阻是指土壤电阻、土壤和接地体之间的接触电阻、接地体本身的电阻三

部分电阻的总和。其中，起决定性作用的是接地体附近的土壤电阻，因为一般土壤的电阻

都比金属大几百万倍。接地体的土壤电阻主要集中分布在接地体周围。其他各部分的电阻

都比土壤小得多，所以它们的电阻可以忽略不计。

在快速放电现象的过程中，构成接地系统的导体电阻可能成为主要的因素。如果接地

电极与其周围的土壤接触得不紧密，则接触电阻可能影响接地电阻达到总值的百分之几十，

而这个电阻可能在波动冲击条件下由于飞弧而减小。

2. 土壤的电阻率

土壤的电阻率是衡量土壤电阻大小的物理量，它表示电流通过单位体积(1 m3)土壤的一

面到另一面的电阻值，单位为 O·m。

土壤的电阻率主要由土壤中的含水量以及水本身的电阻率来决定。决定土壤电阻率的

因素很多，有土壤的类型，土壤水中的盐化合物含量、含水量、温度，土壤物质的颗粒大

小以及颗粒大小的分布、密集度和压力等。

6.5 人工降低接地电阻

有些局(站)的土壤电阻率较高，或土壤电阻率虽不高，但受到场地限制，需要采用人工

降低接地电阻的方法，以减少接地体数目，可采用表 6.8 所示的方法降低接地电阻。

表 6.8 人工降低接地电阻的方法

方 法 说 明

换土法

在接地体周围 1～4 m 范围内，换上比原来土壤电阻率小得多的土壤，必要时可以使用焦

炭粉和碎木炭。换土后，接地电阻可以减小到原来的 2/3～2/5。这种方法的土壤电阻率受

外界压力和温度的影响变化较大，在地下水位高、水分流散多的地区使用效果较好

层叠法

在每根接地体的周围挖一个坑，然后在上面交替地铺上土壤(或混入焦炭、木炭等)及食

盐 6～8 层，每层土壤厚约 10 cm，食盐厚约 2～3 cm，每层均浇水夯实。每公斤食盐可用

水 1～2 L，每根管型接地体约用食盐 30～40 kg。这种方法用在砂质土壤中可以降低接地

电阻到原来的 1/6～1/8，如在砂粒土中可减小到原来的 2/5～1/3 左右。采用食盐对改善土

壤电阻率的效果较明显，食盐价格低廉，但由于盐溶化而逐渐消失，不易持久，而且会加

速接地体的锈蚀，减少接地体的使用年限，故一般不轻易采用加盐方法

化学降

阻剂法

长效化学降阻剂不但具有高导电性，而且降阻效果能够保持长久。化学降阻剂可以分为

高分子树脂类和无机化合物类两大类。使用化学降阻剂处理接地极可以相应增大接地体的

几何尺寸，可以近似于消除接地极和土壤的接触电阻，从而使接地电阻显著地减小。化学

降阻剂特别适合于山区、岩石等高电阻率地区和土壤结构松动、有空隙的地方

·144·

6.6 接地材料的选择及其应用

6.6.1 接地材料的选择

广泛使用的接地工程材料有各种金属材料、接地体、降阻剂和离子接地系统等。金属

材料如扁钢(也常用铜材替代)，主要用于接地环的建设，这是大多接地工程都选用的；接地

体有金属接地体(角钢、铜棒和铜板)，这类接地体寿命较短，接地电阻上升快，地网改造频

繁，维护费用比较高；从传统金属接地极(体)中派生出的特殊结构的接地体(带电解质材料)，

使用效果比较好，一般称为离子或中空接地系统；另外就是非金属接地体，使用比较方便，

几乎没有寿命的约束，各方面都比较认可。

1．非金属接地体

非金属接地体在通信、广电等部门有着广泛的应用。它是由导电能力优越的非金属材

料复合加工成型的，加工方法有浇注成型和机械压模成型。一般来说，浇注成型的产品结

构松散、强度低、导电性能差，而且质量不稳定，一些小型厂家的少量生产会使用这样的

办法。机械压模法是使用设备在几到十几吨的压力下成型的，不仅尺寸精度较高、外观较

好，更重要的是材料结构致密、电学性能好、抗大电流冲击能力强，质量也相当稳定，但

是生产成本较高，批量生产多采用此方法。选型时，尽量采用后者，特别是接地体有抗大

电流或大冲击电流的要求(如电力工作地、防雷接地)时，不宜采用浇注成型的非金属接地体。

非金属接地体是不受腐蚀的接地体，其稳定性、环境适应性和使用寿命都是现有接地材料

中最好的，不需要定期改造和维护。非金属接地体施工需要的地网面积比传统接地面积小

很多，但是，在不同地质条件下，也需要保证足够的接地面积才可以达到良好的效果。

2．离子接地系统

离子接地系统是由传统的金属接地系统改进而来的，从工作原理到材料选用都有脱胎

换骨的变化，形成各种形状的结构。这些接地系统的共同点是结构部分采用防腐性更好的

金属，内填充电解物质及其载体组分的内填料，外包裹导点性能良好的不定性导电复合材

料，一般称为外填料。接地系统常用的金属材料有不锈钢、铜包钢和纯铜材。不锈钢的防

腐较普通钢材好，但是在埋地环境中依然会锈蚀一点，故以不锈钢为主体的接地系统不宜

在腐蚀性严重的环境中使用。表面处理过的铜是很好的抗锈蚀材料。铜包钢是铜—钢复合

材料，钢材表面覆盖铜，由套管法或电镀法生产，表面铜层的厚度为 0.01～0.50 mm，厚度

越厚防腐效果越好。纯铜材料防腐性能最好，但是成本太高。由于接地系统大多向垂直方

向伸展，因此接地面积很小，可以满足地形严重局限的工程需要。特别是，补偿类型的接地

系统有加长的设计，使用加长至 24 m 的接地系统，辅以深井法施工，可以达到非常好的效果。

6.6.2 接地材料的应用

通常的防雷接地的接地电阻是 10 O，实际上有弱电设备的感应防雷都要求 4 O 或 1 O

的接地电阻。常常有个误区，认为达到 10 O、4 O 或 1 O 的接地电阻就满足了设计要求，

·145·

而没有考虑季节因数。因为土壤电阻率是随季节变化的，规范所要求的接地电阻实际上是

接地电阻的最大许可值，为了满足这个要求，地网的接地电阻要达到：

?

RR max=

式中：Rmax——接地电阻最大值，就是我们说的 10 O、4 O 或 1 O 的接地电阻；

? ——季节因数，根据地区和工程性质取值，常用值为 1.45。

所以，我们所说的接地电阻实际是

R = 6.9 O Rmax = 10 O

R = 2.75 O Rmax = 4 O

R = 0.65 O Rmax = 1 O

这样，地网在土壤电阻率最高的时候(常为冬季)也满足设计要求。接地工程本身的特点

决定了周围环境对工程效果的决定性影响，脱离了工程所在地的具体情况来设计接地工程

是不可行的。设计的优劣取决于对当地土壤环境等诸多因数的综合考虑。土壤电阻率、土

层结构、含水情况、季节因数、气候以及可施工面积等因数决定了接地网形状、大小、工

艺材料的选择。

1．降阻剂

地网设计中的重要参数之一就是岩土的土壤电阻率，此外，还要考虑开挖(钻进)难度、

破碎还是整体岩石、持水能力等因数。

有的岩土电阻率高，但是在整体岩石之间常有较好的土壤间隙层，在这样的环境中，

避开整体岩石，在间隙中开挖填灌降阻剂效果很好。如阿坝卡吉岭通信基站，土壤电阻率

为 4500 O·m，原联合地网接地电阻率为 68 O·m，上述施工后接地电阻降为 9.4 O。

2．非金属接地模块

一般来说，湿润的土壤导电性较好，但是，实际工程中发现，当含水量超过饱和以后，

接地效果反而不好。当接地体深入到地下潮湿层时，降阻效果会好得多。例如，云尾移动

通信站，土壤电阻率测量值为 1200 O·m，使用 240 只接地模块，接地电阻值达到 1 O 以

下；同样的，柯壶口变电所也是 1200 O·m 的土壤电阻率，地表是破碎沙石层，但是开挖

150 mm 发现潮湿土层，埋设接地块 80 只，原预计达到 4 O 的地网，结果达到了 1.2 O。

3．离子(中空)接地系统

施工环境常常受到各种条件的制约，按照理想的模式考虑大面积的地网有时是不现实

的。有专家认为，接地面积一定后，如果接地极长度不超过地网的 1/20，要想突破局限是

不可能的，即使做成整块铜板也没有用。实践中也印证了这一理论。所以，当地形局限时，

可以考虑地网的纵深方向，使用离子接地系统或深井施工工艺。如西昌某航天观测站，土

壤电阻率为 1100 O·m，设备需要 4 O 信号—屏蔽独立地，考虑季节因数，应达到 2.75 O，

而可供施工的面积只有 8 m2 的狭长位置，当采用加长(20 m)离子接地系统的三套安装后，

其接地电阻达到了 2.5 O。

4．施工工艺

正确的施工工艺能达到良好的设计效果，看起来不重要的实施细节常常会导致严重的

·146·

后果。因为接地工程是隐蔽工程，当施工完成后，错误不一定马上可以检测到，即使发现

问题补救也是很麻烦的，尤其是防腐细节。

使用接地块时，埋设应尽量选择适合的土层进行，预先开挖 80～100 cm 的土坑(平埋)，

底部尽量平整，使埋设的接地块受力均匀。将接地块水平设置，用连接线使连接头与接地

网连接，用螺栓连接后热焊接或热熔接，焊接完成以后应去除焊渣等，再用防腐沥青或防

锈漆进行焊接表面的防锈处理，回填需要分层夯实，保证土壤的密实和接地块与土壤的接

触紧密，底部回填 40～50 cm 后，应适量加水，保证土壤的湿润，令接地块充分吸湿。使

用降阻剂时，为了防腐，包裹厚度应在 30 mm 以上。接地用的钢材一般有 50 mm×50 mm×4 mm 或 50 mm×50 mm×5 mm 的角钢；40 mm×4 mm 或 40 mm×5 mm 的扁钢；φ 50 mm，

h>3 mm 的钢管。若包裹厚度为 30 mm，地网开挖直径尺寸应在 130 mm。对水平扁钢来说，

由于地面开挖高低不平，扁钢本身弯曲不直，在施工中许多部位刚刚被降阻剂盖住。这样，

钢材实际上是处在两个介质的交界处，这大大地加快了腐蚀进度，因此地网开挖尺寸也应

该加大。我们认为垂直极灌降阻剂直径以 130～200 mm 为好，水平沟以 150 mm×100 mm

为好(扁钢竖放)。这样做的开挖工程量和降阻剂用量都会增加，但从整体降阻、防腐效果看

是合理的。

离子接地系统埋深一般为 3000～4000 mm，当加长时相应加深，有条件的用钻机施工。

孔径保证为 100～250 mm(根据接地系统的形式选择)。施工中应保证导电辅料包裹密实，消

除空管和气泡。

5．接地材料

接地材料是接地的工作主体，材料的选择很重要。不同的接地材料各有优势和局限。

工程实践中要因地制宜地合理选用接地材料，用较低的代价达到工程设计要求。几种接地

材料(方式)的比较如表 6.9 所示。

表 6.9 几种接地材料(方式)的比较

材料

性能 传统接地体 降阻剂 非金属接地体 中空接地棒

类型 地网与接地极 接地极

地网建设 简单 较简单

地网改造 复杂 简单 较简单

适用环境 通用 普通地网通用 恶劣地质条件，腐蚀环境 地网面积小的城市

或复杂山岩环境

价格比较 视土壤而定 低 较高 较高

抗腐蚀 低 有防腐作用 不被腐蚀 较好的抗腐能力

耐候性 不好 普通 优异 较好

使用寿命 短，常需要改造 较长 长 最长

6.7 接地实例(无线市话基站接地)

近年来，无线市话(小灵通)的应用越来越普遍。然而，大规模集成电路的应用及其他相

·147·

类似的原因却造成了小灵通通信设备抗干扰能力的普遍下降，雷电干扰对基站设备的正常

运转产生了极大的威胁。因此，对小灵通基站的接地系统必须高度重视。根据小灵通基站

接地网要求占地面积小、适用、经济等特点，介绍一种施工方便、安装费用低、使用寿命

长、低电阻长期恒定的地网制作方法。

1．地网设计构思

用较少的材料和较低的安装成本，完成最有效的接地装置。在设计接地时应考虑土壤

条件、接地棒材质、接地棒类型等因素。防雷接地系统需要满足的不仅仅是低电阻，更重

要的是低冲击电阻，它能最大程度地降低雷电流导入地下时引起的感应电动势。

1) 土壤条件

土壤电阻率直接影响到接地系统的安装方式，影响土壤电阻率的因素如下。

(1) 物理成分：按照不同的土壤成分，电阻率范围可以从几 O·m 到几千 O·m，不同

土壤成分的电阻率如表 6.10 所示。尽可能避开干燥性、沙地性和岩石性土壤。

表 6.10 不同土壤成分的电阻率

土壤 (类型) 电阻率/O·m

沼泽地 2～2.7

沃土和粘土 4～150

白垩土 60～400

沙土 90～8000

泥炭土 > 200

沙土和沙砾 300～500

岩石 > 1000

(2) 湿度：增加土壤的湿度可以迅速地降低其电阻率。在降雨变化很大的地区，考虑土

壤的湿度是非常重要的。因此，接地棒应该尽可能安装到地下水位线下或永久性的地下水

位层。

图 6-13 显示了土壤电阻率随湿度变化的情况。以红色土壤为例，可以看到，在湿度低

于 20％的情况下，土壤电阻率迅速增加。

Ω

％

图 6-13 土壤电阻率随湿度变化

(3) 土壤 PH 值：检测土壤酸碱度以保证选择的接地装置有最长的使用寿命。

(4) 温度：土壤温度的变化对电阻率的影响也很大。温度对电阻率的影响见表 6.11(以

湿度 15.2％的沙土为例)。

·148·

表 6.11 温度对电阻率的影响

温度/ 土壤电阻率/O·m

20 72

10 99

0 (水) 138

0 (冰) 300

-5 790

-15 3300

2) 材料

选择接地材料时，应考虑到它的耐腐蚀性，从而保证接地电阻值不会随时间的推移和

腐蚀的程度而增加。

3) 接地棒的类型

在设计接地系统中，必须考虑土壤条件，以作出最佳的选择方案。接地系统设计的基

础是对土壤电阻率的精确测量，以便了解土壤在不同地层下的电阻率，以从技术和经济角

度确定哪种接地系统最佳。

2．接地系统设计

1) 联合地网

接地是防雷的关键，建议采用联合接地系统，在基站基座上做一接地排，再将天馈、

信号、电源防雷器的接地线分别接在该接地排上，接地排再由不小于 95 mm2 多股铜缆作为

接地引下线接入地网。

2) 地网电阻值

对于无线市话基站的防雷，接地系统的良好与否，直接关系到防雷的效果和质量。对

于无线市话基站而言，其接地电阻值通常要求小于 5.0 O。对于年雷暴日小于 20 天的地区，

接地电阻值可小于 10 O。

3) 接地极选型

根据无线市话基站的特点，我们选用镀铜接地棒作为垂直

接地体，如图 6-14 所示。这种接地棒采用纯度为 99.9％的电解

铜分子粘合到低碳钢芯上制作。钢芯是一根棒条，可制成所需

的直径，这种接地棒具有很强的防腐性，使用的钢抗拉力强度

达到 600 N/mm2，镀铜层厚度至少为 0.250 mm，这样能保证接

地棒的地下寿命至少为 30 年。

接地棒由尖端(钢头)、棒芯、连接管和驱动头等组成。镀铜

接地棒的特点有投资费用低、开发成本低、耐腐蚀性强、安装

简便、接地深，具有恒定的低电阻等特点。

4) 接地网制作

根据无线市话基站接地网要求占地面积小和适用、经济的

特点出发，对接地网的要求如下：如果土壤条件允许，使用单根垂直接地极，采用双根或

多根接地极时，水平距离不超过垂直长度的 2 倍。一般情况下单根 9 m 即可达到要求；接

驱动头

连接管

棒芯

连接管

棒芯

货号

10802

10402

10011

10602

硬土尖端

图 6-14 镀铜接地棒

·149·

地装置离大楼基础约 3～8 m(或散水点外)处沿基础四周而设；接地体应埋设在地下约 0.6～

0.8 m 深处；根据土壤电阻率，单根垂直接地棒可以深入地下 30 m；在土壤电阻率很高的情

况下，接地极和降阻剂同时使用，如图 6-15 所示。

GalmarResistivity

图 6-15 接地极和降阻剂同时使用

接地网的制作方法如下：

(1) 钢头管内注入导电胶，与棒体一端套接；

(2) 在连接管内注入导电胶，与棒体另一端套接；

(3) 拧下驱动头，检测接地电阻值；

(4) 如果接地电阻达不到要求，考虑连接第二节棒体；

(5) 第二节棒体与第一节棒体用连接管连接，然后利用冲击钻将第二节棒体垂直打入地

下，拧下驱动头，检测接地电阻值；

(6) 直到接地电阻值达到要求，拧下驱动头，取下顶端连接管；

(7) 接地引下线与接地棒采用火泥熔接，并做防腐处理。

3．实例材料参考

该实例总价不超过 3000 元，一个电工即可完成。使用工具：一把冲击钻和一台电阻测

试仪。所用材料如表 6.12 所示。

表 6.12 实例所用材料

序号 材料名称 规格型号 单位 数量 数量

A 主材 — — — —

1 接地棒 5/8" 1.5m 根 6 6

2 驱动头 5/8" 只 1 1

3 尖端硬化螺纹钢头 5/8" 只 1 1

4 黄铜螺纹连接管 5/8" 只 5 5

5 防腐导电胶 — 瓶 1 1

6 焊接粉末 — 瓶 1 1

7 喷锌 — 瓶 1 1

B 辅材 — 批 1 1

注：5/8" 1.5 m 表示直径为 5～8 mm，长度为 1.5 m。

·150·

思考与练习题

6.1 雷电防护的基本原理是什么？

6.2 叙述通信电源系统防雷保护原则。

6.3 通信电源防雷系统由哪几部分组成？

6.4 通信电源系统防雷保护主要措施有哪些？

6.5 接地系统由哪几部分组成？各部分的功能是什么？

6.6 简述我国规定的通信局(站)联合接地装置的接地电阻值的要求。

6.7 接地系统的电阻含义是什么？

6.8 如何实现人工降低接地电阻？

6.9 如何选择接地材料？如何应用接地材料？

·151·

第 7 章

通信电源是通信系统的心脏。通信电源维护技术指标是通信电源系统和设备可靠稳定

运行情况下，保证通信设备正常运行的基本指标。为了保证电信网的供电符合质量要求，

应对电信网的电源系统及设备的各项技术指标进行定期或不定期的维护测试和调整，以保

证通信电源始终达到维护技术指标的要求。在维护中，正确的测试和调整是保证电源设备

安全优质供电的重要手段。

7.1 通信电源系统技术指标的测量

综合通信局(站)通信电源系统主要由高压变配电、低压配电、整流器、蓄电池组、直流

配电、备用发电机组等设备组成。有的局(站)根据实际需要，还配备 UPS、DC/DC 变换器、

DC/AC 逆变器以及移动电站等设备。

长途传输有人通信站通信电源系统主要由电力变压器、交流稳压(调压)器、自动化发电

机组、交流转换配电屏、整流器、蓄电池组、直流配电屏等设备组成。 交流电和太阳能电池组成的供电系统主要由电力变压器、交流稳压器、交流低压配电

屏、整流器、蓄电池组、太阳能电池方阵、控制屏、移动电站等设备组成。 太阳能电池和风力发电机组成的供电系统主要由太阳能电池方阵、风力发电机组、蓄

电池组、控制屏、移动电站等设备组成。 交流电和自动化发电机组组成的供电系统主要由电力变压器、交流稳压器、自动化发

电机组、交流配电屏、整流器、蓄电池组、直流配电屏等设备组成。 另外，通信电源设备的集中监控系统也是通信电源维护中的重要内容。

1．交流电压的测量

目前现场维护中交流电压的测量方法主要有万用表或交流电压表(不低于 1.5 级)直读测

量法和示波器测量法。 直读测量法是根据被测电路的状态将万用表或电压表放在适当的交流电压量程上，直

接并联在被测电路两端从电压表上读出电压值的测量方法。 示波器测量法不但能测量到电压值的大小，同时也能观察到电压的波形，尤其能正确

的测定波形的峰值及波形各部分的大小。对于测量某些非正弦波形的峰值或波形某部分的

大小，示波器测量法就是必不可少的。用存储示波器测量电压时，不但可以利用屏幕上的

光标对波形进行直接测量，而且还能在屏幕上显示测量数据。

通信电源维护技术指标测试

·152·

2．交流电流的测量

交流电流的测量仪器有交流电流表(不低于 1.5 级)或交流钳形电流表。当要求测量精度

较高且电流不大时，应用交流电流表串入被测电路中，从表上直接读出电流值。当测量精

度要求不高且电流较大时，可用交流钳形电流表测量。

3．交流输出频率及频率稳定精度的测量

交流电压的频率及稳定精度应在规定的交流负荷变化范围内测量。主要测量仪表有

频率计或电力谐波分析仪、通用示波器等。 1) 频率计测量法 打开频率计的电源开关，预热后进行校准；将频率计的量程开关放在适当位置上，按

图 7-1 所示接好仪表，从表上直接读出被测频率的最大值和最小值。

交流电屏

整流器

( )频率计 示波器

单相接线图

交流电屏

整流器

( )频率计 示波器

三相接线图

图 7-1 交流电压频率测试接线图

2) 示波器测量法 用示波器测量频率的方法有扫速定度法、李沙育图形法、亮度调节法等。在电源设备

的维护中常用扫速定度法。现就如何用扫速定度法测量交流电的频率说明如下： 示波器的扫描范围开关具有时间定度(即给出示波管荧光屏上标尺线的每一横格与时间

的关系 ms/格)，则可利用示波器显示出被测信号波形，读测该信号的各种时间参数，如信

号的周期等于荧光屏上波形一个周期的水平距离(格数)乘以扫描范围开关所在位置的 ms/格。

因为信号的频率是周期的倒数，所以可由已求得的周期计算出频率，即频率 f=1 s/周期。例

如，荧光屏上被测信号波形一个周期的水平距离为 10 格，扫描范围开关所在位置为 1 ms/

格，则被测信号的频率 f=1s/周期=1s/(10 格×1 ms/格)=100 Hz。当扩展旋钮被拉出时，上述

计算的周期值应除以 10。

4．交流电压波形正弦崎变因数的测量

可以用失真度测试仪或电力谐波分析仪来测量交流电压波形正弦崎变因数。测试接线

如图 7-1 所示，将图中的频率计改为失真度测试仪或电力谐波分析仪即可；也可以在交流配

电屏的输出端或整流器的输入端用失真度测试仪或电力谐波分析仪直接测试并记录。

5．三相输出电压相位差的测量

在三相供电系统中，将相位测试仪或双踪示波器接入三相交流配电屏的输出端或三相

整流器的输入端测试每两相间的相位差并记录。

6．三相电压不平衡度的测量

不平衡度的定义指三相系统中三相不平衡的程度，用电压或电流负序分量与正序分量

·153·

的有效值百分比表示。电压和电流的不平衡度分别用 ε u 和 ε i 表示。 在三相交流配电屏的输入端用数字式万用表或交流电压表(不低于 1.5 级)的交流挡，测

量三相电压的线电压(相对相之间)分别为 AB、BC、CA，按图 7-2 计算三相电压的不平衡度。

O

A

B

C

P

p3U

n3U

图 7-2 三相电压不平衡度计算图 图中 AB、BC、CA 为所测得的三相线电压，O 和 P 是以 CA 为公共边所做的两个等边

三角形的两个顶点。电压不平衡度按下式计算：

p

n

U

U

PB

OB? == ×100％

式中：ε u 为电压不平衡度；Up 为电压的正序分量；Un 为电压的负序分量。

7．交流供电系统的功率和功率因数的测量

测量功率和功率因数的仪表有交流电压表、交流电流表、功率表、真功率因数表或电

力谐波分析仪(使用的仪表应不低于 1.5 级)。交流电功率和功率因数的测量方法如下： (1) 按图 7-3 接好测试电路，从功率表上读出有功功率值 P。 (2) 根据交流电压表和交流电流表的读数计算出视在功率。 (3) 计算出功率因数。

交流配电屏

功率表 交流

电压表

交流电流表 用电设备

三相供电测量图

交流配电屏

功率表

交流电压表

交流电流表

用电设备

单相供电测量图

图 7-3 交流电功率测量接线图 在三相交流电路中，总的有功功率等于各相有功功率之和，当三相负载对称相等时，

三相有功功率等于三倍的单相有功功率，即 P = 3UIcosΦ。cosΦ为一相的功率因数，

要根据每相的负载性质(阻性、感性、容性)而定，这时，只需测出一相的有功功率即可求得

·154·

三相交流电路中的总有功功率。当三相负载不对称时，则需分别测量出各相功率，三相总

功率等于各相功率之和，即 P = PA+PB+PC，这种测量功率的方法叫三瓦法，如图 7-4 所示，

图中的 PA、PB、PC 为单相功率表。

交流配电屏

整

流

器

PA

PB

PC

N

图 7-4 三相交流电功率测量接线图(三瓦法)

8．直流电源杂音电压的测量

直流电源的杂音电压主要来源于整流元器件的工作状态、滤波、交流电的共模谐波和

电磁辐射及负载的反灌杂音等。直流电源的杂音测量应在直流配电屏的输出端，整流设备

应以稳压方式与电池并联浮充工作，电网电压、输出电流和输出电压在允许变化范围内进

行测量。 1) 电话衡重杂音电压 电话衡重杂音电压是指整流设备输出电压中的交流分量通过国际电联规定的电话衡重

网络(A)后测得的杂音电压值。 通常采用 QZY11 型高低频杂音测试仪来测量电话衡重杂音

电压，测试电路如图 7-5 所示。

整流器 直流电屏 负载

杂音计

10 µF

图 7-5 电话衡重杂音电压测试图

电话衡重杂音电压测试步骤如下： (1) 打开电源开关，预热 20 min 后进行稳定测试。 (2) 测量前应先进行仪器自校，将频段开关置于测试的频段上，阻抗开关置 75 Ω，调

节调零电位器，使仪表指示∞；再将阻抗开关置于自校，调节自校电位器，使表针指示 0 dB。

以后每转换一次频段测试前，应重复以上过程，以保证每一频段的测量精度。 (3) 按下平衡测量按钮 a/b，阻抗开关置 600 O，电平转换开关置+40 dB，频段开关置电

话加权，时间常数开关置 200 ms，将测试线接入平衡输入插座，串入隔直电容器(大于 10 。 将测试线接入直流屏的输出段，调整电平转换开关使表针指出清晰的读数，记下指

针的读数与电平转换开关的读数的代数和，即为衡重杂音电压值，其值应小于 。 宽频杂音电压 宽频杂音电压是指整流设备输出电压中一定频宽内的交流分量的方均根值。一般也采

·155·

用 QZY11 高低频杂音测试仪来测量，测试接线也如图 7-5 所示。在测试衡重杂音电压后，

将阻抗开关置 75 O，电平转换开关置+10 dB，测试线接同轴输入插座，频段开关分别置于

3～150 kHz 挡，150 kHz～30 MHz 挡，改变电平转换开关的灵敏度，直到表头指示出清晰

的读数。测试值应为表头的读数与电平转换开关读数的代数和。如果测试环境的电磁干扰

比较严重，则应在测试线两端并入 0.1 的无极性电容。 峰—峰值杂音电压 峰—峰值杂音电压是指整流设备输出电压中交流分量的峰—峰值。一般也采用示波器

来测量，测试接线如图 所示。测试时在直流配电屏输出端并接 直流无极

性电容器，电容器两端以绞线平衡接入示波器探头，示波器须与市电隔离，其机壳应悬浮。

测量时，示波器的水平扫描速度应低于 ，使被测峰—峰值杂音电压的波形在清晰稳定

时读出。

整流器 直流电屏 负载

交流电屏 示波器

0.1 µF

变压器

图 7-6 峰—峰值杂音电压测试图

离散频率杂音电压 离散频率杂音电压是指整流配电设备输出电压的交流分量中各个频率的准峰值。离散

频率杂音电压的测量分四个频段，分别是 ～≤，～≤，～≤，～≤。一般也采用选频表或频谱分析仪来测

试。其测试电路如图 所示。

整流器

直流电屏

负载

选频表

图 7-7 离散频率杂音电压的测试电路图

离散频率杂音电压的测试步骤如下： 打开选频电平表的电源开关，待仪表工作正常后，进行校准；首先校准“零”点，

然后再校准满度。 将选频表的输入衰减倍率旋钮放在适当位置。 将频段开关旋钮放在 ～ 范围内。 将选频表的输入电缆线接在直流配电屏的输出端。 慢慢旋转频率微调旋钮，使表头指针指在最大的位置上。如果表头无指示，则应减

·156·

小输入衰减量；如果表头指针已达满度，则应增加输入衰减量。杂音电压的数值应等于表

头的指示数加上衰减量。 (6) 用同样的方法，将频段选择开关分别旋到 150～200 kHz、200～500 kHz、500 kHz～

30 MHz 频率段进行测量，即能测出各频段任一频率的杂音电压值。

9．直流放电回路全程压降的测量

直流放电回路全程压降测量应包括蓄电池组至直流屏引线压降测量、直流屏内直流放

电回路电压降测量和直流屏输出端至用电设备输入端直流放电回路的导线电压降测量。一

般采用直流电压表(不低于 1.5 级)或三位半数字万用表来测量。在直流负载相对不变的情况

下，用同一块直流电压表或数字万用表分别测量： (1) 蓄电池组两端的电压和蓄电池组连接至直流屏两端的电压，计算出该段压降； (2) 直流屏输入端到输出端的电压降； (3) 直流屏输出端到用电设备输入端的电压降。 上述三项之和即为放电回路全程压降。当直流配电屏输出额定电压和额定电流时，无

论在什么环境温度下，全程压降应不超过指标要求。

10．直流供电回路中导线挂点直流压降的测量

用直流毫伏表(不低于 1.5 级)或三位半数字万用表的直流电压挡，将测试表笔紧贴接点

两端测得的电压值，无论在什么环境温度下，应符合指标要求。

11．熔断器、变压器、电容器、直流供电回路导线按点温升的检测

打开点温计的电源开关，校准零点，用半导体感温探头分别可靠接触熔断器、变压器、

电容器、直流供电回路中导线接点处温度最高的部位，从表头上分别读出各部位的温度，

再减去环境温度即为温升。各部位的温升应不高于各自的标准要求。

12．人工控制、测量信号的检测

在设备初装时可进行全面检测，在设备运行中应在确保安全正常供电的情况下酌情进

行。一般采用数字万用表、交流电压表、交流电流表、直流电压表、直流电流表、频率表、

温度计等仪表来测量，要求以上仪表均不低于 1.5 级。 对系统中可人工控制的开关、按钮按技术说明书操作，对设备的开机、关机、均充/浮

充转换、人工切换、人工电池接入、硅管降压的人工接入与撤除等进行人工控制，记录下

控制成功与否的结果。检测输入端、输出端、模拟量信号接口的测量精度。对有模拟量指

示仪表，用标准表直接测量对应的模拟量，记录下标准表读数和设备上相应表读数，将其

进行比较。对有模拟量信号遥测接口，用标准表直接测量对应的模拟量和模拟量传感器输

出信号接口的值，记录下直接测量的读数和模拟量信号接口的读数，按设备技术条件规定

的模拟量传输比计算出测量精度。

13．计算机“三遥”检测

常用计算机系统(包括支持软件)、交流电压表、交流电流表、直流电压表、直流电流表、

频率计、温度计等来检测“三遥”。检测方法如下： (1) 用标准表实测受控电源设备的模拟量和对应的计算机显示的模拟量；

·157·

(2) 用计算机对受控电源设备进行遥控，记录下电源设备受控的状态； (3) 在受控设备上模拟故障发生和恢复，记录故障状态和计算机响应情况； (4) 根据有关技术要求，对计算机软件功能进行验证，并记录验证结果。

14．保护和告警功能的检查

常用电压表、电流表、示波器、秒表、万用表(仪表应不低于 1.5 级)来检查保护和告警

功能的好坏。检查方法分别如下。 1) 市电和发电机组自动转换和告警 在市电和发电机组自动转换供电系统中，当市电正常供电时，切断市电发电机组应自

动发电供给用电设备，同时发出告警信号。当接通市电时，发电机组应自动停机，转由市

电供电。 2) 缺相保护和告警 在供电系统正常运行时，人为断开三相交流电源中的任意一相，系统应发出声、光告

警信号，同时自动延时跳闸保护，用秒表记录延迟时间。当重新接好断开相使市电恢复正

常时，告警信号应自动消失。 3) 熔断器保护和告警性能检查 系统中任一熔断器(保险)断开时，均应发出声、光告警信号。检查时，可拔出需要检查

的熔断器信号保险作试验。 4) 交流输入电压过高保护和告警 其检测方法见 7.2 节。

15．整流设备均分负载及限流性能的检测

在现场维护中，整流设备的均分负载及限流性能的检测可以在蓄电池放电后，整流设

备向蓄电池充电时进行。当蓄电池深放电后，整流器以限流方式对蓄电池进行充电时，可

适时的观测并记录各整流模块的限流点电流值及以下三组直流值： (1) 所有整流模块退出限流点时的各模块电流 IA； (2) 当向蓄电池组充电时，整流器的负载电流在均分负载电流范围的中点值时的各模块

电流 IB； (3) 当整流器向蓄电池组充电时，负载电流在均分负载电流范围的下限值时的各模块电

流 IC。均分负载的不平衡度按下式计算：

δ 1＝(K1-K)×100％

δ 2＝(K2-K)×100％

δ n＝(Kn-K)×100％

式中 HI

IK

∑∑= ，

H1

11 I

IK = ，

H2

22 I

IK = ，⋯，

nHI

IK n

n =

I1，I2，⋯，In 为各整流模块输出的电流值(A)；I H1，I H2，⋯，I Hn 为各整流模块输出电

流的额定值(A)；∑I 为各整流模块输出负载电流的总和(A)；∑IH 为各整流模块输出额定电流

的总和(A)。

·158·

在上述计算的数值 δ 1，δ 2，⋯，δn 中，绝对值最大的数为负载均分的不平衡度。检测

时应防止停电事故发生，发电机组应处于良好备用状态。

7.2 电源设备维护技术指标的测试方法

7.2.1 交流稳压器

1．输入电压允许波动范围

输入电压允许波动范围是指交流稳压器输入电压从最小值(下限值)到最大值(上限值)之

间的范围，通常用额定输入电压的百分数表示。在该范围内稳压器应能保证输出额定电压。 常使用交流电压表、交流电流表(不低于 1.5 级)、交流调压器或发电机组、负载来测试，

其测试电路如图 7-8 所示。在现场维护中，交流调压器可用发电机组做测试。

交流调压器

交流电压表

交流电流表

交流稳压器

交流电压表

交流电流表

负载

图 7-8 交流输入电压范围测试示意图 交流输入电压范围测试的步骤如下：

(1) 调节交流调压器使交流稳压器的输入和输出电压均为额定值。 (2) 向低端调交流调压器的输出电压，交流稳压器的输出电压应为额定值，继续降低交

流调压器的输出电压，直到交流稳压器输出电压刚刚偏离稳压精度要求的电压值，此时，

交流调压器的输出电压值即为交流稳压器输入电压范围的下限值。 (3) 向高端调交流调压器的输出电压，重复步骤(2)的过程，确定交流稳压器输入电压范

围的上限值；上、下限值之间的范围即为交流稳压器输入电压范围。

2．负载性能

在图 7-8 中将稳压器输出端接电阻性负载，在输入电压允许波动的范围内，均匀取 5

点作为输入电压值，分别调整负载，使稳压器在输出额定电压时，输出额定电流，其值应

符合产品说明书规定的要求。

3．稳定时间

稳定时间是指电源电压波动或负载电流变化引起的输出电压波动调整到规定的稳压精

度范围内所需的时间。常用测试仪器有秒表和记忆示波器(大于 20 MHz)。在图 7-8 中用秒

表或记忆示波器在输出端观察。稳压器在空载条件下，将输入电压相对于额定值阶跃变化

+10％和-10％时，输出电压到达稳压精度范围内的时间，其值应不大于 1.5 s。

4．输出电压相对谐波含量(又称谐波畸变因数)的增量

输出电压的相对谐波含量是指输出电压谐波含量的方均根值对交流量的方均根值之

·159·

比。其增量为输出电压波形与输入电压波形相比较，相对谐波含量的增加值，指标要求其

增量不得大于 1％。使用电力谐波分析仪来测量。测试接线如图 7-8 所示，将电力谐波分析

仪分别接到输入、输出端测试。当输入额定电源电压时，稳压器在阻性负载下，用电力谐

波分析仪测定输入电压和输出电压的总方均根值和滤去基波后的谐波电压的方均根值，分

别测出输入电压和输出电压的相对谐波含量，并进行比较。

5．输出电压不对称度增量的测量

三相电压不对称度的测量方法见 7.1 节。用 7.1 节的方法，分别测出交流稳压器输入电

压和输出电压的三相不对称度，并进行比较。

6．保护性能检查

(1) 过压保护：调整稳压器的输出电压调节旋钮，当输出电压高于技术指标规定的过压

保护点时，稳压器应自动保护，并发出声、光告警信号。 (2) 过载保护：调整稳压器的负载，当负载超过稳压器规定的负载能力时，在技术指标

规定的时间内，稳压器应自动保护，并发出声、光告警信号。 (3) 短路保护：用短接线将稳压器的输出端短路，打开稳压器时应自动保护，不损坏

设备。 (4) 相序保护和缺相保护：人工将输入电源的相线相序接错或人工断开其中一相时，稳

压器应自动延时保护，并发出声、光告警信号。

7.2.2 整流设备

整流设备包括开关电源和相控电源。

1．直流输出电压调节范围

在电网电压和整流设备输出直流电流的允许变化范围内，输出电压的变化范围。常用

测量用仪表有交流电压表、交流电流表、直流电压表、直流电流表、交流调压装置、直流

负载(仪表均不低于 1.5 级)等。检测接线如图 7-9 所示。在现场维护中，交流调压装置可用

发电机组进行测试。图 7-9 中的 V1 是交流电压表，V 2 是直流电压表，A 是直流电流表。

其测试步骤如下： (1) 调节交流调压装置使整流器在规定的输入交流电压范围内正常稳定工作，向通信设

备供电。

交流调压装置

交流电V压表 1

被测整流器

直流电A流表

直流电V压表 2

直流负载

图 7-9 直流输出电压调节范围测试图

(2) 调节整流器的输入电压，使其在允许的交流输入电压范围下限值，再调节整流器的

输出电压，观察并记录整流器输出额定电流时的最高输出电压值。 (3) 调节整流器的交流输入电压，使其在允许的交流输入电压范围上限值，再调节整流

·160·

器的输出电压，观察并记录整流器的输出电流为 5％额定电流时的最低输出电压值。 (4) 由步骤(2)和(3)测得的最高输出和最低输出电压值即为整流器的直流输出电压范围。

2．遥控、遥信、遥测信号检查

常用仪表有数字万用表(三位半)、电流表、短路线(仪表应不低于 1.5 级)。在遥控开机、

关机端子上分别送入短接信号，应能进行开机、关机。在遥控均充、浮充工作端子上分别

送入短接信号或断开短接信号，应能进行工作状态转换。当整流设备正常工作及有故障时，

在遥信工作及遥信故障端子上用万用表的电阻挡测量应指示接通。在遥测接口端子上用万

用表测量应有 0～5 V 或 0～20 mA 的模拟信号输出。实际测试的电流、电压等数值应与遥

测值一致。

3．过、欠电压保护性能检查

1) 交流输入过、欠电压保护 整流设备应能监视电网电压的变化，当交流输入电压值达到规定的波动范围上限值的

105％～115％或下限值的 85％～95％时，会影响整流设备安全工作，整流器应自动关机保

护。当电网电压正常时，应能自动恢复工作。三相整流器应具有缺相保护性能。常用测试

用仪表有交流电压表、交流调压器、可变负载、秒表(仪表应不低于 1.5 级)等。测试接线如

图 7-10 所示。在现场维护中可不用发电机组代替。其检测步骤如下： (1) 打开整流器的电源开关，使整流器预热 5 min 进入稳压工作状态。 (2) 调节调压器的输出电压，使整流器的输入电压达到规定波动范围的上限值的 105％～

115％时，整流器应能自动关机。 (3) 调节调压器的输出电压，使整流器的输入电压降低到规定波动范围的上限值时，整

流器应自动开机工作。(开机与关机间应有一定回差。) (4) 继续降低整流器的输入电压，当到规定波动范围下限值的 85％～95％时，整流器应

自动关机。当升高整流器的输入电压，在规定范围内时，整流器应自动开机工作。 (5) 当打开开关 S 时，整流器应自动延时关机，当关闭开关 S 时，整流器应自动开机

工作。

交流调压器

被测整流器

交流电压表

可变负载

S开关

图 7-10 交流输入电压过、欠压保护检测图

2) 直流输出过、欠压保护检测 可采用交流电压表、直流电压表(仪表应不低于 1.5 级)来测量，检测接线如图 7-11 所示。 调节整流设备输出电压，使其逐步升高到规定的过压点时，整流设备应自动关机或切

断输出电压，并发出声、光告警信号；当逐步降低整流设备的输出电压，低到规定的欠压

值时，整流设备应发出声、光告警信号。

·161·

交流配电屏

V交流电压表 1

整流设备

V直流电压表 2

图 7-11 直流输出电压过、欠压点检测图

4．直流输出电流限制性能保护检测

当输出电流超过限流整定值时，整流设备能自动降低输出电压，限制电流不再继续增

大。限流整定值应能在 50％～110％输出电流额定值之间整定。当限流整定值超出输出电流

额定值时，不允许长期使用。检测接线如图 7-9 所示。 使整流设备处于稳压工作状态，改变整流设备的负载电阻值，使整流设备的输出电流

逐步增大。到达限流整定点时，整流设备的输出电压应降低。继续减小负载电阻值，输出

电压应继续降低。使输出电流保持不变，该点的电流值即为限流点。负载电阻越小，电压

下降的越快，说明限流性能越好。

5．效率及功率因数测定

效率是在电网电压为额定值，直流输出电压为稳压上限值，输出电流为额定值时测量

的，测量出的直流输出功率与交流输入有功功率两者之比为效率。功率因数的定义及测试

方法见 7.1 节。常用测试仪表有交流电压表、交流电流表、功率计、真功率因数表或电力谐

波分析仪、直流电压表、直流电流表、可变负载(仪表应不低于 1.5 级)等，测试接线如图 7-12

所示。其测试步骤如下： (1) 打开整流设备的电源开关，先预热 5 min。 (2) 将整流设备的输入交流电压、输出直流电流调在额定值，输出电压调到稳压工作上

限值。

三相交流电源

三相功率计

被测整流器

交流电V压表

交流电A流表

可变负载

单相交流电源

单相功率计

被测整流器

交流电V压表

交流电A流表

可变负载

(a) (b)

图 7-12 整流器效率测试接线图

(a) 三相测试接线图；(b) 单相测试接线图 (3) 从功率表上读出有功功率 Pi，从直流电压和电流表上分别读出额定电压 Vo 和直流

电流 Io，按下式计算效率：

效率= 100i

oo ×=P

IV

交流输入的有功功率

直流的输出功率％

·162·

式中：Vo 为输出电压稳压的上限值；Io 为额定负载电流；Pi 为整流设备交流输入的有功功率。 功率因数的测试和计算方法参考 7.1 节。

6．稳压精度测量

当电网电压在额定值的 85％～110％及负载电流在额定值的 5％～100％的范围内变化

时，整流设备的输出电压在稳压工作范围内任一数值上均能自动稳压，其稳压精度≤±1％。

常用测试仪表有交流电压表、交流电流表、直流电压表、直流电流表、可变直流负载、交

流调压器(仪表均不低于 1.5 级)等，测试接线如图 7-13 所示。其测量步骤如下： (1) 当电网电压为额定值时，负载电流为额定值的 50％，整流设备直流输出电压整定在

稳压工作的上限值。 (2) 当电网电压值降为额定值的 85％和升高至额定值的 110％时，分别记录数字电压表

的读数。 (3) 当负载电流降至额定值的 5％和升至 100％时，重复步骤(2)。 (4) 当电网电压为额定值，负载电流为额定值的 50％时，整流设备直流输出电压整定在

稳压工作的下限值，再重复步骤(2)。 (5) 当负载电流降至额定值的 5％和升至 100％时，重复步骤(4)。 (6) 根据表中测量出的输出电压值，分别计算出稳压工作的上限值和下限值的稳压精度

δ U，计算公式如下：

100O

O ×−

=U

UUUδ ％

式中：U 代表所测电压变化的极限值(最大值或最小值)；UO 是输出电压整流值，约取 50％

额定电流值时整流。

交流调压器

交流电压V表 1

交流电流A表 1 被

测整流器

直流电压V表 2

直流电流A表 2

可变直流负载

图 7-13 整流器稳压精度测试图

7．开关机过冲幅度检查

开关机过冲幅度常用 20 MHz 存储记忆示波器来测试，在图 7-13 中被测整流器输出端

接入存储记忆示波器，其测试方法如下： 在电网电压为额定值，直流输出电压取浮充工作上限值，负载电流分别为 100％额定值、

50％额定值及输出电流为 0 时，做开机和关机试验，用记忆示波器测量其输出电压值，开

关电源最大峰值不超过直流输出电压整定值的±10％。

8．软启动时间测试

软启动时间常用 20 MHz 存储记忆示波器来测试，用记忆示波器测试整流设备从启动至

直流输出电压达到整定值所用的时间，其值一般在 3～8 s。

·163·

9．均分负载性能检测

均分负载性能检测的测试方法参考 7.1 节。

7.2.3 直流—直流变换设备

1．输出电压调节范围测试

输出电压调节范围常用直流电压表、直流电流表、可变直流负载、直流可变电源等来

测试(仪表不低于 1.5 级)。测试接线如图 7-14 所示。

直流可变电源

直流电压表

直流电流表

被测DC/DC变换器 直流电压表

直流电流表

可变直流负载

图 7-14 DC/DC 变换器性能测试图

在输入直流电压和输出电流允许变化的范围内，调节变换设备的输出直流工作电压，

其可调范围应为额定值的±10％。

2．稳压精度试验

稳压精度常用直流可变电源、直流电压表、直流电流表、可变负载等来测试，仪表不

低于 1.5 级。测试接线如图 7-14 所示。其测试步骤如下： (1) 给直流—直流变换设备输入额定直流电压，使输出额定电压时输出 50％额定负载电

流值。 (2) 改变输入直流电压为允许的最小值和允许变化的最大值，分别记录测量的输出电压。 (3) 改变负载电流从 0％～100％额定值时，重复步骤(2)。 (4) 根据上表记录的输出电压值计算出稳压精度 δ U，计算公式如下：

100O

O ×−

=U

UUUδ ％

式中：U 为所测电压变化的极限值(最大值和最小值)；UO 为额定值。

3．输出杂音电压测量

输出杂音电压测量的测试方法参考 7.1 节。

4．反灌杂音电流

反灌杂音电流是指直流—直流变换设备输入直流电流中产生的脉动成分对输入直流电

源的影响。反灌杂音电流的常用测试仪器有线性直流稳压电源或蓄电池组、宽频杂音计、

分流器(0.5 级 75 mV)、可变负载等。测试接线如图 7-15 所示。其测试步骤如下： (1) 将分流器串入被测直流—直流变换设备的输入电路中，将杂音计接在分流器两端，

用宽频杂音计的宽频挡测量，记录测量出的宽频杂音电压数据，用下式计算出反灌相对宽

频杂音电流占输入直流电流的百分比 δ I。

·164·

100 /

DC

×=I

RUIδ ％

式中：IDC 为输入直流电流的额定值；U为分流器两端宽频杂音的电压；R 为分流器的电

阻值。 (2) 再将杂音计放在电话衡重网络挡测试，记录测得的衡重杂音电压数，用下式计算出

反灌相对衡重杂音电流占输入直流电流的百分比 δ Ip。

100/

DC

pIp ×=

I

RUδ ％

式中：I DC 为输入直流电流的额定值；U p 为分流器两端电话衡重杂音的电压；R 为分流器

的电阻值。 测试反灌杂音使用的直流电源应有较高的杂音指标。为了保证测试的准确性，最好使

用蓄电池组作为被测设备的电源。

线性直流稳压电源 分流器

直流变换设备

可变负载

宽频杂音计

图 7-15 反灌杂音测试接线图

5．效率测量

效率测量是指在输入直流电压、输出直流电压和电流均为额定值时，输入功率和输出

功率之比的百分数，测试仪表有直流电压表、直流电流表，要求均不低于 1.5 级。 测试接线如图 7-14 所示，将输入直流电压、输出直流电压、输出直流电流均调在额定

值，从输入端和输出端的电压表、电流表上分别读出电压和电流值，计算出效率。

6．并联均分负载工作性能检查

变换设备应能多台同型号并联工作，当并联不超过 5 台时，在单机 50％～100％额定电

流范围内其均分负载不平衡度应小于等于±5％输出额定电流值。常用测试仪表有直流电压

表、直流电流表、可调负载，要求仪表不低于 1.5 级。检测方法如下： (1) 按设备技术说明书的要求连接好多台直流变换器。 (2) 在输入电压为额定值时，用标准表逐台校准每台设备的直流电压表、直流电流表，

使其误差小于各表的允差值。 (3) 使多台并联设备工作在输入、输出电压为额定值，输出电流在均分负载电流范围的

中点值(分别调整每台的负载电流使其尽可能在同一值上)，并以此点为定点。 (4) 在设备规定的均分负载电流范围内，调整负载电流，并记录同一点各台的负载电

流值。

～

·165·

(5) 计算出均分负载的不平衡度。 (6) 在步骤(4)中，增加负载使各台设备均进入限流状态，分别记录各台设备的限流点的

电流值和电压值，且各台设备的限流点应调一致。 (7) 按设备技术说明书要求人工控制设备的工作状态，并模拟故障告警和恢复，记录控

制及模拟的结果。

7．欠电压、过电流、过电压保护功能检查

欠电压、过电流、过电压保护功能检查电路如图 7-14 所示，调节变换设备输出电压或

电流，逐步升高或降低达到技术条件规定的欠电压值时应告警，过电压、过电流值时应告

警并自动关机保护。各种信号灯应发光。 当过电压、欠电压、过电流保护动作及熔断器熔断保护时，接至机外报警设备的接点

应开始工作。

8. 限流检查

单台 DC/DC 变换器的限流检查电路如图 7-14 所示，将输入、输出电压调整在额定值上，

调节设备的输出电流值。当超过限流整定值时，应能自动降低输出电压，限制输出电流不

再增大。限流点应能在输出电流额定值的 105％～110％之间调整。

DC/DC 变换器多台并联时，限流性能的检查见并联均分负载工作性能检查步骤(6)。

7.2.4 通信用逆变设备

1．交流输出电压额定值及稳定精度测试

常用仪表有直流电压表、直流电流表、交流电压表、交流电流表、直流电源、交流可

变负载等，要求仪表不低于 1.5 级。测试电路如图 7-16 所示。其中：A1 为直流电流表；V1

为直流电压表；A2 为交流电流表；V2 为交流电压表。其测试步骤如下： (1) 将逆变器直流输入电压、交流输出电压调整在额定值，输出电流调整在 50％额定值，

再调整输出负载电流到 5％和 100％额定值，分别记录输出电压值。 (2) 调整直流输入电压到上限值和下限值，重复(1)的过程，记录测得的输出电压值。 (3) 根据记录的测量值用下式计算出稳压精度 δ U。

100O

O ×−

=U

UUUδ ％

式中：UO 为测得输出交流电压的最大值或最小值；U 为输出交流电压的额定值。

直流电源

直流电压

V表 1

单相逆变器

交流负载

直流电流A表 1

交流电压

V表 2

交流电流A表 2

直流电源

直流电压

V表 1

三相逆变器

交流可变负载

直流电流A表 1

交流电V压表 2

交流电流A表 2

图 7-16 逆变设备性能试验电路图

·166·

2．交流输出电压相对谐波含量

常用测试仪器有电力波形分析仪和失真度测量仪，测试方法参考 7.1 节。

3．输出频率稳定精度

输出频率稳定精度的测试方法参考 7.1 节。

4．三相输出电压相位偏差

三相输出电压相位偏差的测试方法参考 7.1 节。

5．三相输出电压不平衡度

三相输出电压不平衡度的测试方法参考 7.1 节。

6．输入端反灌相对杂音电流

输入端反灌相对杂音电流的测试方法参考 7.1 节。

7．额定输出效率

额定输出效率是指当输入电压与负载电流为额定值时，输出有功功率与输入直流功率

之比的百分数。常用测试仪表有直流电压表、直流电流表、功率计或电力谐波分析仪、直

流电源、交流负载，要求仪表不低于 1.5 级。测试接线如图 7-17 所示。其测试步骤如下： (1) 将逆变器的输入直流电压、输出交流电压、输出交流电流均调整为额定值。 (2) 从测试仪表上读出输入直流电压和电流，输出有功功率值，计算出效率。

直流电源

直流电压

V表

单相逆变器

直流电流A表

单相功率计

交流负载

直流电源

直流电压

V表

三相逆变器

直流电流A表

三相功率计

交流负载

(a) (b)

图 7-17 逆变器效率测试图

(a) 单相测试图；(b) 三相测试图

8．启动性能检查

当输入电压为额定值时，连续开、关机 5 次，每次间隔时间应符合产品技术条件的规

定，整机应能正常工作。

9．并机均分负载性能测试

常用测试仪表有直流电压表、直流电流表、交流电压表、交流电流表、交流负载、直

流电源，要求仪表不低于 1.5 级。测试方法如下： (1) 按照产品技术条件规定并联好多台逆变设备，检查控制信号和各种告警保护功能，

使设备进入正常稳定运行状态。 (2) 调整输入直流电压和各台输出交流电压为额定值，调整负载电流在均分负载电流范

·167·

围的中点值，并使每台的输出电流尽可能一致，分别记录每台的输出电流值。 (3) 在满足均分技术指标要求的输出电流范围内，改变总负载电流的大小，分别记录每

台测量的输出电流值。 (4) 计算出负载的不均分度。

10．保护性能检查

(1) 熔断器保护：拔掉设备中主熔断器信号保险时，应能关机，并发出告警信号。 (2) 过压保护：调节逆变设备输出电压达到过压点时，能关机或发出告警信号。

7.2.5 交流不间断电源(UPS)

交流不间断电源系统(UPS)由整流器、逆变器、交流静态开关和蓄电池组等组成。当市

电突然停电时，仍能保证高质量的交流电源不间断地供给用电设备。 UPS 电源的输出电压、频率、输出功率、波形畸变、相位偏差、三相电压不平衡度的

测试方法参考 7.1 节。

1．旁路开关切换时间

旁路开关切换时间是指从 UPS 停止供电时起到电网直接供电时止或从电网直接供电转

换到 UPS 供电时止所需要的时间。常用的测量仪器有存储示波器(大于 20 MHz)、交流负载、

频率计。测量接线如图 7-18 所示。其测量步骤如下： (1) 测量前，先用频率计检测电网频率是否为 50 Hz±1％。 (2) 闭合开关 S1、S2 使 UPS 工作正常，负载由 UPS 供电，然后打开开关 S4，旁路开关

应导通，负载由旁路电源供电。 (3) 闭合 S4 使 UPS 启动，旁路开关应断开，恢复 UPS 供电。 (4) 上述转换过程中，用存储示波器测量旁路开关通断切换过程的输出电压波形，依据

波形计算出切换时间。

旁路电源 静态开关S1 S3

市电电源 UPSS2 S4

存储示波器

交流负载

L

N

图 7-18 旁路开关切换时间测试图

2．备用时间测试

备用时间是指从交流输入电源中断切换到电池供电时起，在额定输出负载情况下，不

间断电源保持向用电设备连续供电的时间。备用时间常用的测量仪表有钟表或定时器。在

测量前要求电池已充满电荷，UPS 输出接线性负载，且负载大小应满足额定输出功率。

测试时先切断交流输入电源，用钟表记录测量的蓄电池向逆变器连续正常供电的最短

时间，该值即为备用时间。

·168·

3．电池再充电时间测试

电池再充电时间是指蓄电池放电到终止电压后，UPS 向蓄电池充电，从充电开始到充

满为止所需的时间。电池再充电时间常用测量仪表有钟表、定时器和电压表。 在 UPS 正常工作时，切断交流输入电源，让电池连续供电到自动保护为止，然后恢复

交流输入电源供电，UPS 应能对电池自动充电，用钟表记录从充电开始到充满为止所用的

时间。

4．保护功能

(1) 过载保护：UPS 在正常工作时，调节输出电流使之产生过流，此时 UPS 应自动关

机并转换到旁路开关工作，同时发出声、光告警信号；当过流解除后，UPS 应恢复正常

工作。 (2) 输出过压保护：UPS 在正常工作时，调节输出电压使之过压，过压点应小于标称输

出电压的 120％，此时，UPS 应自动关机并切换到旁路电源工作，同时发出声、光告警信号。

7.2.6 蓄电池

1．测量仪表

(1) 测量电压的仪表精度应不低于 0.5 级，电压表内阻大于 1 kO/V。 (2) 测量电流的仪表精度应不低于 1.5 级。 (3) 测量温度用的温度计应具有适当的量程，其每个分度值应不大于 1，温度计的标

定精度不低于 0.5。 (4) 测量时间用的仪器应按 h、min、s 分度，应具有±1 s/h 的精度。

2．容量测量

蓄电池组(防酸隔爆式或阀控式)容量的测量视情况不同可用下列三种方法进行测量。 1) 离线式测量法 (1) 将脱离供电系统的蓄电池组充满电后静置 1～24 h，在环境温度为(25±5)的条件

下开始放电； (2) 放电开始前应测蓄电池组的端电压，放电期间应记录测量的蓄电池组的放电电流、

时间及环境温度，放电电流波动不得超过规定值的 1％； (3) 放电期间应测蓄电池组的端电压及室温，测量时间间隔为：10 h 率放电 1 h，3 h 率

放电 0.5 h，1 h 率放电 10 min。在放电末期要随时测量，以便准确地确定达到放电终止电压

的时间。 (4) 放电电流乘以放电时间即为蓄电池组的容量。蓄电池组按 10 h 率放电时，如果温度

不是 25时，则应将实际测量的容量按下式换算成 25时的容量 Ce：

25)(1r

e −+=

tK

CC

式中：t 为放电时的环境温度；K 为温度系数(10 h 率放电时 K = 0.006/，3 h 率放电时

K = 0.008/，1 h 率放电时 K=0.01/)；Cr 为试验温度下的电池容量。 (5) 放电结束后，要对蓄电池组充电，充入电量应是放出电量的 1.2 倍。

·169·

2) 在线式测量法 (1) 在供电系统中，关掉整流器由蓄电池组放电供给通信设备，在蓄电池组放电中找出

蓄电池组中电压最低、容量最差的一只电池来作为容量试验的对象。 (2) 打开整流器对蓄电池组进行充电，等蓄电池组充满电后稳定 1 h 以上。 (3) 对(1)中放电时找出最差的那只电池进行 10 h 率放电试验。放电前后要记录测量的

该只电池的端电压、温度、放电时间和室温。以后每隔 1 h 测量并记录一次，放电快到终止

电压时，应随时测量并记录，以便准确记录放电时间。 (4) 放电时间乘以放电电流即为该组电池的容量。当室温不是 25时，应按上式换算成

25时的容量。 (5) 放电试验结束后，用充电机对该只电池进行充电，恢复其容量。 (6) 根据记录测量的数据绘制放电曲线。 3) 核对性容量试验法 为了能随时掌握蓄电池组的大致容量，进行核对性放电试验是必要的，其方法如下： (1) 在直流供电系统中，关掉整流器，让蓄电池组对通信设备供电，蓄电池组放电前后

要记录测量的每只电池的端压、温度、比重、室温和放电时间。放出额定容量的 30％～

40％为止。 (2) 放电结束后，要对蓄电池组充电，充入电量应是放出电量的 1.2 倍。 (3) 根据记录测量的数据作出放电曲线，留作以后再次测试时比较。 上述三种蓄电池组的容量试验方法是日常维护中常用的方法。但无论哪种方法，在容

量测试期间通信安全都会受到一定的威胁。因此在做容量试验时要防止市电停电，备用发

电机组应处于良好状态。

3．连接条压降的测量

蓄电池组按 1 h 率电流放电时，两只电池之间的连接电压降，用 0.5 级直流电压表在蓄

电池的极柱根部测量的电压值应小于等于 10 mV。

4．蓄电池组端电压均匀性测试

蓄电池组经过浮充、均充电工作三个月后，用 0.5 级直流电压表或三位半数字万用表在

电池极柱根部测其每组电池中各单体电池的端电压，每只电池端电压之间的最大差值应

小于等于 100 mV。 由若干个单体组成一体的蓄电池组，当环境温度为(25±5)时，对充满电的蓄电池组

静置 24 h，用 0.5 级直流电压表在极柱根部测其各单体间的开路电压，其最高与最低差值应

小于等于 20 mV。

5．外观检查

用目测法检查蓄电池组的外观，有无漏液、变形、裂纹、污迹、腐蚀及螺母松动等

现象。

6．落后电池的判断

落后电池在放电时端电压低，因此落后电池应在放电状态下测量。如果端电压在连续

三次放电循环中测试均是最低的，就可判为该组中的落后电池。有落后电池就应对电池组

·170·

进行均充充电。

7.2.7 发电机组

1．常温启动性能检查

常用检查仪表有温度计、湿度计、压力计、钟表。在常温冷态下，采用机组的启动装

置，按使用说明书规定的方法分别启动机组三次，每次间隔 2 min。记录环境温度、空气相

对湿度、大气压力、机油温度、启动次数和启动时间。若配有低温启动措施应对其进行检

查，电路、管路、油路等均应通畅，工作正常。

2．相序检查

常用检查仪表有相序表，用相序指示器在发电机和控制屏的输出端检查，检查结果应

与机组输出标志相符。

3．控制屏上各指示装置的工作情况检查

常用检查仪表有交流电压表、交流电流表、频率表、转速表(不低于 1.5 级)、温度计、

湿度计、压力计等。先启动机组，将输出电压调整为额定值，在空载和额定负载两种状态

下，用标准表检查机组控制屏上各电气测量仪表的准确度是否符合要求，各信号装置是否

工作正常。记录各电气测量仪表和信号装置的工作情况，以及环境温度、空气相对湿度、

大气压力等。

4．电压和频率的稳态调整率测试

常用检查仪表有交流电压表、交流电流表、频率表、功率表、真功率因数表、温度计、

湿度计、压力表等，要求仪表均不低于 1.5 级。其测试方法如下。 (1) 加载前的状态：包括冷态和热态，空载频率(按满载频率为额定值进行整定)，空载

整定电压为额定电压。在以下的试验过程中电压和频率不再整定。 (2) 加载方法：把功率因数为额定值的负载，由空载逐级加至额定负载的 25％、50％、

75％、100％，再将负载按此等级由 100％逐级减至空载。 维护中，可根据实际情况在空载和实际负载下进行。 (3) 记录：包括空载整定电压、空载频率，各级负载渐变后的稳定电压、稳定频率，有

功功率、电流和功率因数，空气相对湿度、大气压力、环境温度。 (4) 稳态电压调整率 δ U(％)按下式计算：

1001 ×−=U

UUUδ ％

式中：U1 是额定电压；U 是负载渐变后的稳定电压，取各读数中的最大值或最小值，若被

试机组为三相机组，则取三线电压的平均值。 稳态频率调整率 δ f (％)按下式计算：

10021 ×

−=

f

fffδ ％

式中：f 是额定频率；f 1 是负载渐变后的稳定频率，取各读数中的最大值；f 2 是额定负载时

·171·

的频率。

5．瞬态电压调整率及电压稳定时间的测量

常用测量仪表有存储示波器(大于 20 MHz)、功率计、功率因数计、交流电压表、交流

电流表、温度计、湿度计、压力计等，要求仪表不低于 1.5 级。其测量方法如下。 (1) 加载前的状态：包括冷态和热态，空载频率(按满载频率为额定值进行整定)，空载

整定电压为额定电压。在以下的试验过程中电压和频率不再整定。 (2) 加载方法：突加、突减负载，重复进行三次。根据产品技术说明书，突变负载分为

功率因数不超过 0.4(滞后)、60％额定电流的三相对称负载和额定负载(对额定功率大于 250

kW 者可为 50％额定负载)两种。 (3) 用存储示波器或测试仪测量并记录负载突变时的三相交流线的电压，记录有功功

率、电压、电流、功率因数的稳定值，环境温度、空气相对湿度及大气压力。 (4) 瞬态电压调整率Uδ (％)按下式计算：

100s×−=

U

UUUδ ％

式中：U 是额定电压；Us 是负载突变时的瞬时电压最大值或最小值，当机组为三相机组时，

Us 取三线电压的平均值。 瞬态电压调整率的考核值取三次试验Uδ 计算值的平均值。 (5) 电压稳定时间指从电压突变时起至电压开始稳定在与稳定电压相差±δ U 范围内止

所需的时间。该时间可用存储示波器从电压变化的图线上读出。

6．瞬态频率调整率及频率稳定时间的测量

常用测量仪表有交流电压表、交流电流表、频率表、功率计、温度计、湿度计、压力

计、存储示波器等，要求仪表不低于 1.5 级。其测试方法如下。 (1) 加载前的状态：包括冷态和热态，空载频率(按满载频率为额定值进行整定)，空载

整定电压为额定电压。在以下的试验过程中电压和频率不再整定。 (2) 加载方法：突加、突减负载，重复进行三次。根据产品技术说明书，突变负载分为

功率因数不超过 0.4(滞后)、60％额定电流的三相对称负载和额定负载两种。 (3) 用测试仪表或示波器测量并记录负载突变时频率的变化图。记录有功功率、电压、

电流、频率的稳定值，环境温度、空气相对湿度、大气压力。(允许用频率表和秒表测量。) (4) 瞬态频率调整率fδ (％)按下式计算：

1003s×−=

f

fffδ ％

式中：f 是额定频率；f 3 是负载突变前的稳定频率；f s 是负载突变时的频率最大值或最小值。 (5) 频率稳定时间指从频率突变时起至频率开始稳定在频率波动率范围内止所需的时

间。该时间可从示波器的波形图上读出，应符合标准要求。

7．电压和频率的波动率测量

常用测量仪表有交流电压表、交流电流表、频率表、功率表、功率因数表、温度计、

·172·

湿度计、压力计等，要求仪表不低于 1.5 级。其测试方法如下。 (1) 加载前的状态：包括冷态和热态，空载频率(按满载频率为额定值进行整定)，空载

整定电压为额定电压。 (2) 加载方法：将功率因数为额定值的负载由空载逐级加载至额定负载的 25％、50％、

75％和 100％。 (3) 记录：包括空载和各级负载状态下的电压和频率波动后的最大值和最小值(观测时

间 1 min)、有功功率、电流、功率因数、环境温度、空气相对湿度、大气压力。

(4) 用下式计算出电压波动率Uδ (100％)：

100BminBmax

BminBmax×+−

=UU

UUUδ ％

式中：UBmax 和 UBmin 分别是同一次观测时间内的电压最大值和最小值。

(5) 用下式计算出频率波动率fδ (100％)：

100BminBmax

BminBmax×+−

=ff

fffδ ％

式中：f Bmax 和 f Bmin 分别指同一次观测时间内的频率最大值和最小值。

8．自动化机组自动启动和自动停机的可靠性检查

(1) 在自动化机组系统中，人为中断电网供电，观察机组是否能自动启动及升速、建压、

合闸供电。 (2) 人为恢复电网供电，观察机组能否按规定停机并自动转换为市电供电。 上述两项检查至少重复三次。 (3) 当有备用机组时，均人为地使第一台机组启动失败或故障停机，观察另一台备用机

组能否启动。该项试验重复进行三次。

9．自动化机组自动补给功能检查

1) 自动充电功能

启动机组使之运行在正常规定的情况下，检查充电装置是否工作正常，当启动蓄电池

充满电后是否自动停止充电；机组停机后是否能转由市电通过充电整流器向蓄电池充电。

2) 自动补充燃油功能

人为降低燃油油位，检查当油位低于规定值时是否能自动补充燃油。

10．自动保护功能检查

1) 过速保护 启动机组，在空载下调整机组转速至额定转速，稳定后缓慢升速，升至一定转速时机

组应发出声、光报警信号或停机。

2) 水温高保护

人为地将水温探头放在已备好的高温水中，机组应发出声、光报警信号。

·173·

3) 油压低保护 机组在正常运行状态下，人为地使机油压力降低到技术条件规定的保护点时，机组应

发出停机信号或声、光报警信号。

11．检查自动化机组自控项目进行手控的可靠性

检查内容包括手动启动和停机、手动调频和调压、手动供电和停电、手动预润滑。

7.3 地网接地电阻的测量

通信局(站)接地系统多采用联合接地方式，该接地系统主要由接地体、接地汇集线、接

地连接线等几部分组成。接地系统的接地电阻每年应定期测量，始终保持接地电阻符合指

标要求。

7.3.1 接地电阻的定义

工频电流从接地体向周围大地散流时，土壤呈现的电阻值叫接地电阻 R0，接地电阻的

数值等于接地体的电位 U0 与通过接地体流入大地中电流 Id 的比值，用公式表示为

d

00 I

UR =

当冲击电流或雷电流通过接地体向大地散流时，不再用工频接地电阻而是用冲击接地

电阻来度量冲击接地的作用。 冲击接地电阻 RCH 等于接地体对地冲击电压的幅值与冲击电流幅值之比。 冲击接地电阻 RCH 与工频接地电阻 R 0 的关系是：

RCH=α·R0 式中：α 为冲击系数，α 的大小与大地电阻率有关，它们的关系是：

当大地电阻率 ρ ≤100 O·m 时，α ≈1； 当大地电阻率 ρ ≤500 O·m 时，α ≈0.667； 当大地电阻率 ρ ≤1000 O·m 时，α ≈0.5； 当大地电阻率 ρ >1000 O·m 时，α ≈0.333。

7.3.2 测量仪表

常用的测量仪表有 DER2571 型数字地阻仪、ZC-8 型接地电阻测量仪和 K-7 型地阻仪

等。对测量仪表的具体要求如下：

(1) 接地电阻的测量工作有时在野外进行，因此，测量仪表应坚固可靠，机内自带电源，

重量轻、体积小，并对恶劣环境有较强的适应能力。 (2) 应具有大于 20 dB 以上的抗干扰能力，能防止土壤中的杂散电流或电磁感应的干扰。 (3) 应具有大于 500 kO 的输入阻抗，以便减小因辅助极棒探针和土壤间接触电阻引起

的测量误差。 (4) 内测量信号的频率应在 25 Hz～1 kHz 之间，测量信号频率太低和太高易产生极化

影响，或测试极棒引线间感应作用的增加，使引线间电感或电容的作用，造成较大的测量

·174·

误差，即布极误差。 (5) 在耗电量允许的情况下，应尽量提高测试电流，较大的测试电流有利于提高仪表的

抗干扰性能。 (6) 仪表应操作简单，读数最好是数字显示，以减小读数误差。

7.3.3 测量方法

接地电阻值测试的准确性与地阻仪测量电极布置的位置有直接关系，按测量电极的不

同布置方式，有如下几种测试方法：

1．直线布极法

(1) 首先要弄清被测地网的形状、大小和具体尺寸，确定被测地网的对角线长度 D(或

圆形地网的直径 D)。 (2) 在距接地网(2～3)D 处，打下地阻仪的电流极棒，地阻仪的电压极棒应设在电流极

棒到地网距离的 0.618 处(优选法)。其测量电极布置图如图 7-19 所示。

1 2 3

电压极 电流极

d2

d1

地网D

图 7-19 测量电极布置图

按图 7-19 布置测得的接地电阻误差应在 1％以内。 在土壤电阻率较均匀的地区，电流极到地网的距离应取 2D，电压极到地网的距离可取 D。 在土壤电阻率不均匀的地区，电流极到地网的距离应取 3D，电压极到地网的距离应取 1.7D。 在现场测量中，如果电压极的位置不能正好在上面所给的位置，电压极位置允许活动

的范围如表 7.1 和表 7.2 所示。 表 7.1 允许误差为 5％时电压极位置的允许范围

d1 5D 3D 2D d2 (56～66.6)％×5D (58.5～64.6)％×3D (59.4～63.4)％×2D

表 7.2 允许误差为 1％时电压极位置的允许范围

d1 5D 3D 2D d2 (50～70.7)％×5D (55～67.5)％×3D (57.5～65.7)％×2D

(3) 测量时在沿地网和电流极的连线上，使电压极到接地网的距离约为电流极到接地网

距离的 50％～60％范围内移动 3 次，每次移动的距离为电流极到地网距离的 5％，使 3 次

测得的电阻值接近即可。

·175·

2．三角形布极法

三角形布极图如图 7-20 所示。

d12

d13

地网

D

1 Q

2 电压极

3 电流极

图 7-20 三角形布极图

图中，取 d12 = d13 = 2D，夹角 Q = 28.95°≈30°，此时测得的电阻误差接近零，Q 越大

误差也越大，Q = 180°时误差最大。如果测试场地窄小，不能满足 d12 = d13≥2D 的条件时，

也可取 d12 = d13≥D。如果允许测量误差在±10％时，Q 值的允许变化范围如表 7.3 所示。 表 7.3 测量误差在±10％时 Q 值的允许范围

d1 或 d2 D 2D 3D 4D 5D 6D 7.5D Q 值允许 范围/

～ ～ ～ ～ ～ ～ ～

3．两侧布极法

一般情况下，不宜把地阻仪的电流极棒和电压极棒分别打在地网的两侧，但由于测试

场地限制，可按图 7-21 所示的方法布置测试电极进行测试。

地网

D

5D电流极电压极

5D

图 两侧布极图 图中：电流极到地网的距离和电压极到地网的距离应相等，均大于等于 5D，D 为地网

对角线的长度；电流极棒、电压极棒和地网中心应尽量在一条直线上。

4．测量注意事项

(1) 测试前，应了解被测地网的结构形式，地网尺寸以及周围空中、地下的环境情况，

·176·

如有无架空线、地下金属管道、地下电缆等，在测量时尽量避开，或采取相应措施，以便

减小测量误差。 (2) 直线布极法测量地网接地电阻时，如果地网的中心位置不能确定，可根据情况假设

一个中心，取电流极距它为(2～3)D，而将电压极棒设在距假设中心为 0.5(2～3)D，

0.6(2～3)D，0.7(2～3)D 的位置进行测试，三次测得的电阻为 R1、R 2、R3，实际接地电阻

R0 可由下式求得： R0 = 21.6 R1-1.9 R 2+0.73 R3

(3) 选择电流极棒和电压极棒的测量位置，应避开架空线路和地下金属管道走向，否则

测量的接地电阻将大大偏低。 (4) 测试极棒应牢固可靠地接地，防止松动或与土壤间有间隙。同时，地网、电流极棒、

电压极棒应在一条直线上，否则将产生较大的测量误差。 (5) 测量接地电阻的工作，不宜在雨天或雨后进行，以免因湿度使测量不准确。 (6) 处于野外或山区的通信局站，由于当地的土壤电阻率一般都比较高，测量地网接地

电阻时，应使用两种不同测量信号频率的地阻仪分别测量，将两种地阻仪测量结果进行比

较，以便确定接地电阻的大小。测量信号频率不恰当时，容易产生极化效应或大地的集肤

效应，使测量结果不准或出现异常现象。 (7) 当测试现场不是平地，而是斜坡时，电流极棒和电压极棒距地网的距离应是水平距

离投影到斜坡上的距离。 (8) 接地电阻直接受大地电阻率的影响，大地电阻率越低，接地电阻就越小。而大地电

阻率受土壤所含水分、温度等因素的影响，这些因素随季节的变化而变化。因此，全年中

各月份测得的土壤电阻率是不同的，因而接地电阻也不同。为了满足全年中最大土壤电阻

率的月份接地体的接地电阻仍能满足使用要求，因此需要采用季节修正系数 K，即 Kρρ ′=

式中：K 为季节修正系数；ρ 为计算接地电阻时，采用的土壤电阻率(O·m)；ρ ’为在全年不

同月份所实际测到的土壤电阻率(O·m)。 我国地域广阔，不同的地区、季节修正系数也不同，表 7.4 和表 7.5 分别为北京、广州

地区的季节修正系数表，以供参考。

表 7.4 北京地区季节修正系数

测 量 月 份 测试区域

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 北京

+22～12 1.08 1.0 0.96 1.35 1.42 1.42 1.42 1.93 1.8 1.6 1.42 1.35

表 7.5 广州地区季节修正系数

测 量 月 份 测试区域

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 广州季节修

正系数 1.65 1.52 1.48 1.32 1.17 1.00 1.02 1.07 1.23 1.29 1.32 1.50

对于其他地区，也可根据气象条件，给出各类地区的季节修正系数，如表 7.6 所示。

·177·

表 7.6 各类地区的季节修正系数

气 象 条 件 第一类地区 第二类地区 第三类地区 第四类地区 多年平均低温(1 月份) -20～-15 -15～-10 -10～0 0～5 多年平均高温(7 月份) 16～18 18～22 22～24 24～26 平均降雨量/mm 400 500 500 300～500

气

象

指

标 冰冻日期/天 190～170 150 以下 100 以下 0 角钢型接地体长 1.5～2.5 m，

顶端埋深 0.5～0.8 m 1.8～2.0 1.5～1.8 1.4～1.6 1.2～1.4

带钢或线钢接地体埋深 0.8 m 4.5～7.0 3.5～4.5 2.0～2.5 1.5～2.0 带钢或线钢接地体埋深 0.4 m 6.0～8.0 4.5～5.5 2.5～3.0 2.0 角钢型接地体长 1.5～2.5 m，

顶端埋深 0.5～0.8 m 1.8～2.0 1.5～1.8 1.4～1.6 1.2～1.4

带钢或线钢接地体埋深 0.8 m 4.5～7.0 3.5～4.5 2.0～2.5 1.5～2.0

季

节

修

正

系

数

带钢或线钢接地体埋深 0.4 m 6.0～8.0 4.5～5.5 2.5～3.0 2.0

7.4 测试用仪器仪表

测试用仪器仪表如表 7.7 所示。

表 7.7 测试用仪器仪表一栏表(仅供参考)

序号 仪器仪表名称 规 格 型 号 精 度 生 产 厂 家 1 交流电压表 D9V_1 不低于 1.5 级 上海第二电表厂 2 交流电流表 T19_A 不低于 1.5 级 上海第二电表厂 3 直流电压表 C31_V 不低于 1.5 级 上海第二电表厂 4 直流电流表 C31_A 不低于 1.5 级 上海第二电表厂 5 数字万用表 自选 三位半 自定 6 电力谐波分析仪 F41 1.0 级 北京四通公司 7 存储示波器 自选 — 自定 8 宽频杂音计 QZY11 — 武汉通信仪表厂 9 相序表 XZ_1 — 宁夏电表厂

10 频率计 PP35 型 — 上海电表厂 11 蓄电池侦测器 BCMS_30 — 上海潘登电源公司 12 数字地阻仪 DER2571 — 武汉康达电器公司 13 点温计 自选 — 自定 14 湿度计 自选 — 自定 15 压力计 自选 — 自定 16 电功率及电功率因

数测量仪 8700

— 青岛高新技术开发

区智能仪器研究所 17 转速计 自选 — 自定

·178·

思考与练习题

7.1 如何测量通信电源的交流电压和交流电流？

7.2 如何测量通信电源的交流输出频率及频率稳定精度？

7.3 如何测量通信电源的交流电压波形正弦畸变因数？

7.4 如何测量三相输出电压的相位差及三相电压不平衡度？

7.5 如何测量交流供电系统的功率和功率因数？

7.6 如何测量直流电源杂音电压？

7.7 如何测量直流放电回路全程压降？

7.8 如何测量直流供电回路中导线接点直流压降？

7.9 如何测量熔断器、变压器、电容器、直流供电回路导线接点的温升？

7.10 如何检测人工控制和测量信号？

7.11 如何进行“三遥”检测？

7.12 如何检查保护和告警功能？

7.13 如何检测整流设备均分负载及限流性能？

7.14 如何测试交流稳压器的技术指标？

7.15 如何测试整流设备的技术指标？

7.16 如何测试直流—直流变换设备的技术指标？

7.17 如何测试通信用逆变设备的技术指标？

7.18 如何测试交流不间断电源(UPS)的技术指标？

7.19 如何测试蓄电池的技术指标？

7.20 如何测试发电机组的技术指标？

7.21 如何测量地网接地电阻？

·179·

第 8 章

8.1 市话交换局的供电系统

8.1.1 程控数字交换机的供电特点

早期的纵横制、步进制交换机都采用-60 V 直流供电。我国 20 世纪 80 年代引进的程控

数字交换机，既可以采用-48 V 直流供电，又可以继续采用-60 V 直流供电。1995 年原邮电

部发布的《通信局(站)电源系统总技术要求(暂行规定)》，确定-48 V 作为我国的基础通信电

源电压，以逐步取代-60 V 和-24 V。随着纵横制交换机的逐步淘汰，-60 V 电源也逐步退出

通信电源舞台。

程控交换机的直流供电电压允许变动范围为-40～-57 V，其供电系统采用高频开关整

流器与铅酸电池组并联工作，供电稳定可靠。

程控交换机及高频开关整流器等设备内的集成电路对供电电压的波动很敏感，容易受

到脉动电压的干扰，造成通信障碍。故除了对电源的衡重杂音提出 2 mV 的指标外，对直流

电源中存在的脉动电压也提出了严格的要求。

程控交换机对工作环境要求也很苛刻，要求温度为(25±2)，相对湿度为 50％～75％，

且要求程控交换机房不得结露。因此，为了保证交换机的正常运行，交换机房必须配置长

年运转的空调设备。

与纵横制交换机相比，程控交换机室内地线布线系统要严格得多。引入程控交换机室

内的接地线只能接到一处接地端子，再由该接地端子引到各个机架。不能接入两处接地端

子，再分别引到各个机架，这样会产生电位差，影响交换机正常工作。因此在安装程控交

换机机架时，加固螺钉与水泥地板中的钢筋间应保证绝缘。

8.1.2 程控电话局的供电系统

程控交换局的规模决定其供电系统的不同，下面分别介绍 2～3 万门程控交换局供电系

统和大、中型程控交换局供电系统。

1．2～3 万门程控交换局供电系统

2～3 万门程控交换局或模块局的交直流供电系统如图 8-1 所示。一般采用一路高压，

配置一台专用变压器作为主用交流电源，配置 1～2 台柴油发电机组作为备用交流电源。

各类电信局(站)的供电系统

·180·

kWh

～1油机 2油机

～

油机室10 kV市电

低压屏

2K1 2K2 2K3 kWh

2K4 2K5接照明

一般照明

油机室用电

油机转换屏

事故照明照明系统

C3

C1C2

2K1 2K2 2K3 2K4 2K5 2K6 2K7 2K8 2K9 2K102K112K12

电池室通风

电缆充电机

采暖

空调

备用

备用

备用

备用

～

监控

～

～

～

～

蓄电池组

组合电源柜

-48 V直流

交流屏

图 8-1 2～3 万门程控交换局交直流供电系统

程控交换机的-48 V 直流电源设备可采用高频开关整流模块、交直流配电模块和监控模

块安装在一个机柜内的组合电源设备，也可以采用各类独立的电源屏。

2．大、中型程控交换局供电系统

在 5 万门以上的大、中型程控交换局中，-48 V 直流电源的负载电流和空调、照明等交

流负载的有功功率大，要求变压器相应容量也大。因此，市电部分应配置高压柜设备，另

需配置大容量柴油发电机组或燃气轮机发电机组作备用交流电源。

大、中型程控交换局的交流供电系统原理图如图 8-2 所示。一般采用一路高压，配置两

台专用变压器，每台变压器分别带若干低压屏。图 8-2 所示供电系统中设置的电容器屏用于

提高供电的功率因数，设置的转换屏用于市电和备用电源的切换。

·181·

12

进线

、隔

离

3

计量

、联

络

4

出线

5

出线

1

进线

屏

9

进线

屏

10

联络

屏

2

馈电

屏

3

馈电

屏

4

馈电

屏

5

转换

屏

6

馈电

屏

7

馈电

屏

8

电容

器屏

11

馈电

屏

12

馈电

屏

13

馈电

屏

14

转换

屏

15

馈电

屏

16

馈电

屏

17

电容

器屏

10 k

V市

电

()

变压

器一

()

变压

器二

机组

备用

电源

机组

备用

电源

、、

8-2

图采

用一

路高

压进

线的

交流

供电

系统

图

·182·

大、中型程控交换局-48 V 直流电源系统使用独立的高频开关整流器机架、直流配电屏

和交流配电屏，其直流电源系统如图 8-3 所示。

～

监控

～

～

～

～

交流屏

～

～

～

～

～

整流器柜 整流器柜 直流屏 蓄电池组 蓄电池组

发电机

市

电

～

图 8-3 大、中型程控交换局直流供电系统图

8.2 移动通信局(站)的供电系统

移动通信网的主要设备大都集中安装在移动通信局(站)。根据移动通信网中各局(站)设

备作用的不同，移动通信局(站)分为中心局和基站两种。由于移动通信局(站)中心局和基站

安装的设备不同，因而它们的供电系统也不相同。

1．移动通信基站供电系统

1) 普通移动通信基站供电系统

普通移动通信基站内配有空调和建筑照明等用电设备、传输设备、BTS 收/发信机，总

体构造简单，耗电量比较小。一般来说，其供电系统由市电、组合电源架、移动油机发电

机组、蓄电池组及用电设备构成。

对有市电的移动通信基站，市电通过组合电源架和蓄电池组并联对设备供电，供电系

统方框图如图 8-4 所示。市电停电时，由蓄电池组通过放电对通信设备供电。蓄电池组供电

时，系统仅对移动通信设备供电，断开其他直流用电设备，以延长供电时间。蓄电池组供

电一直持续到市电恢复。当蓄电池组电压低到设定值时，系统发出警告信号，此时，要求

维护人员携带移动油机发电机组及时赶到现场开机供电。

对无市电的移动通信基站，应根据当地的太阳能或风能资源情况，构成太阳能电源供

电系统或风能发电机供电系统或太阳能和风能混合电源供电系统，并配备固定安装或移动

的油机发电机组。无市电的移动通信基站供电系统方框图如图 8-5 所示。

·183·

交流模块

整流器直流模块

1蓄电池组 2蓄电池组

组合电源架

移动通信设备

其他设备

市电

移动油机组

图 8-4 有市电的普通移动通信基站供电系统方框图

太阳能、风能等发电机

交流模块 整流器 直流模块 移动通信设 备及配套的 其他设备

油机发电机组

蓄电池1组

蓄电池2组

图 8-5 无市电的普通移动通信基站供电系统方框图

2) 有二次下载要求的移动通信基站供电系统

所谓二次下载，指有市电时整个移动通信基站由市电供电；市电停电后，站内必须保

证的各种直流负荷由蓄电池组供电。当蓄电池组放电持续一定时间后，电源系统将必须保

证的各种直流负荷中的部分相对次要的负荷断开，以延长最重要的直流负载的供电时间。

为了确保在市电恢复前或移动油机供电时最重要的负荷不断电，有二次下载要求的移动通

信基站的直流供电系统常采用图 8-6 所示的直流供电系统供电。

移动通信设备

～光传输

通信设备～

～ 1蓄电池组

2蓄电池组

空调

二次下载开关

直流部分交流部分

组合电源

市电

油机

图 8-6 有二次下载要求的移动通信基站供电系统图

对有二次下载要求的移动通信基站，市电通过整流器和蓄电池组并联对设备供电。市

电停电时，通过蓄电池组放电对通信设备供电。当蓄电池组电压低到某一设定值时，自动

实行二次下载，以延长放电时间。当蓄电池组电压低到另一设定值时，系统发出警告信号，

此时，要求维护人员携带移动油机组及时赶到现场开机供电。市电恢复后，由市电对移动

·184·

通信设备供电，为了补足蓄电池组放电损失的电能，同时对蓄电池组进行充电。如果用油

机供电，当市电恢复时，则转由市电供电。

2．移动通信中心局供电系统

移动通信中心局内配有 BTS 收/发信机、移动交换设备、市话交换设备、建筑照明和空

调等用电设备，耗电量较大。移动通信中心局常与市话交换局合设在一起。由于市话交换

局都有市电，并配备有固定安装的柴油发电机组，故移动通信中心局交流供电电源与市话

交换局可合用。因此，移动通信中心局内供电系统基本上与有市电的普通移动通信基站供

电系统相同。在有些移动通信中心局可直接用市话交换局的-48 V 电源供电，其供电系统方

框图如图 8-7 所示。

交流电屏

整流器 直流电屏

市电、柴油发电机组

空调设备

蓄电1池组

蓄电2池组

移动设备、市话交换设备及

其他设备

图 8-7 移动通信中心局供电系统图

8.3 电信综合枢纽局的供电系统

8.3.1 电信综合枢纽局的供电特点

电信综合枢纽局一般属于省、市级，规模较大，处于电信网的重要枢纽位置。此外，

电信综合枢纽局内还安装有本地网程控数字交换机、移动通信基站或中心站设备和微波电

信设备等，因此其地位非常重要，要求市电电源的质量和可靠性都很高。在大型电信综合

枢纽局内，一般采用一类市电供电方式，其两路供电线宜配置备用电源自动投入装置。另

配置大容量柴油发电机组或燃气轮机发电机组作为交流备用电源。

电信综合枢纽局均位于城市中心地带，一般是高层，局内安装电信设备多，机房面积

大。电信综合枢纽局供电系统复杂，可靠性要求高，而且用电量特别大。其中空调、照明

和电梯等建筑用电的比例远远大于电信设备的耗电量，故需要考虑设置楼宇设备自控系统

以节省电能。

高层电信综合枢纽局交流、直流负载都很大，如仍采用传统的集中供电方式，一旦发

生事故，则有可能造成全局性的通信中断和瘫痪。此外由于供电距离长，势必增加馈电线

长度和截面，加大馈电线投资和电能损耗。因此，在工程建设时应按照工程实际情况，进

行集中供电和分散供电的方案比较。

8.3.2 交流供电系统

电信综合枢纽局采用两路 10 kV 高压进线交流供电系统，如图 8-8 所示。每路高压市电

各设测量和计量高压柜，另设母线联络柜，平时分段供电。如其中一路高压市电停电，则

由母线联络开关合闸供电。

·185·

12

进线

、隔

离

3

计量

、联

络

4

出线

5

出线

19

进线

屏

2

馈电

屏

3

馈电

屏

4

馈电

屏

5

转换

屏

6

馈电

屏

7

馈电

屏

8

电容

器屏

10

馈电

屏

11

馈电

屏

12

馈电

屏

13

转换

屏

14

馈电

屏

15

馈电

屏

16

电容

器屏

10

kV

()

市电

一

()

变压

器一

()

变压

器二

机组

备用

电源

6

母联

7

母联

8

出线

9

出线

()

变压

器三

()

变压

器四

接到

其他

低压

屏接

到其

他低

压屏

10

计量

、联

络

11

12

进线

、隔

离

10

kV

()

市电

二

进线

联络

测量

、、

进线

联络

测量

、、

机组

备用

电源

进线

屏

8-8

10

kV

图两

路高

压进

线交

流供

电系

统图

·186·

8.3.3 直流供电系统

电信综合枢纽局的直流负载电流大，故一般都采用-48 V 独立的高频开关整流器、直流

配电屏和交流配电屏等设备。直流供电系统可以分成几个-48 V 系统，每个系统与大中型程

控交换局系统相同。

8.4 长途干线光缆局(站)的供电系统

8.4.1 长途干线光缆局(站)的分类

长途干线光缆分为陆路光缆和海底光缆两种，由于建设条件不同，因此其供电方式也

不一样。

1．陆路长途干线光缆局(站)

根据在网络中各局(站)设备作用的不同，陆路长途干线光缆局(站)分为中心局、分路站

和中继站三种。

长途干线光缆中心局都设在长途电信枢纽局，局内装有光中继机、分路设备、电路管

理设备、建筑空调、照明设备及其他电信设备等。长途干线光缆中心局除具备中继站、分

路站的功能外，还将自动收集分管的干线部分网络的所有情况进行全线的系统管理、电路

调度、打印记录和资料统计等工作。

长途干线光缆分路站一般都设在当地的电信综合楼内，站内装有光通信设备、建筑空

调、照明设备及其他电信设备等。光通信设备完成信号转换、信号处理及信号传送功能。

分路站还能接收中继站紧急告警信号，并把中继站及本分路站发生的情况上递给中心局。

长途干线光缆中继站比较简单，站内装有电信设备(光中继机)、建筑照明等，光中继机

起光信号传递和放大作用。另外，光中继机能将收集到的信号传递到分路站或中心局。

2．海底长途干线光缆站

海底长途干线光缆站只有登陆站一种，登陆站内安装长途交换设备和远距离供电设备，

实现陆路和海底光信号传输、转换功能。另外，还向本站及辖区海缆的光中继机提供电能。

8.4.2 长途干线光缆局(站)的供电系统

1．陆路长途干线光缆局(站)的供电系统

陆路长途干线光缆局(站)按作用不同分为中心局、分路站和中继站三种。由于中心局、

分路站和中继站所处的地位和所装的设备各不相同，因而，它们的供电系统也不相同。

1) 陆路中继站的供电

陆路长途干线光缆中继站内装有光中继机和建筑照明等用电设备，耗电量较小。其供

电方式有以下四种。

(1) 市电、大容量蓄电池供电方式：有市电时由市电供电，市电停电时由蓄电池组供电。

如市电长时间停电，可用移动油机组发电来供电。其供电方式如图 8-9 所示。

·187·

市电、移动油 机组

交流模块

整流器直流模块

1蓄电池组 2蓄电池组

光中继机

图 8-9 市电、大容量蓄电池供电方式图

(2) 市电与太阳电池供电方式：该供电方式适用于市电质量较差，太阳能资源丰富的场

合。太阳能电源作为主用电源，市电作为备用电源。其供电方式如图 8-10 所示。

市电、移动油机组

交流电屏

整流器 直流电屏 光中继机

控制器太阳能

电池方阵

1蓄电池组 2蓄电池组

图 8-10 市电与太阳电池供电方式图

(3) 油机与太阳电池供电方式：该方式适用于无市电，太阳能资源丰富的场合。太阳能

电源作为主用电源，油机作为备用电源。其供电方式如图 8-11 所示。

固定油机组

交流电屏

整流器 直流电屏 光中继机

控制器太阳能

电池方阵

1蓄电池组 2蓄电池组

图 8-11 油机与太阳电池供电方式图

(4) 太阳电池与风力发电供电方式：该方式适用于无市电或市电质量较差，太阳能、风

力资源丰富的场合。太阳能电源和蓄电池组作为主用电源，风力发电机作为备用电源。其

供电方式如图 8-12 所示。

风力发电机 风机假负载

控制器

交流电屏

移动油机

整流器 直流电屏

1蓄电池组 2蓄电池组

太阳能电池方阵

光中继机

图 8-12 太阳电池与风力发电供电方式图

·188·

2) 陆路分路站供电

陆路分路站配备有光中继机、分路设备和建筑用电设备，耗电量较大。分路站一般设

在地、县级的电信综合大楼里。分路站典型的供电系统如图 8-13 所示。市电作为主用电源，

油机作为备用电源。

市电

柴油发电机组

空调

交流电屏

整流器

直流电屏

变压

光通信设备、市话设备及其他设备

蓄电池组

图 8-13 分路站典型的供电系统图

3) 陆路中心局供电

陆路中心局都设在长途电信枢纽局内，配有光中继机、分路设备、光缆传输主控设备、

长途电信的其他传输设备、当地的综合电信设备和建筑用电设备，耗电量很大。陆路中心

局的供电系统如图 8-14 所示。一路市电作为主用电源，另一路市电作为备用电源，油机发

电机作为第二备用电源。

高压柜

柴油发电机组

1市电

低压柜

变压

交流电屏

蓄电池组

1整流器

2整流器

蓄电池组

直流1电屏

直流2电屏

长途通信设备及光通信设备

市话设备及其他设备

2市电

图 8-14 陆路中心局的供电系统图

2．海底长途干线光缆站的供电系统

1) 海底长途干线光缆登陆站供电

海底长途干线光缆登陆站距陆上长途电信枢纽较近，配有光终端设备、分路转换设备、

时钟设备、监控设备、空调、照明、采暖、水泵及航空标志灯，耗电量较大。站内还装有

远程供电设备给沿线光中继机供电。由于登陆站地位重要，一般都用二路市电供电。海底

长途干线光缆登陆站供电系统如图 8-15 所示。

直流电屏

光通信设备

远程供电电源架

沿线的光中继机

整流器交流电屏

空调

低压柜

蓄电池组

图 8-15 海底长途干线光缆登陆站供电系统图

·189·

2) 海底长途干线光缆光中继机供电

海底长途干线光缆光中继机依靠登陆站的远程供电电源供电，一般都采取对端远供的

方式供电。也就是说，从一条海底光缆两端加数值相等极性相反的电压，使被供电的光中

继机的一半落在各自供电范围内。其供电系统示意图如图 8-16 所示。

远程供电A电源

( )电压为正

N个光中继机

N个光中继机

远程供电B电源

( )电压为负

图 8-16 海底长途干线光缆光中继机供电示意图

8.5 微波站供电系统

微波通信是采用接力方式实现远距离通信的，微波接力系统由终端站、接力站组成。

接力站又可分为分路站和中间站。终端站和分路站多设在综合电信局内，因此可以利用局

内交流电源供电，其直流-48 V 供电系统如图 8-17 所示。

市电

油机

交流电屏

高频开关电源

蓄电池组

直流电屏

终端站设备及分路站设备

图 8-17 微波站的终端站和分路站供电系统图

中间站的供电可以采用灵活方式，在市电质量不高或难以达到的站内，可以采用太阳

能、风力发电等方式组成混合供电系统。

8.6 卫星通信地球站的供电系统

卫星通信地球站按天线口径大小和业务种类可分为一类站、二类站、三类站和四类站。

一类站是中央站，其天线直径为 13～18 m，或者一、二级交换中心及业务量大、天线直径

为 11～13 m、业务种类多的中心站；二类站是某些二级交换中心局或业务量大、业务种类

多的交换中心局，天线直径为 9～11 m；三类站是小型地球站，天线直径为 4.5～6 m；四类

站的天线直径为 3 m。

国内地球站内除安装卫星通信设备外，还安装微波通信设备。国内一、二类地球站交

流供电系统与电信综合枢纽交流供电相似。如规模较小，可采用图 8-18 所示的交流供电

系统。

·190·

8-1

8

图

国内

一、

二类

地球

站交

流供

电系

统图

1进

线、

隔离

2进

线、

隔离

34

计量

、联

络5

出线

6出

线

10

kV

()

市电

一

()

主用

10

kV

()

市电

二

()

备用

12

馈电

屏3

馈电

屏4

转换

屏5

馈电

屏6

电容

器屏

78

联络

屏9

馈电

屏1

0馈

电屏

11

转换

屏1

2馈

电屏

13

电容

器屏

()

变压

器一

()

变压

器二

1

机组

备用

电源

机组

备用

电源

2

(

)交

流屏

二3

UP

S输

出屏

4U

PS

()

一

～

～

5U

PS

()

二

～

～

6(

)蓄

电池

组一

7(

)蓄

电池

组二

HP

AG

CE

接、

配电

屏接

油机

保证

负载

接一

般交

流负

载

进线

联络

测量

、、

进线

屏进

线屏

(

)交

流屏

一

·191·

8.7 光纤接入网的供电系统

光纤接入网系统是位于交换局交换机到用户终端之间的网络设备，设置光环路终端

(OLT)和光网络单元(ONU)设备，分别与本地交换机或其他信息网络和用户侧相连接。光纤

接入网在电信网中的位置如图 8-19 所示。

交换机 交换机

光缆 用户铜缆

接入网

图 8-19 光纤接入网在电信网中的位置

1．光网络单元的市电供电方式

光网络单元安装位置比较偏僻，因此其供电必须根据实际情况而定。有市电尽可能利

用市电供电，在有市电场合可采取图 8-20 所示的供电方式。

高频开关1整流模块

高频开关2整流模块

市电

蓄电池组

配电单元

电流单元

半导体空调照明

－

图 8-20 有市电光网络单元供电方式图

2．光网络单元的远距离供电方式

如果无法使用市电电源时，可以从市话局或其他有市电的地方将直流电送到光网络单

元供电。可以采用电力电缆远供方式和综合光缆远供方式。电力电缆远供方式常用的有 110 V

和 96 V 远供方式，供电结构分别如图 8-21 和图 8-22 所示。综合光缆远供方式是采用光缆

加铜芯线方法，由于铜芯线的线对和截面积不可能很大，因而此种供电方式只适用于小容

量的光网络单元的远供。

集中供电点

HCB

电力电缆

LPS

ONU

OLT

交换机

用户

LPS

ONU

用户

LPS

ONU

用户

铜缆

光缆

230 V，50 Hz市电

图 8-21 110 V 远供电结构图

·192·

HCB

OLT

ONT-IS

用户

ONT-IS

用户

ONT-IS

用户

交换机

230 V 50 Hz， 市电

光缆

光缆

96 V(DC)电力电缆

( )蓄电池组 地下

图 8-22 96 V 远供电结构图

思考与练习题

8.1 程控电话局的供电系统由哪几部分组成？

8.2 移动通信局(站)的供电系统由哪几部分组成？

8.3 简述电信综合枢纽局的交流供电系统的构成原理。

8.4 简述电信综合枢纽局的直流供电系统的构成原理。

8.5 简述长途干线光缆局(站)的供电系统的构成原理。

8.6 简述微波站供电系统的构成原理。

8.7 简述卫星通信地球站的供电系统的构成原理。

8.8 简述光纤接入网的供电系统的构成原理。

·193·

参 考 文 献

1 朱雄世等. 新型通信电源系统与设备. 北京：人民邮电出版社，2003

2 侯振义等. 通信电源站原理与设计. 北京：人民邮电出版社，2002

3 赖广显等. 新型发电机组. 北京：人民邮电出版社，1999

4 信息产业部. 国家通信电源标准. 1998

5 何希才. 新型稳压电源及应用实例. 北京：电子工业出版社，2002