通信電源系統(tǒng)節(jié)能方案研究

石晶

【摘要】 通信電源是通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，如果通信電源質(zhì)量不高，將直接影響到通信系統(tǒng)的正常運(yùn)作，進(jìn)而威脅到人們的正常通信，因此，保障通信電源的正常運(yùn)作有著重要作用。本文主要對(duì)通信電源系統(tǒng)節(jié)能方案進(jìn)行分析，提出了一些建議。

【關(guān)鍵詞】 通信電源系統(tǒng) 節(jié)能 研究

隨著人們的通信需求越來(lái)越大，通信電源的節(jié)能問題逐漸凸顯，這不僅是社會(huì)發(fā)展的需要，也是企業(yè)進(jìn)步的需求。通信電源的節(jié)能進(jìn)程中存在著多種風(fēng)險(xiǎn)因素，這就要求相關(guān)技術(shù)人員準(zhǔn)確分析社會(huì)實(shí)際，從多方面促進(jìn)通信電源的節(jié)能，從而更好為人們服務(wù)。

一、通信電源的發(fā)展現(xiàn)狀分析

在實(shí)際生活中，通信電源較多，主要包括開關(guān)電源、線性電源、相控電源。在這些電源當(dāng)中，開關(guān)電源具有多種優(yōu)勢(shì)，包括效率高、可靠性高、體積小，方便設(shè)計(jì)等優(yōu)勢(shì)，所以其在通信行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，逐漸成為通信電源中的主體設(shè)備。開關(guān)電源租主導(dǎo)性地位的實(shí)現(xiàn)并非一蹴而就，從開關(guān)電源的發(fā)展歷程可以看出，多種技術(shù)的共同作用為開關(guān)電源的進(jìn)步奠定了基礎(chǔ)。開關(guān)電源的模塊化設(shè)計(jì)功能主要由均流技術(shù)實(shí)現(xiàn)，在這種技術(shù)的作用下，開關(guān)電源可以實(shí)現(xiàn)多模塊并聯(lián)，進(jìn)而組成大電流系統(tǒng)，可以較好提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。隨著開關(guān)路線不斷進(jìn)步，開關(guān)電源的頻率也得到了較大提高，模塊變化功率得到了一定增強(qiáng)，而且運(yùn)作效率不斷提高。在功率因數(shù)校正技術(shù)的作用下，開關(guān)電源的功率因素得到了有效提高，提升了環(huán)保價(jià)值。開關(guān)電源具有一定智能化，所以給技術(shù)人員的檢修以及維護(hù)工作帶來(lái)了便利。

隨著通信行業(yè)不斷進(jìn)步，各通信企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈，通信電源朝著理想化的方向發(fā)展，在成本、性能等方面都明顯優(yōu)于以往的通信電源。由于各種通信技術(shù)不斷進(jìn)步，而且電子元件也迅速發(fā)展，所以目前的通信電源與以往相比，更能滿足人們的通信需求。以往的通信電源體積較大、重量大，各方面性能都存在缺陷，而現(xiàn)代的通信電源不僅體積小、重量小，而且智能化水平、可靠性都較高。在實(shí)際生活中，通信電源的發(fā)展已經(jīng)到了一種瓶頸狀態(tài)，如果要促進(jìn)通信電源的再次發(fā)展，通信企業(yè)不僅要考慮到各種技術(shù)、工藝，而且還需著重考慮到節(jié)能降本，這樣既提高了通信電源的可靠性，而且增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，所以促進(jìn)通信電源系統(tǒng)的節(jié)能至關(guān)重要。

二、通信電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的節(jié)能

2.1在通信設(shè)備機(jī)房安裝開關(guān)電源

一般在對(duì)直流電源設(shè)備進(jìn)行安裝時(shí)，需滿足一定的面積需求，還需靠近負(fù)荷中心，所以技術(shù)人員可將開關(guān)電源在通信設(shè)備機(jī)房中進(jìn)行安裝。在通信設(shè)備機(jī)房中安裝開關(guān)電源較好靠近了負(fù)荷中心，減少了通信設(shè)備與直流配電屏之間的電纜長(zhǎng)度。這種安裝形式雖然對(duì)電池電纜長(zhǎng)度進(jìn)行了增加，但是在另一方面，由于電池處于浮充形式，電流較小，在這種情況下，通信設(shè)備與直流配電屏之間導(dǎo)線的發(fā)熱損耗會(huì)降低，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。這種安裝模式下不需設(shè)置電力室，雖然會(huì)導(dǎo)致開關(guān)電源呈現(xiàn)出分散狀態(tài)，但能夠提高機(jī)房的使用率，而且開關(guān)電源整流模塊一般屬于熱插拔方式，所以維護(hù)量較小。例如，在一棟7000m2的機(jī)房樓中，欲安裝一套1500A直流供電系統(tǒng)，設(shè)計(jì)方案主要將開關(guān)電源分別安裝在通信設(shè)備機(jī)房以及電力電池室中，對(duì)比兩組方案損耗情況。在實(shí)際情況中，電流浮充電流較小，所以一般不對(duì)電池電纜的發(fā)熱損耗進(jìn)行計(jì)算，主要將通信設(shè)備與開關(guān)電源之間的發(fā)熱損耗納入計(jì)算范圍內(nèi)，年發(fā)熱損耗公式具體如下：

Q=I2Rt

R=I/γS

在公式中，Q指的是發(fā)熱損耗，I指的是電流，一般通信設(shè)備與開關(guān)電源之間的電流按100A進(jìn)行計(jì)算。R指的是電纜電阻。t指的是電流經(jīng)過電纜時(shí)間，一年發(fā)熱量既為t=3.15*107s。γ指的是銅芯電纜電導(dǎo)率，由于通信機(jī)房一般采用銅芯電纜，所以可取值為57。因此，年電能損耗公式主要為

kWh=Q/（3.6*106）

根據(jù)兩種設(shè)計(jì)方案的計(jì)算情況來(lái)看，在通信機(jī)房?jī)?nèi)安裝開關(guān)電源有著多種優(yōu)勢(shì)，既降低了電能損耗，而且減少了電纜投資，從而更好達(dá)到節(jié)能降本的效果。

2.2使用高壓直流供電替代傳統(tǒng)UPS

在實(shí)際生活中，大多數(shù)服務(wù)器都采用UPS系統(tǒng)進(jìn)行供電，如圖1，顯示的是UPS供電原理圖。如圖2，顯示的是高壓直流供電原理圖，這種供電模式與UPS供電形式相比，減少了一個(gè)UPS設(shè)備直流-交流逆變環(huán)節(jié)，減少了一個(gè)服務(wù)器內(nèi)部交流-直流整流兩個(gè)環(huán)節(jié)，從而有效提高了供電系統(tǒng)運(yùn)作效率，而且供電系統(tǒng)的發(fā)熱損耗得到了降低，從而更好節(jié)約電能。

三、系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)中的節(jié)能

3.1實(shí)現(xiàn)變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

變壓器在運(yùn)作中會(huì)出現(xiàn)多種損耗，主要包括負(fù)載損耗以及空載損耗。在實(shí)際情況中，變壓器損耗情況會(huì)隨著外部環(huán)境發(fā)生變化，具有一定的復(fù)雜性。一般情況下，如果電壓、周波以及波形處于固定狀態(tài)，變壓器的空載損耗和負(fù)荷容量大小之間并沒有直接關(guān)系，負(fù)載損耗和負(fù)載率則成正比形式。變壓器有功損耗公式如下：

PT=P0+PKβ2

β=Sc/Sr

在公式中，P0指的是變壓器的空載有功損耗。PK指的是變壓器的空載有功損耗。PK指的是變壓器的滿足有功損耗。Sc指的是變壓器的計(jì)算負(fù)荷。Sr指的是變壓器的額定容量。β指的是變壓器負(fù)載率。在這種計(jì)算方式的作用下，SCB10系列變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的臨界負(fù)荷主要見表1。如果實(shí)際負(fù)荷值比表中“減少1臺(tái)運(yùn)行更經(jīng)濟(jì)的最大負(fù)荷”值小時(shí)，即可在輪換條件下將一臺(tái)變壓器進(jìn)行關(guān)閉，這樣不僅能降低整體損耗，還能提高變壓器運(yùn)作的可靠性以及使用壽命。

3.2對(duì)變壓器負(fù)載進(jìn)行合理的分配

當(dāng)技術(shù)人員對(duì)變壓器的容量以及臺(tái)數(shù)進(jìn)行明確后，必須根據(jù)實(shí)際情況對(duì)變壓器負(fù)載進(jìn)行合理分配，以更好降低電能損耗。在變壓器群方面，如果總荷載處于固定狀態(tài)，當(dāng)變壓器群符合一定的均衡條件時(shí)，總銅損則較小；如果變壓器群不符合一定的均衡條件，總銅損將較大。其中負(fù)載率在這兩種狀態(tài)下所產(chǎn)生的總銅損之差，屬于負(fù)載不均衡附加損耗。如果變壓器群各方面都處于一致狀態(tài)，如果每臺(tái)變壓器在負(fù)載率方面都相同，那么總銅率則較小，這種情況下無(wú)負(fù)載不均衡附加損耗。如果變壓器的復(fù)雜率不一致，就會(huì)導(dǎo)致負(fù)載率不均衡附加銅損。因此，對(duì)負(fù)載進(jìn)行合理調(diào)整，并對(duì)變壓器負(fù)載率進(jìn)行均衡是促進(jìn)通信電源節(jié)能的重要舉措。

3.3處理好低壓供電系統(tǒng)的諧波

通信局房?jī)?nèi)一般會(huì)存在多種非線性設(shè)備，進(jìn)而導(dǎo)致供電系統(tǒng)中形成多種諧波，不僅對(duì)供電系統(tǒng)的正常運(yùn)作造成重大影響，還會(huì)危害到其他設(shè)備，產(chǎn)生發(fā)熱造成電能浪費(fèi)。因此，技術(shù)人員需對(duì)供電系統(tǒng)的諧波問題進(jìn)行明確，并采取對(duì)應(yīng)措施進(jìn)行解決，以更好促進(jìn)通信電源的節(jié)能。

四、節(jié)能措施及效果案例

在開關(guān)電源整流模塊工作模式下節(jié)能效果測(cè)試過程中，某通信企業(yè)選取了10個(gè)具有一定差異性基站的耗電測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，可知基站每日大概減少耗電量為1.2KWh，較好實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降本?；驹陂e時(shí)直流負(fù)荷為91A，忙時(shí)直流負(fù)荷為112A；基站一共配置了兩組500AH蓄電池。如果基站開關(guān)電源直流輸出負(fù)荷比100A小，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)將兩個(gè)整流模塊進(jìn)行開啟，而其他模塊則呈休眠形式，從而降低了大概0.45A交流電流；基站開關(guān)休眠模式狀態(tài)下大致降低了2.1KWh耗電量。當(dāng)企業(yè)基站開關(guān)電源均采用新型方法進(jìn)行運(yùn)作時(shí)，全年則可減少耗電量277921KWh，節(jié)能效益較高。

結(jié)束語(yǔ)：在對(duì)通信電源系統(tǒng)的節(jié)能方案進(jìn)行研究時(shí)，技術(shù)人員必須從多方面進(jìn)行操作，主要可從通信電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及運(yùn)行過程中的維護(hù)著手，注重各種細(xì)節(jié)問題，這樣才能更好保障通信電源的高效運(yùn)作，達(dá)到節(jié)能目的。在實(shí)際情況中，通信電源的運(yùn)作過程會(huì)受到多種風(fēng)險(xiǎn)因素的影響，這就要求在節(jié)能設(shè)計(jì)中必須注重全面性，并對(duì)節(jié)能效果進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)，以確保其具有較高的可靠性和可行性，從而為人們的正常通信提供便利。

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