浅谈秦沈线沈阳分输站通信直流电源系统的设计

穆乃刚

（中油辽河工程有限公司（原辽河油田设计院），辽宁 盘锦 124010）

一、前言

近年来随着国内石油行业长输管道的建设，也促进了管道通信系统的快速发展，秦皇岛-沈阳天然气管道工程通信系统是中石油管道通信系统连接东北通信网的区域干线，承担着企业生产和管理重要信息的传输，而通信直流电源则是通信设备正常运行的保证，一旦通信直流电源发生故障，将引起通信设备供电中断，造成重要信息无法正常传输，因此做好通信直流电源的设计具有重要意义。

二、通信直流电源的组成及运行

1、通信直流电源的组成。通信直流电源是一个复杂的系统，目前其普遍采用－48V的高频开关整流电源，一个完整的通信直流电源由5个部分组成：交流配电单元、整流模块、直流配电单元、蓄电池组、监控系统。

2、系统运行

通信直流电源采用全浮充方式进行供电，在交流电源正常供电时，蓄电池和整流模块并联浮充对通信设备供电，当交流电源故障和停电时，由电池放电保证通信设备供电，当交流电源恢复后，整流模块除向通信设备供电，同时兼对电池进行放电后的补充充电。

三、通信直流电源的设计

下面以秦沈线沈阳分输站为例，从蓄电池容量、整流模块的配置、导线的选择三个方面详细介绍通信直流电源系统的设计。

1、蓄电池容量的选择

沈阳分输站设高频开关直流电源，为SDH设备、BITS设备和OLA设备提供-48V DC电源，由本系统供电的负荷如下表所示：

?

蓄电池容量计算公式为：Q=KIT/{η[1+α(t-25)]}，式中

Q-蓄电池容量(Ah)；

K-安全系数，取1.25；

I-负荷电流 (A)，对直流系统来说，I=P/U，P为直流负荷功率 (W)，U为负荷的额定电压(V)，本工程为48V；

T-放电小时数(h)；

η-放电容量系数，参见《通信电源设备安装工程设计规范》；

t-所在地有采暖设备时，按15℃考虑，无采暖设备时，按5℃考虑；

α-电池温度系数（1/℃），

当T≥10时，取α =0.006；

当10>T≥1 时,取 α =0.008；

当T<1时,取α =0.01；

经调查，本站场所在地区外电属于二类市电，即供电线路允许有计划检修停电，平均每次停电时间不大于6h，直流系统的蓄电池一般设置两组并联，则本工程每组蓄电池放电小时数T取3h，电池容量计算表如下：

电池容量计算表

所以蓄电池容量选用200Ah，共2组。

2、整流模块的配置

1)整流模块总容量的确定

整流模块总容量的确定应结合如下三种运行工况，取其大者：

①满足浮充电要求

Ir-主用整流模块的额定电流(A)，下同；

Ijc-直流系统的经常负荷电流(A)，为直流系统的经常负荷(W)/53.5(V)，53.5为浮充电时系统的默认电压；

I10-蓄电池的10h放电率电流(A)，为10h率蓄电池的容量/10，下同；

本工程计算为：

②满足初充电要求

本工程计算为：

③满足均衡充电要求

Ijc-直流系统的经常负荷电流(A)，为直流系统的经常负荷(W)/56.5(V)，56.5为均衡充电时系统的默认电压；本工程计算为：

根据计算,为满足通信电源系统各种工况的需要，整流模块总容量应按均衡充电要求确定，即为67.5A。

2）整流模块数量的确定

整流模块数量的计算公式为:n=n1+n2，式中

n-模块的总数，宜≥3；

n1-主用模块的数量；

n2-备用模块的数量。

主用模块数量n1=(I10+Ijc)/Ime，

Ime-单个模块的额定电流，当模块计算数量不为整数时，n1向上取整；

备用模块数量应按n+1冗余方式确定，其中当n1≤10时，n2=1；当n1>10时,每10只备用1只。

本工程计算为：

单个模块的额定电流Ime为20A，n1=67.5/20=3.375，向上取整为 4，n2 为 1，所以 n=n1+n2=4+1=5(块)。

3、导线截面的选择

导线截面应同时满足回路允许电压降和导线长期允许载流量两个条件，其计算公式如下：

①按回路允许电压降：Scac=(ρ·2LIca)/△Up，式中

Scac-导线计算截面(mm2)；

ρ-电阻系数，铜导体为 0.0184(Ω·mm2/m)；

L-整流电源至用电设备的导线长度(m)；

Ica-负荷回路计算电流(A)，下同；

△Up-回路允许电压降，48V电源为3.2V；

②按导线长期允许载流量：Ipc≥Ica，式中

Ipc-导线允许载流量(A)。

下面以SDH设备为例，计算整流电源至SDH设备的导线截面：

整流电源至SDH设备的导线长度为L=20m，Ica=1100/48=23A，则

1)按回路允许电压降

Scac=(ρ·2LIca)/△Up=(0.0184×2×10×23)/3.2=2.7mm2

即按电压降条件，选择导线的最小截面为2.7mm2。

2)按导线长期允许载流量

Ipc≥Ica=23A，按环境温度40℃，铜芯2.5 mm2导线载流量为21A，4 mm2导线载流量为28A。

综合以上两个条件，铜芯4 mm2导线即可满足要求。

结束语

秦沈线沈阳分输站通信系统自投产以来运行稳定，其通信直流电源功不可没，本文以此站为例，详细阐述了通信直流电源的设计方法，以上各项的正确设计对保障通信设备的正常、可靠的供电具有重要的意义。

[1]YD/T5040-2005.通信电源设备安装工程设计规范[S].

[2]DL/T5044-2004.电力工程直流系统设计技术规程[S].