關(guān)于油田通信機房供電模式的探討

王巖波

摘要：隨著油田信息化的快速建設(shè)與發(fā)展，油田通信機房的規(guī)模越來越龐大，設(shè)備越來越復(fù)雜，用電安全以及節(jié)能問題日益凸顯，傳統(tǒng)的UPS供電模式引發(fā)的問題越來越多。論文主要探討通信機房中的供電模式，從而對比不同供電模式的優(yōu)缺點，為下一步更新供電模式提供可靠的研究基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：通信機房;UPS供電;供電模式

1.UPS供電模式

傳統(tǒng)UPS供電模式主要是采取具有容錯機制的冗余配置對通信機房進(jìn)行供電。一般傳統(tǒng)UPS供電后備電源設(shè)置為儲蓄電池及后備發(fā)電機。傳統(tǒng)UPS工作過程主要是當(dāng)市電正常接入時，UPS通過整流器以及逆變器處理后為負(fù)載提供高質(zhì)量交流電源，在進(jìn)行整流逆變過程中又對后備電源做功充電。當(dāng)市電中斷時，UPS蓄電池充當(dāng)電源進(jìn)行整流及逆變，從而持續(xù)為負(fù)載提供較高質(zhì)量的交流電源。保障通信機房各類設(shè)備繼續(xù)運轉(zhuǎn)。如果出現(xiàn)較長時間的市電停電時，儲蓄電池能源耗盡，備用發(fā)電機開始運作，一方面繼續(xù)對儲蓄電池充電，一方面繼續(xù)保障供電。

2.低壓直流供電模式

有關(guān)低壓直流供電系統(tǒng)，目前普遍采用的就是48V低壓直流供電系統(tǒng)。通過功率因數(shù)矯正器、DC/DC變換器與48V母線連接，再通過DC/DC變換器、電壓調(diào)節(jié)模塊供電。48V電源系統(tǒng)中有蓄電池作為濾波器避免了外界的干擾，避免了交流市電電源中存在的高頻開關(guān)操作電壓、瞬態(tài)過電壓變化、雷電過電壓和諧波等對通信的干擾。然而系統(tǒng)需要較粗的負(fù)載配電線，占地面積大，成本高。

3.高壓直流供電模式

高壓直流系統(tǒng)是一種新型的直流不間斷供電系統(tǒng)。這種供電系統(tǒng)在電力設(shè)備中應(yīng)用非常廣泛，在通信領(lǐng)域、計算機領(lǐng)域以及專業(yè)的醫(yī)療設(shè)備的數(shù)據(jù)機房中也得以應(yīng)用，是各類數(shù)據(jù)交換機、服務(wù)器以及計算機系統(tǒng)等的備用電源。電源信號的輸入主要分為四個模塊，分別為輸入濾波、工頻整流、DC/DC轉(zhuǎn)換、LC高頻濾波，AC信號通過輸入濾波端被輸入，經(jīng)過以上模塊環(huán)節(jié)，從LC高頻濾波端實現(xiàn)DC的輸出。

4.通信機房高壓直流供電技術(shù)的節(jié)能性研究

高壓直流供電技術(shù)具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢，在目前的應(yīng)用過程中應(yīng)當(dāng)加大對其的研究與推廣應(yīng)用，中國移動與中國電信等通信公司一直致力于高壓直流供電技術(shù)的開發(fā)、推廣與應(yīng)用，具有較高的經(jīng)濟可行性。

4.1目前通信機房后端設(shè)備的改造技術(shù)

在現(xiàn)網(wǎng)機房中運用高壓直流供電技術(shù)要求充分分析出通信機房的后端設(shè)備，并在此基礎(chǔ)上對其進(jìn)行一定的改造。在目前的運行體系中多數(shù)后端設(shè)備中的內(nèi)部電源采用的是功率因數(shù)補償器、整流器等獨立開關(guān)的電源模塊，在供電過程中以此對外圍中心、服務(wù)器、照明、計算中心與空調(diào)冷卻設(shè)備提供電能。電源開關(guān)中的核心組成部分是交流-直流變換，在設(shè)備使用中電源開關(guān)的前端位置中輸入200-400V直流與交流220V供電設(shè)備，以此電源設(shè)備能夠正常開展工作，目前運行方式中高壓直流供電系統(tǒng)在現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備的運行方式中具有不同的組成體系。在運用過程中包括電源內(nèi)部改造為全波整流的設(shè)備，電源內(nèi)部為半波整流的設(shè)備，具有輸入頻率檢測的設(shè)備，具有啟動過壓保護(hù)的設(shè)備，交流變壓器輸入中的純交流設(shè)備，在運用過程中應(yīng)當(dāng)對這些設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，最終達(dá)到良好的節(jié)能效果。

4.2將電源內(nèi)部改造為全波整流的設(shè)備

目前通信公司設(shè)備中的后端設(shè)備電源內(nèi)部一般為全波整流，采用的連接方式是運用二極管的導(dǎo)通與關(guān)斷設(shè)備，把現(xiàn)網(wǎng)聯(lián)系中的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?。如此在接入電源為高壓直流電的情況下，不管電路設(shè)施中處于正極或者負(fù)極，都能夠?qū)崿F(xiàn)電路的導(dǎo)通。由此能夠看到在通信設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)處于全波整流中200V交流現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備的情況下，即使不對其進(jìn)行改造，也能夠?qū)崿F(xiàn)直接運用高壓直流進(jìn)行供電。

4.3針對電源內(nèi)部為半波整流的設(shè)備

目前在現(xiàn)網(wǎng)操作中能夠看到，部分電源內(nèi)部結(jié)構(gòu)為半波整流中的后端設(shè)備，如果對其采用交流電供電方式，那么在交流正半波電路導(dǎo)通的情況下，能夠在電路運行過程中實現(xiàn)半波整流。

由此這類后端設(shè)備在對其進(jìn)行改造處理過程中，可以直接運用高壓直流供電方式，嚴(yán)格按照正極與負(fù)極的順序接入其中，同時在正常接入狀態(tài)下難以正常工作，同時在需要輸入高壓直流電源過程中應(yīng)當(dāng)將正極與負(fù)極進(jìn)行互換，以此實現(xiàn)設(shè)備的正常工作。

4.4具有輸入頻率檢測的設(shè)備

在現(xiàn)網(wǎng)交流供電設(shè)備啟動過程中需要對設(shè)備的運行情況進(jìn)行檢測，檢查設(shè)備的頻率運行情況，要求其處于50-60Hz之間，選用高壓直流供電方式中，應(yīng)當(dāng)有效使用直流脈沖發(fā)射器，同時有效模擬50Hz頻率的脈沖波，同時在設(shè)備成功啟動之后，將脈沖發(fā)射器斷開。

4.5具有啟動過壓保護(hù)的設(shè)備

目前在現(xiàn)網(wǎng)操作過程中部分交流供電設(shè)備開啟了啟動過壓保護(hù)功能，在運行過程中如果需要運用高壓直流供電方式，需要設(shè)置更多數(shù)量的降壓變壓器，在設(shè)備的運行過程中把高壓直流電的壓力值控制在合理的范圍之內(nèi)，使其能夠符合電壓啟動中的壓力值需要。

4.6模塊維護(hù)性高

采用高壓直流技術(shù)相較于UPS供電模式具有一定的可操作性，高壓直流技術(shù)一般采用整流模塊配制，可以根據(jù)模塊進(jìn)行維護(hù)且模塊之間能做到安全不間斷銜接，并且能夠針對模塊進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控單元控制單元互不影響，為維修提供便利。而UPS供電技術(shù)一般是一體化模式并且并機數(shù)量很有限，這樣后期的維護(hù)維修就比較困難。高壓直流的配置擴容就相對方便，在發(fā)生故障只需要通過熱插拔更換故障模塊，簡單快捷的解決系統(tǒng)問題，保障系統(tǒng)運行正常。

4.7管理智能化

240V高壓直流電源系統(tǒng)在實際操作中與傳統(tǒng)的48V直流電源系統(tǒng)相比具有一致性，不僅在電池管理方面，還是在電池智能化管理方面，都有相似性。也就是說，這兩種電源都有以科技手段為依托的智能化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)電能集中智能管理。電能被集中管理之后，電池的使用壽命被延長。

4.8安全性高

高壓直流供電系統(tǒng)采用正負(fù)極輸出浮地方式，因其整流模塊輸出安規(guī)電容，其實際高壓直流系統(tǒng)正負(fù)極到大地的電壓基本在135V左右，電擊危害程度相當(dāng)于工頻交流的40%。在工作人員日常工作中，勞保上崗其誤碰到任何一根母排是不會受到過多的影響。且高壓直流電源系統(tǒng)對分路輸出和母線絕緣狀況進(jìn)行實時監(jiān)控，進(jìn)一步預(yù)防電擊傷事故的發(fā)生，其安全性能較其他供電模式明顯提高。

4.9能效性高

高壓直流供電模式在供電過程中直接省去逆變環(huán)節(jié)，通過直接變流使得電源供電效率能達(dá)到90%以上。而使用傳統(tǒng)的UPS供電模式其效率基本維持在70%。在高壓直流供電中選取N+1供電配制，更具供電負(fù)載進(jìn)行整流模塊適配，從而使得高壓直流供電過程中能一直處于一個較高的負(fù)載率。供電模塊數(shù)可以根據(jù)負(fù)載實際需求進(jìn)行調(diào)整，因此在機房整體使用生命周期中可實現(xiàn)較高效率。

結(jié)語

傳統(tǒng)供電方式都以UPS和油機為主，對相位、相序、頻率的同步要求很高，這是通信機房供電中常見故障頻發(fā)點。采用高壓直流供電方式將不存在相位、頻率不同的考慮，在根據(jù)其模塊設(shè)計的優(yōu)勢，從根本上解決了系統(tǒng)穩(wěn)定性及可靠性的問題，為通信機房正常穩(wěn)定運行提供必要保障。

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