李羿輝

（江蘇謙鴻電力工程咨詢有限公司珠海分公司，廣東 珠海 519000）

0 引 言

電力系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于生活的各個方面，在技術(shù)層面也取得了重要突破?，F(xiàn)代通信電源的使用效率非常高，先進的通信電源技術(shù)在國防、能源和交通領(lǐng)域扮演著重要角色。作為通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成模塊，如何保障其安全可靠運行成為今后工作的主要需求，以期為我國電力事業(yè)建設(shè)助力。

1 電力通信設(shè)備電源系統(tǒng)組成

1.1 系統(tǒng)配置與系統(tǒng)供電方式

目前的通信電源系統(tǒng)包括交流供電系統(tǒng)、直流供電系統(tǒng)以及接地系統(tǒng)，不同的設(shè)備會因為不同的配置而產(chǎn)生差異。從整個電源系統(tǒng)的基本配置角度來看，如果常用線路電源出現(xiàn)中斷問題，會及時選擇供應(yīng)電源作為備用，以減少經(jīng)濟損失。與此同時，目前的通信交流電源系統(tǒng)室內(nèi)會配置相應(yīng)的降壓變電設(shè)備，而直流供電系統(tǒng)包含可以循環(huán)使用的蓄電池，這些設(shè)備共同構(gòu)成了接入網(wǎng)交流系統(tǒng)。供電系統(tǒng)輸出的低壓電源經(jīng)過整流后，提供給不同類型的通信設(shè)備。接地系統(tǒng)包括接地體、接地引入線以及垂直接地匯集線等。

從系統(tǒng)供電的方式來看，無論是集中供電方式，還是分散供電方式，在組成和要求上都保持接近。直流供電系統(tǒng)并不能獨立進行供電，如果需要整流器供電，必須要將交流電瓶提前置入電源，才能完成供電過程[1]。直流變換器在整個供電系統(tǒng)扮演了重要角色，可以將基礎(chǔ)電壓轉(zhuǎn)換為通信設(shè)備，然后根據(jù)數(shù)值要求進行充電或其他處理。

整流器可以給通信設(shè)備提供電力支持，也能給蓄電池進行供電。例如當(dāng)蓄電池通過局部放電產(chǎn)生了功率損失后，可以借助整流器進行補充。如果主電源被切斷，也可以通過電池對其他通信設(shè)備進行供電。電池長時間處于充電狀態(tài)，其電量相對充足。

公共接地母線包含多個部分內(nèi)容，使得各類設(shè)備的零電位點和地面之間的接觸更加穩(wěn)定，使用同一組接地體進行接地，可起到防雷保護的效果。假設(shè)人們使用電力系統(tǒng)，那么接地系統(tǒng)可以起到對應(yīng)的保護功能，例如過電壓產(chǎn)生過電流后，可以通過固定裝置將其導(dǎo)入到大地。

1.2 通信設(shè)備對電源系統(tǒng)的要求

通信設(shè)備的穩(wěn)定性和電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性密切相關(guān)，因此電源系統(tǒng)需要在技術(shù)和質(zhì)量等多個方面保持良好的功能。供電系統(tǒng)和通信設(shè)備之間的關(guān)系可以認為是一個整體和多個分項的關(guān)系，原因是一個工具系統(tǒng)可以同時滿足多個通信設(shè)備的供電需求，維持不間斷供電。每一種通信設(shè)備都有對應(yīng)的電壓變化范圍，在不超過電壓變化范圍的前提下，才能安全可靠地運行，否則過高的電壓會損壞通信設(shè)備，而過低電壓則會影響設(shè)備正常的使用功能。現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展使得各類移動通信設(shè)備在電源裝置方面的要求變得更加明確，通信設(shè)備容量持續(xù)增加后，電源系統(tǒng)的能耗控制問題也顯得至關(guān)重要。相關(guān)研究已經(jīng)證實，高頻開關(guān)電源相比于傳統(tǒng)的整流器更加具備能源節(jié)約特性。通信設(shè)備對電源系統(tǒng)的要求體現(xiàn)在多個方面，即輸入電壓變化范圍控制、直流輸出電壓范圍調(diào)節(jié)控制、頻率允許變動范圍控制、穩(wěn)壓精度、溫度系數(shù)、負載效應(yīng)、保護警告功能以及動態(tài)響應(yīng)功能等，這些參數(shù)共同組成了整個電源系統(tǒng)的技術(shù)要點，也影響著各類設(shè)備在使用過程中的能耗[2]。

2 電力通信設(shè)備電源新技術(shù)

通信電源技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于多個行業(yè)領(lǐng)域，關(guān)乎著通信網(wǎng)絡(luò)的生存和發(fā)展。隨著市場需求的多樣化，現(xiàn)階段的電源結(jié)構(gòu)也變得日趨復(fù)雜。目前該項技術(shù)不斷朝著節(jié)能環(huán)保和數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化管理的方向推進，同時借鑒發(fā)達國家的先進經(jīng)驗，以強化技術(shù)創(chuàng)新適應(yīng)市場的新需求。

2.1 功率簡化技術(shù)

功率簡化技術(shù)在電源結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)化配置工作已經(jīng)發(fā)展成熟，電源結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了綜合簡化，系統(tǒng)穩(wěn)定性較高。具體來看，各個模塊的集成度不僅得到了顯著增加，各類零部件在內(nèi)部元件方面也實現(xiàn)了系統(tǒng)優(yōu)化。與傳統(tǒng)的分立元件相比，新的功率集成簡化布局減少了分布電容和連線電阻，產(chǎn)品效率大幅提高，實現(xiàn)了有效的節(jié)能降耗。在未來的技術(shù)應(yīng)用方面，還會通過功率較正的方式進一步減少系統(tǒng)污染和電源故障，確保整個系統(tǒng)的正常運行[3]。

2.2 組網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)

組網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)本質(zhì)上是對各類電力通信設(shè)備的電源系統(tǒng)展開監(jiān)控，一旦通信電源出現(xiàn)故障，會直接引起系統(tǒng)癱瘓。該技術(shù)的本質(zhì)要求是進行集中組網(wǎng)監(jiān)控，并且將各類監(jiān)控點設(shè)置在對應(yīng)的電源設(shè)備中，能夠讓監(jiān)控系統(tǒng)完成持續(xù)和不間斷的監(jiān)測與巡檢，在系統(tǒng)發(fā)生問題時能盡快采取控制措施。除此之外，目前的組網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)在人機操作界面上非常簡單，界面清晰而完整，可以直接對分散的電源進行集中監(jiān)控讀取監(jiān)控數(shù)據(jù)，并自動儲存數(shù)據(jù)，以便在系統(tǒng)產(chǎn)生故障時直接報警通知技術(shù)人員進行維修和處理。綜合來看，目前的通信設(shè)備電源監(jiān)控一般采取自動化和集中式的管理方式，目的是對分散式的通信電源設(shè)備進行實時監(jiān)控，通過監(jiān)控單元和監(jiān)控中心的連接完成對應(yīng)的監(jiān)視要求。例如最為普遍的方式就是串口方式，不過這種方式存在一定的技術(shù)缺陷，就是當(dāng)監(jiān)控主機距離和被監(jiān)控電源之間相隔過遠時，可能會影響監(jiān)控的效果。為克服這一方面的技術(shù)弊端，現(xiàn)代企業(yè)通常采取Modem 模式。這種方式比傳統(tǒng)的串口管理方式更加先進，只需要在后臺連接2 臺主機，同時負責(zé)數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)接收，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常即可進行報警。

2.3 免維護蓄電池技術(shù)

免維護蓄電池技術(shù)指不需要對蓄電池進行額外的維護和保養(yǎng)。早期的開口電池在使用過程中會不斷出現(xiàn)蒸發(fā)反應(yīng)帶走水分，因此需要持續(xù)性補充水分。由于電池中會含有硫酸成分，一旦補充水分就會產(chǎn)生酸霧引起環(huán)境污染。目前的電池密封性普遍良好，不容易出現(xiàn)水分蒸發(fā)，加之電池本身的陰極吸收法技術(shù)可以避免生成大規(guī)模氣體，不需要添加蒸餾水，也不需要技術(shù)人員持續(xù)性進行監(jiān)控[4]。

2.4 整流器技術(shù)

在現(xiàn)有的電力通信設(shè)備電源中，高頻開關(guān)整流器的有效應(yīng)用將直接決定電源系統(tǒng)的整體運作質(zhì)量。高頻開關(guān)整流器的工作原理是工頻整流電路和高頻開關(guān)直流變換電路協(xié)調(diào)配合，因此該系統(tǒng)具有良好的源效應(yīng)。假如存在系統(tǒng)使用不當(dāng)或負載故障問題引起輸出短路，系統(tǒng)可以快速響應(yīng)，并提供穩(wěn)定的保護功能，例如熱插拔技術(shù)的使用使得開關(guān)整流器能夠即插即用，縮短平均維修間隔時間，讓系統(tǒng)的可維護性和可靠性得到顯著保障。除此之外，開關(guān)整流器還可以直接借助硬件處理系統(tǒng)的運行狀態(tài)，將系統(tǒng)的關(guān)鍵異常信息全部上報給監(jiān)控系統(tǒng)，使得監(jiān)控系統(tǒng)在調(diào)整接口開關(guān)后調(diào)節(jié)輸出電壓，而輔助電源可以給開關(guān)整流器內(nèi)部提供必要的能源支持[5]。

2.5 智能數(shù)字化控制技術(shù)

智能數(shù)字化控制技術(shù)可以優(yōu)化數(shù)據(jù)處理和通信功能，并且能夠完成自動儲存和自動遠程控制，實時監(jiān)測各類數(shù)據(jù)的運行狀態(tài)，在進行報警的同時診斷故障。現(xiàn)有的數(shù)字化控制模式不僅信號量少，且芯片成本低，比原有的通信電源控制更具有精準性特征。

3 電力通信設(shè)備電源配置

3.1 蓄電池組與整流設(shè)備

蓄電池本身作為直流電源的組成部分，在選配計算方面需要考慮容量和安裝使用地點等多個方面的影響因素。目前的單體電池容量在額定電容量中有對應(yīng)的參考方式，同時在通信設(shè)備允許的最低工作電壓下，蓄電池放電結(jié)束時的最大放電電流應(yīng)維持在合理的范圍內(nèi)。

在整流設(shè)備配置方面，整流器的選擇既要考慮到本身的性能和容量，還要從配置的角度分析直流供電系統(tǒng)的輸出電壓與電流。在滿足通信設(shè)備和其他負荷需求后，整流器的輸出電流還應(yīng)滿足電池在惡劣環(huán)境下的充足放電需要，因此輸出電流數(shù)據(jù)應(yīng)大于等于蓄電池的負荷電流。

3.2 直流供電系統(tǒng)與逆變器供電系統(tǒng)

直流供電系統(tǒng)由高頻開關(guān)整流器、直流配電屏和交流配電屏等設(shè)備共同組成。當(dāng)系統(tǒng)保持正常運行時，蓄電池組可以直接供電給用戶端，供電來源為直流配電屏，如果電池電壓達到浮充電壓閾值，則改用均衡電壓進行供電，充電結(jié)束后配電屏的工作電壓恢復(fù)至浮充電壓水平。

在逆變器供電系統(tǒng)方面，可以考慮設(shè)置相應(yīng)的逆變模塊來承擔(dān)所有的負荷，即便某一個逆變模塊出現(xiàn)故障，也可以采用熱拔插操作確保其他模塊不受影響，然后及時更換故障模塊。如果整個逆變系統(tǒng)需要維修，那么需要手動切換負載，借助緊急旁路單元轉(zhuǎn)換為旁路交流電源，并且逆變器在內(nèi)部可以直接斷開，保持不帶電的工作狀態(tài)，保障整個系統(tǒng)的安全性[6]。

3.3 電力線配置

電力線在配置方面要考慮截面和型號方面的內(nèi)容，在允許的電流范圍內(nèi)進行選擇。一般情況下，優(yōu)先選擇直流電力線，其使用過程中的發(fā)熱量較小，且使用壽命比交流電力線長。供電回路可以按照允許壓降法確定電力線的截面積，將直流供電系統(tǒng)允許壓降數(shù)值分配到降壓段上，計算導(dǎo)線的截面積數(shù)據(jù)。除此之外，將供電系統(tǒng)中的導(dǎo)線按照敷設(shè)方式和材質(zhì)的不同進行劃分，利用多變量函數(shù)的極值數(shù)據(jù)就可以得到全部導(dǎo)線金屬的壓降分配結(jié)果，從而選擇不同規(guī)格的導(dǎo)線。導(dǎo)線和電纜的截面越大，則電能損耗越大，再加上電路存在阻抗，負荷電流通過線路時所產(chǎn)生的電壓損耗也應(yīng)該計算在內(nèi)。

選擇導(dǎo)線的另一個參考依據(jù)就是導(dǎo)線本身的機械強度。機械強度對于配電系統(tǒng)來說，一般不需要進行額外計算，只需要按照最小允許截面進行檢驗即可。

在特殊情況下，導(dǎo)線會因自身阻抗和通電流發(fā)熱問題導(dǎo)致絕緣老化。對此需要對導(dǎo)線的溫升進行限制，使得導(dǎo)線和電纜在正常工作狀態(tài)下的負荷電流發(fā)熱溫度和正常運行時的最高溫度閾值保持匹配，不超過最大限制。在實際計算過程中，由于低壓電力線的負荷電流相對較大，可以按照發(fā)熱條件選擇截面來計算電壓損失和機械強度，再根據(jù)其他使用環(huán)境或輻射環(huán)境等外部因素確定修正技術(shù)和最終的負荷電流[7]。

3.4 防雷接地

防雷接地按照相應(yīng)的工程設(shè)計規(guī)范選擇聯(lián)合接地系統(tǒng)，各個階段的走線架之間保持電器聯(lián)通。配備好交流配電設(shè)備、直流配電設(shè)備以及開關(guān)電源設(shè)備后，直流配電單元的輸出端配置要與實際的工程量進行結(jié)合，確定防雷接地模塊。

4 結(jié) 論

結(jié)合通信設(shè)備對電源技術(shù)的應(yīng)用要求，在未來的工作中應(yīng)該綜合分析通信設(shè)備系統(tǒng)特性和可行性，根據(jù)實際的分析結(jié)果配置備用電源組件、電源系統(tǒng)、以及組網(wǎng)模式等，不斷提升技術(shù)水平，把控電力建設(shè)方向，不斷優(yōu)化通信電源系統(tǒng)配置，為通信電源技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展提供支持和幫助。