一、通信用高壓直流供電系統的概述

1、定義

通信用高壓直流供電系統（HVDC，High Voltage Direct Current Power Supply System for Telecommunication）是通信領域近些年來發展應用的為通信設備提供直流能源的電源系統。自然，高壓直流供電系統是相對于原來傳統的-48V直流供電系統而言。在GB 51215《通信高壓直流電源設備工程設計規范》中給出了“通信用高壓直流供電系統”的定義，在YD/T 3089《通信用336V直流供電系統》中給出了“通信用336V直流供電系統”的具體定義，列于下表1-1中。

表1-1：通信用高壓直流供電系統的相關定義

2、由來

我們知道，傳統的通信設備都采用低壓直流供電，早期曾用60V、24V電源等，目前幾乎全部采用-48V直流供電。傳統的-48V直流供電技術如今非常成熟，它高效、可靠、實用。但由于傳統通信系統與計算機通信系統的高度融合，使得通信機房內（尤其是IDC機房）出現大量的計算機信息通信設備或稱數據設備，如服務器、路由器、數據交換機、防火墻等等。這些數據設備原來一直采用的220V/380V交流供電，為了能使它們適應直流供電，就采用了與原交流電壓等級相當的直流電壓，如240V、288V、336V等。因此，通信局（站）直流供電系統，就有了高壓直流供電電源系統。

3、必要性

我們知道，通信電源系統的最大特點是要保證高可靠性，通信設備在運行的過程中是絕對不允許電源供電中斷。那么當通信機房出現這些數據設備，它們絕大多數本來都是采用220V/380V交流供電，為了保證交流供電的可靠性，常采用不間斷電源系統（UPS）。然而，由于交流UPS供電系統現存許多種運行方式，如并聯冗余n+1系統運行方式、串并聯冗余系統運行方式、雙總線系統運行方式等，使得UPS系統整體組成復雜多變，不但增加了建設費用，也增加了維護量度和難度，關鍵是由于系統中存在單點瓶頸、逆變失效、蓄電池組能量不能直接供給負載等原因，而讓維護者對系統安全可靠運行有許多的擔心。

因此，可否采用通信用低壓直流供電系統的方案，來代替UPS方案，以解決UPS系統供電的不足呢？答案是肯定的，但采用的是高壓直流直接供電。之所以采用高壓直流直接供電，初始的想法是可以不用對原數據設備的交流電源部分進行改造直接用直流電壓供電。我國經過多年的研究試驗，決定采用標稱電壓值為240V直流電源來直接為數據設備供電，大大的提高了這些設備的所用電源的供電可靠性，后來又有了288V及336V的標稱直流電壓。下圖1-3為高壓直流供電系統與交流UPS供電系統的組成示意圖比較；下表1-3中給出了高壓直流供電系統與交流UPS供電系統的特性比較。

圖1-3：高壓直流供電系統與交流UPS供電系統的組成示意圖

表1-3：高壓直流供電系統與交流UPS供電系統的特性比較

因此說，高壓直流供電系統是一種集中了交流UPS供電系統和低壓直流（-48V）供電系統的優點為一體的新型供電系統，為數據通信設備的供電電源系統提供了一種新的嘗試。高壓直流供電系統，相對于交流UPS系統，整體系統效率、供電可靠性相對較高；建設投資、維護成本相對較少。

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4、我國的標準化

在我國，中國通信標準化協會（CCSA），為高壓直流供電系統的標準化進行了大量的研究工作，早在2009年就發布了研究技術報告YDB 037-2009《通信用240V直流供電系統技術要求》；經使用后在2011年底就發布了YD/T 2378-2011《通信用240V直流供電系統》正式的通信行業標準；后在2016年初又發布了YD/T 3089-2016《通信用336V直流供電系統》。目前已陸續發布了一系列的高壓直流供電系統的通信行業標準，另外，其工程建設標準有GB 51215《通信高壓直流電源設備工程設計規范》和GB 51194《通信電源設備安裝工程設計規范》等。為高壓直流供電系統在我國的發展應用提供了有力的技術支撐。

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二、高壓直流供電系統的標稱電壓等級

根據ITU-T建議L.1200的規定，數據通信設備電源輸入處的直流電壓可達400V左右，并且將直流電壓范圍分為目標電壓范圍（260~400V）和過渡電壓范圍（192~288V）。目前我國的相關標準規定，選用的標稱電壓等級有240V、288V和336V，且已發布了240V和336V兩個等級的高壓直流供電系統的通信行業標準。顯然，240V系統是一個過渡的電壓等級。

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三、高壓直流供電系統的設備組成

由圖1-3可以看出，高壓直流供電系統與傳統的低壓直流供電系統中設備的組成是基本相同的，包括交流配電部分、整流器、直流配電部分和蓄電池等；但由于為直流高壓的特點，除監控單元外，又增加了絕緣監察單元。高壓直流供電系統的組成結構可用下圖3-0所示意。

圖3-0：高壓直流供電系統的組成結構示意圖

1、整流器

高壓直流供電系統的整流器仍然采用高頻開關整流器，高頻開關整流器仍是由多個額定容量的整流模塊所構成，包括監控單元。240V直流輸出的整流器是對三相380V/單相220V輸入交流變換為直流；336V直流輸出的整流器是對三相380V輸入交流變換為直流。但特別需要指出的是，高壓直流整流器的輸出直流電壓是一種懸浮工作方式，即沒有了工作地，高壓直流輸出電壓的正、負極都不接地，系統只設置保護接地。這一點與-48V低壓直流供電系統是不相同的。

2、直流配電屏

高壓直流配電屏與低壓直流配電屏的作用是相同的，對整流器輸出的直流電壓進行集中分配和管理，為用電數據設備分配電源。特別需要指出的是，由于系統的懸浮工作方式，直流配電屏全程采用雙極過流保護器件，過流保護器件應采用熔斷器或直流斷路器。另外，依據YD/T 2555-2013《通信用240V直流供電系統配電設備》的要求，240V高壓直流配電系統包括4級：總配電屏、機房配電屏、直流列柜和數據設備機架內的直流配電單元。我們知道，數據設備與傳統的通信設備不大相同，往往會在一個網絡機柜內（19英寸機架）安裝多臺同類或不同類的數據設備，此時，用直流配電單元，為該機架內的各數據設備分配電源。

另外，在直流配電方式中，分為高阻配電方式和低阻配電方式。通常情況下是選用高阻配電方式的

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3、蓄電池組

這里的蓄電池組的作用和接入位置是與低壓直流配電系統是完全相同的。用不同電壓值（2V、6V或12V）的單體電池串聯后的電池組的額定電壓值與整流器的額定電壓輸出值應相同，通常也是設置2組，最多不超過4組，整流器應能對蓄電池組進行浮充、均充。

4、絕緣監察裝置

所謂絕緣監察是指對直流輸出與地的絕緣性能進行檢測，判斷是否發生接地故障或絕緣性能降低，當發生故障或絕緣性能劣化時發出告警。絕緣監察裝置應能測量出直流系統單極或兩極絕緣下降和絕緣電阻數值，當低于整定值時應能發出告警信號。絕緣監察裝置具有的具體功能詳見下表3-4。之所以采用絕緣監察裝置，是因為高壓直流供電系統的高壓懸浮工作模式。

表3-4：絕緣監察裝置具有的具體功能

5、監控單元

監控單元的作用是與低壓直流配電系統是完全相同的，實現對系統組成各部分的遙測、遙信和遙控功能。當然對于高壓直流供電系統增加了對絕緣監察單元的監控。

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四、高壓直流供電系統的分類

高壓直流供電系統從組成結構形式上可分為一體化組合式電源系統和分立式電源系統。相關標準對于兩種系統的選用要求詳見下表4-0中。

表4-0：相關標準對于兩種系統的選用要求

1、一體化組合式電源系統

一體化組合式電源系統是將交流屏、整流器、配電屏、監控單元、絕緣監察裝置等設備或部件裝置都安裝在一個機架內，蓄電池組可單獨安裝，如下圖4-1所示，其小容量系統可采用。

圖4-1：一體化組合式高壓直流電源系統

2、分立式電源系統

分立式電源系統，顧名思義，是將交流屏、整流器、配電屏及電池組分別成架安裝。通常大容量系統采用此結構。

五、高壓直流供電系統的供電方式與配電結構

1、供電方式

高壓直流供電系統的供電方式與低壓直流配電系統是完全相同的，也有集中式供電方式和分散式供電方式之分。但由于數據設備的使用特點與高壓直流供電系統的特點，高壓直流供電系統的供電方式多采用分散式供電方式。

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2、配電結構

高壓直流供電系統的配電可采用二級配電結構或三級配電結構。二級配電結構一般采用“直流系統總輸出屏 + 電源列柜”為設備機架供電。若系統容量較大或供電區域較大、設備較多，也可以采用“直流系統總輸出屏 + 機房直流分配屏 + 電源列柜”的三級配電結構為設備機架供電。

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六、高壓直流供電系統中的通信設備電源輸入接口

高壓直流供電系統中的通信設備（即我們稱之為的數據通信設備）電源輸入接口，稱為“P接口”。對P接口的定義，主要是要確定高壓直流供電系統與數據通信設備電源輸入端的電氣連接要求。

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