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一、概述
远程供电系统是指安装在局端站的局端远程供电设备通过电力电缆(含复合光缆里的电力电缆)和/或通信线缆等供电线路为一定距离内的远端设备提供不间断供电保障的电源系统。 远供系统一般由局端设备、供电线缆和远端设备组成
各组成部分在网络中的位置如图所示:
图远程供电原理图
远程供电按电缆传输的电能性质分为交流远供和直流远供2种方式。 告警系统在交流远供系统中,局端设备为DCAC或者ACAC变换设备,供电电缆中传输的为交流电能,远端为ACDC或ACAC变换设备;而直流远供系统中,局端设备为DCDC或ACDC变换设备,供电电缆中传输的为直流电能,远端为DCDC或DCAC变换设备。
以下从系统安全性出发,分析交直流远供的各自特点和优缺点。
二、远供系统的安全标准和基本措施要求
远程供电系统的供电安全性要满足ITU-T K.50图A.1(即GB4943-2001图2D)中的规定:
该标准规定,交流对地安全电压为:交流36V,直流140V
或在发生单一故障15至200毫秒以内,电压能回落到安全水平安全电压,则安全电压限值为直流400V或交流峰值400V(对应交流有效值为280V)。
而正常人的反应时间在100ms左右,触电保安器的动作时间在20ms左右,因此,为确保人身安全,在即使有安全监测和保护措施情形下,供电线路的安全电压限制为直流400V或交流峰值400V(对应交流有效值为282V)。
由以上相关标准分析可以得到以下结论:
1.直流远供的安全电压为140V,交流远供的安全电压为36V,在此安全电压下,
无论是对地、两极性间的碰触均是安全的,远供系统无须任何电流监测、保护设备即能确保人身安全。
2.当高于此安全电压值时,须按照不同的电压等级,予以及时保护。如在发生
单一故障时,200毫秒内能及时保护回到安全电压值时,直流安全电压的限值为400V,交流安全电压限值为400/1.414=282V。
为此,当远供系统需要高于安全电压传输电能时,直流远供的最高限值为400V,交流远供的最高有效值为282V。同时,为避免单极碰触,远供系统的局端输出必须为浮地输出,不得单极接地或对地绝缘电阻低于安全值;为避免双极碰触,必须严格按照有关电力电缆施工、维护规程要求操作,做好人身安全防护工作。
为此,在系统具体实施上,高于安全电压的远供系统,不论是交流还是直流远供系统,必须具备以下几个安全保护功能:
罗汉果甜甙1.局端输出必须为浮地供电。
2.需设置线路漏电检测功能,当线路对地漏电流超过设定值时,及时切断输出,
并发出告警;
3.设置开路保护功能:当输电回路(正极或负极)被切断出现线路裸露时,系
统能及时(200ms内)监测并切断高压输出,以防止人员触电。
三、交、直流远供系统局端变换结构和系统特性分析
在满足上述安全性要求下,交流远供的局端系统,可采用的方式是:
1.用隔离变压器,直接将交流电进行隔离变压:此种结构最简单、变换效率高
但存在市电通过变压器耦合到负载侧的浪涌风险,因线路内阻的存在,远端设备负载变化引起的输出电压变化也大;如果局端机房电压不稳定,如另外增加UPS或稳压电源,则存在可靠性差、变换效率低等缺点。
2.用DCAC逆变器,或带输入输出隔离的UPS,能提供远端设备不间断地供电保
障,但此种结构变换环节多,存在系统复杂、可靠性低、效率低等缺点。
直流远供的局端系统,可采用的方式是:
1、采用ACDC变换结构:该变换结构,直接利用机房市电进行隔离变换,可提
供稳定的直流输出电压,隔离电网对远端设备的电浪涌等干扰。
2、采用DCDC变换结构:此系统一般利用局端机房原有的直流蓄电池供电系统,
可提供远端设备不间断地供电保障。
采用直流远供的主要优点有:
1、使用直流供电系统不受当地电网复杂的负荷变化,昼夜变化,电站多样化等
因素而产生的电网电压过高或过低的影响。不受当地大型设备开启、关闭等因素而产生的电磁干扰,谐波,闪变,和浪涌的影响。杜绝了当地复杂电力网络中直接雷和感应雷对通信设备的损害。所以直流远程供电网络纯净、单一,供电电压稳定,可延长设备使用寿命。
2、采用直流远供只需要对取电点机房的动力供应提供保障即可保证整个供电
网络的稳定,运营及维护成本低工作量小。而采用交流远供的方式需配置UPS 及蓄电池,运营成本高、工作量大、变换效率低、故障点多;如采用升降压
简易变换模式的交流远供系统,则存在负载随系统功率变化,远端电压变化范围大的问题,同时,也无法有效隔离电网引起的电压不稳和冲击浪涌等各种干扰。
3、在输电线路方面,直流输电与交流输电相比,其优点和特点明显:直流电缆
线路没有交流电缆线路中电容电流的困扰,没有磁感应损耗和介质损耗,不会对邻近的通信电缆等形成干扰,可以同管道铺设。交流远供沿线电力线的分布电场会形成对监控、通信等外场设备的电磁干扰,从而对系统的正常运行产生影响。
四、在符合安全标准下的交直流远供系统特点分析
直流远供系统除上述优点外,还有如下特点:
1、在安全电压限值下的线径:
交流远供的最高安全电压限值为282V,直流远供的最高电压限值为400V,因此,在符合安全标准规范的要求下,在同等传输条件下,交流远供所需的电缆线径是直流远供的(400/282)2=2倍,即交流远供的线径为直流远供线径的2倍。
网络播放机而如果交流远供的传输电压超过282V,由以上安全性分析可知,为违反相关安全标准行为,存在着严重的人身安全隐患,需承担由此引起的安全责任。
2、非线性负载下的系统适用性:
当远端负载的输入电流为非正弦电流时,交流远供需承担较大的峰值功率,容易引起系统不稳,当峰值功率大于线路内阻决定的允许传输的最大功率时,系统会崩溃,而直流远供为平稳的直流电流,不存在此种现象。
3、安全性监测:
交流远供由于分布电容的存在,远距离绝缘监测困难,容易引起误保护。
交流远供无法实现对极小负载的精确检测,因此,远端无法采用市电优先、远供后备的供电模式,只能采用常时交流远供模式。
4、冗余系统组成:
宏大自动络筒机了直流远供局端容易进行“N+1”冗余并机,而交流远供并机技术相对复杂,并机系统复杂、可靠性较低。
五、总结
纵上所述,交直流远供的优缺点总结对比如下:序号交流远供电源直流远供电源
1、公共电网引入的雷击损坏的可能性依
然存在(升降压变换模式)由公共电网引入的雷击基本消除(局端模块输入输出完全隔离)
2、传输电压不稳定,直接受电网波动和传
输距离的影响,同时影响到远端降压设
备。降低了负载设备的用电可靠性(升
全自动烫金机
降压变换模式)局端输出电压不受电网电压波动影响,始终恒压输出。远端宽范围输入,亦恒压输出。确保电源质量干净可靠,延长设备使用寿命
变速箱取力器3、交流远供受供电电缆上电容电流的困
扰,不可避免地会产生磁感应损耗基本上只有传输电缆的芯线电阻损耗,不用考虑电容损耗和电抗损耗,是绿环保的供电方案
4、高压交流传输产生的磁场沿途对其他
用电设备会产生干扰,不可跟其他传输
电缆同沟、同槽传输直流传输,电压电流稳定,不会对影响到其他设备和传输线缆,可共用走线通道。节省工程建设费用
5、交流传输安全性差,存在触电隐患。浮
地型交流远供安全性监测相对困难,容
易威胁到使用和维护人员的安全远供传输的直流高压对地悬浮,当人或动物接触任何一个极性不会产生触电危险。同时配备有开路、短路、漏电、电力入侵等保护功能,使用安全可靠。
6、用DCAC逆变器,或带输入输出隔离的
UPS组成的交流远供局端设备,变换环
节多,冗余并机难度大,存在系统复杂、
可靠性低、效率低等缺点。直流远供局端设备易于冗余并联,系统可靠性高、变换效率高、维护简单。
7、符合安全标准的最高安全电压限值为
282V,传输线径较直流远供大一倍,电
缆投资高。符合安全标准的最高安全电压限值为400V,传输线径较交流远供小一半,电缆投资低。
8、交流远供负载适应性差,对非线性输入
电源负载所需要的电缆线径更大,否则
系统容易不稳定直流远供线缆中电流稳定,不需要额外增加电缆线径,系统稳定
9、为配合交流远供开路监测功能,交流远
供远端不宜组成市电+远供备用的高
效、高可靠供电形式直流远供容易实现线路开路监测功能,能进行微电流的监测,可以使用市电+远供备用的高效、高可靠供电形式
综上所述,远供系统宜采用直流远供。