通信電源系統(tǒng)諧波治理與節(jié)能降耗分析

王啟凡+宋曉偉

摘 要：電力通信系統(tǒng)已經(jīng)廣泛的深入到我國(guó)社會(huì)生活中的各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，特別是計(jì)算機(jī)和移動(dòng)通訊方面，半導(dǎo)體元件和功率比較大的非線性負(fù)荷也被廣泛應(yīng)用，導(dǎo)致了整個(gè)電力通訊系統(tǒng)的壓力變大，出現(xiàn)了諧波，嚴(yán)重影響了電力系統(tǒng)的供電情況，治理通信電源系統(tǒng)諧波和節(jié)能降耗刻不容緩。

關(guān)鍵詞：通信電源系統(tǒng)；諧波治理；節(jié)能降耗

通信網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)與科技的進(jìn)步，但同時(shí)也消耗了大量的能源。未來(lái)社會(huì)，能源越來(lái)越少，對(duì)于通信行業(yè)而言，也不得不采用節(jié)能技術(shù)。本文就這一問(wèn)題進(jìn)行分析，以便能明確通信節(jié)能技術(shù)，確保通信網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)步與發(fā)展。

1通信電源系統(tǒng)諧波出現(xiàn)的原因

CPS、整流器、高頻開(kāi)關(guān)電源等非線性設(shè)備和一些變流裝置的使用，使通信電源系統(tǒng)的可靠性和安全性受到威脅，正常輸出的電流和電壓會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的畸變，正交波形的電流被改變，被傅立葉分解的波形，產(chǎn)生了基波分量和整數(shù)倍的諧波分量，基波分量就是正弦交流電能，整數(shù)倍分量就是影響通信電源系統(tǒng)正常運(yùn)行的諧波。

2通信電源系統(tǒng)諧波的影響范圍

2.1對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的影響

諧波的出現(xiàn)會(huì)加重變壓器漏磁、銅損、鐵損的現(xiàn)象，諧波會(huì)產(chǎn)生很大的噪聲，升高外線圈的電流，諧波也會(huì)增加對(duì)通信電源系統(tǒng)的危害，致使電網(wǎng)的運(yùn)行效率比較低，浪費(fèi)大量的電能，降低儀表的準(zhǔn)確度，導(dǎo)致各種開(kāi)關(guān)和機(jī)電保護(hù)器出現(xiàn)誤動(dòng)甚至拒動(dòng)的情況。

2.2對(duì)通信設(shè)備產(chǎn)生的影響

通信電源系統(tǒng)諧波的出現(xiàn)會(huì)產(chǎn)生巨大的電磁場(chǎng)，嚴(yán)重影響通信設(shè)備的質(zhì)量。

2.3對(duì)電容器產(chǎn)生的影響

電容器對(duì)大型電動(dòng)機(jī)和低壓電網(wǎng)會(huì)產(chǎn)生無(wú)功率補(bǔ)償和功率因數(shù)補(bǔ)償，一旦電容器遭到影響就會(huì)導(dǎo)致溫度過(guò)高，產(chǎn)生過(guò)電壓、過(guò)電流的現(xiàn)象，最后導(dǎo)致?lián)舸p壞的情況，主要是電流并聯(lián)諧振產(chǎn)生大量的電流造成的。

2.4對(duì)通信線路產(chǎn)生的影響

通信電源系統(tǒng)諧波會(huì)產(chǎn)生大量的噪聲，甚至?xí)斐赏ㄐ啪€路發(fā)生故障。

2.5對(duì)電力電容量產(chǎn)生的影響

通信電源系統(tǒng)諧波會(huì)讓電力電容器導(dǎo)致諧波共振，吸收電流，導(dǎo)致過(guò)量發(fā)熱，這主要是由于電力電容量具有阻抗以及阻抗和頻率成反比的特征造成的。

2.6對(duì)斷路器產(chǎn)生的影響

通信電源系統(tǒng)諧波含有較高的電流，會(huì)降低斷路器的開(kāi)段能力和熱元件的發(fā)熱電流，加大了短路器的配置。

2.7對(duì)繼電保護(hù)器產(chǎn)生的影響

通信電源系統(tǒng)保護(hù)了低壓到達(dá)進(jìn)線柜的電壓平衡，防止由于繼電保護(hù)器的變化而產(chǎn)生的誤動(dòng)甚至拒動(dòng)。

2.8對(duì)電源導(dǎo)線產(chǎn)生的影響

在通信電源系統(tǒng)中，由于高諧波頻率使導(dǎo)線的諧波電阻增加，諧波電流會(huì)降低線路發(fā)熱傳輸能力，增加線路的損耗程度。另外通信電源系統(tǒng)諧波還會(huì)造成局部放電，加速了電纜的老化，縮短了使用周期。

2.9對(duì)電表度產(chǎn)生的影響

通信電源系統(tǒng)諧波，對(duì)電度表的電壓和電流的波形都會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響，使工作的波形產(chǎn)生畸變，成為非正弦波形，這樣會(huì)使高頻次的諧波產(chǎn)生相互作用的附加力，會(huì)造成誤差，引起電度表計(jì)量的混亂。

2.10 對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的影響

通信電源系統(tǒng)諧波會(huì)加重發(fā)電機(jī)組的發(fā)熱程度，減少了發(fā)電機(jī)組容量的輸出。

3諧波治理的節(jié)能量認(rèn)定

3.1廣義上的諧波治理的節(jié)能量

廣義上來(lái)講，諧波治理的作用是提高電能質(zhì)量，企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量受電能質(zhì)量的影響，電能質(zhì)量越好，企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的次品率就越低，同時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊小，不會(huì)影響到電網(wǎng)上其他精密的用電設(shè)備的正常使用以及繼電保護(hù)設(shè)備的正常工作，正常通信。就效果上講，首先產(chǎn)品的次品率越低，因?yàn)樯a(chǎn)次品也是需要能耗的，所以就越節(jié)能；其次設(shè)備的使用壽命延長(zhǎng)，也是一種節(jié)能；第三在傳輸效率和通信效率上也可以產(chǎn)生節(jié)能量等等。但是這個(gè)過(guò)程中所節(jié)省的能源是無(wú)法估計(jì)的，所以我們一般不認(rèn)定廣義上的諧波治理節(jié)能效果的節(jié)能量。

3.2諧波治理改造項(xiàng)目的節(jié)能量認(rèn)定

現(xiàn)在有些做無(wú)功補(bǔ)償和諧波治理的公司會(huì)通過(guò)安裝電能表來(lái)計(jì)量改造之前跟之后的能耗數(shù)據(jù)來(lái)證明是否有節(jié)能的效果，因?yàn)橛绊懙囊蛩睾芏?，所以這個(gè)節(jié)能效果的確認(rèn)，主要還是靠企業(yè)跟節(jié)能改造服務(wù)公司自己去協(xié)商解決這個(gè)問(wèn)題的。但是通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)諧波改造項(xiàng)目中能取得節(jié)能量，并且達(dá)到財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)的標(biāo)準(zhǔn)的比較少，所以沒(méi)有評(píng)選過(guò)單獨(dú)的諧波治理的節(jié)能示范工程項(xiàng)目。

也有些節(jié)能改造服務(wù)公司是通過(guò)采用一系列的綜合措施來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能改造的，諧波治理只是其中的一環(huán)，還包括提高功率因數(shù)、大數(shù)據(jù)管理、自動(dòng)化管理、治理瞬流、浪涌沖擊、三相不平衡等等，其節(jié)能量的計(jì)算是整個(gè)改造工程的節(jié)能量，不是計(jì)算單獨(dú)的諧波治理取得的節(jié)能量。這種改造方式的節(jié)能量認(rèn)定還是要通過(guò)實(shí)地檢測(cè)，收集數(shù)據(jù)，最終由企業(yè)和節(jié)能改造服務(wù)公司一起確認(rèn)節(jié)能量，然后再由專家組來(lái)對(duì)節(jié)能量進(jìn)行判定。

4關(guān)于通信網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備節(jié)能的途徑

4.1通信電源系統(tǒng)的節(jié)能途徑

在電源上，由于多個(gè)設(shè)備均采用始終供電的方式，因此消耗了大量的電能。一方面，應(yīng)對(duì)技術(shù)的更新進(jìn)行研究，使得更多可以統(tǒng)一供電的設(shè)備出現(xiàn)。一方面要求安裝技術(shù)人員要具有專業(yè)性，在設(shè)備安裝上，要正確安裝防止其出現(xiàn)損壞，影響效率和能源消耗。將統(tǒng)一的供電方式改為分散供電方式，將供電距離降到最低，也就是要合理設(shè)置供電設(shè)備的位置以及線路的走向，節(jié)約設(shè)計(jì)和安裝成本，也可以降低能耗。在分散式供電過(guò)程中，只需要對(duì)主力機(jī)房供給交流電，一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，不影響其他系統(tǒng)工作，這樣可以有效的降低能耗。目前，我國(guó)在電源的使用上，采用了一種諧波治理技術(shù)，這一技術(shù)通過(guò)低諧波輸入和諧波失真的方式來(lái)降低干擾和負(fù)載，使用電設(shè)備的額定容量得以降低，確保電源使用效率的提高。

4.2關(guān)于移動(dòng)通信基站的能耗控制

我們?cè)趯?duì)通信網(wǎng)絡(luò)的能耗分析中發(fā)現(xiàn)，移動(dòng)通信基站的能耗消耗也較大，因此要對(duì)基站進(jìn)行分析。移動(dòng)基站主要是一種用于傳輸?shù)臒o(wú)線電臺(tái)，是目前網(wǎng)絡(luò)覆蓋的主設(shè)備。移動(dòng)基站在建設(shè)過(guò)程中就會(huì)消耗大量的資源，成本巨大。并且對(duì)于基站的設(shè)計(jì)而言，如果設(shè)計(jì)的合理性差，基站增多，則會(huì)導(dǎo)致大量的能源消耗。承建商對(duì)于基站的用戶群分析不明確，導(dǎo)致其建設(shè)不合理，并且基站的維護(hù)需要消耗大量的成本。相關(guān)專家試圖通過(guò)減小基站體積甚至改變基站的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然具有一定效果。在移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化的同時(shí)，寬帶化是節(jié)能的一大形式。但寬帶同樣會(huì)帶來(lái)其他的能耗，隨著科技的發(fā)展，基于人們的大量需求，基站的數(shù)量也越來(lái)越多。基站對(duì)于周邊的環(huán)境要求較高，除了溫度和濕度外，還需要保證其空氣潔凈度。我們從整體上提出三點(diǎn)基站的節(jié)能建議。第一，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保通信質(zhì)量。第二，盡量?jī)?yōu)化基站結(jié)構(gòu)，減少基站的數(shù)量。推廣更先進(jìn)的供電系統(tǒng)。第三，改變基站的結(jié)構(gòu)，并且對(duì)基站進(jìn)行長(zhǎng)期系統(tǒng)的維護(hù)?？傊?，只有做到以上三點(diǎn)，才能確?；镜倪\(yùn)行穩(wěn)定，控制器能耗的提高。無(wú)論是基站還是通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)用電設(shè)備，都會(huì)造成大量的能耗，應(yīng)引起相關(guān)人員重視，并采取更好的辦法來(lái)解決其能耗問(wèn)題。

總之，通信電源系統(tǒng)諧波對(duì)干擾通信系統(tǒng)信號(hào)的傳輸有很大的影響作用，對(duì)通訊設(shè)備會(huì)產(chǎn)生極大的危害作用，使得電力系統(tǒng)都處于諧波的影響之下，因此，對(duì)諧波進(jìn)行具體的分析并制定相應(yīng)的對(duì)策，促使通信系統(tǒng)科學(xué)有效的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫鵬博.通信電源系統(tǒng)的諧波分析與治理[D].天津大學(xué)，2012.

[2]羅文.論通信電源系統(tǒng)諧波治理與節(jié)能降耗[D].南京郵電大學(xué)，2012.

[3]支濟(jì)欣.通信電源系統(tǒng)諧波治理與節(jié)能降耗分析[J].綠色環(huán)保建材，2017，04：9.

[4]張炳華.通信局（站）電源系統(tǒng)節(jié)能降耗措施探討[J].通信電源技術(shù)，2008，06：46-49+78.

[5] 王蓓茜. 通信網(wǎng)絡(luò)能耗分析與節(jié)能技術(shù)應(yīng)用[J]. 中國(guó)新通信. 2015（01）endprint