通信電源系統(tǒng)設計及運行維護中的節(jié)能策略分析

羅 彬

（鐵塔能源有限公司 湖南省分公司，湖南 長沙 410000）

0 引 言

隨著現(xiàn)代化電子信息技術的發(fā)展，通信系統(tǒng)實現(xiàn)了運轉結構體系和技術水平的大幅度提升，相關行業(yè)的技術人員需要應用科學的技術手段，推動通信系統(tǒng)的正常運行。在云計算技術、移動互聯(lián)網技術蓬勃發(fā)展的背景下，我國通信網絡能耗總量一直居高不下，通信能耗總量也在快速增長，每年的電能消耗量巨大，節(jié)能減排的壓力較大，難度也前所未有。目前，我國高度重視節(jié)能減排，通信領域的技能工作者需要從電源系統(tǒng)出發(fā)，設計節(jié)能方案，讓通信行業(yè)朝著節(jié)能化、現(xiàn)代化的方向發(fā)展。

1 通信電源系統(tǒng)內容概述

1.1 特 點

通信電源系統(tǒng)又被稱為通信供電系統(tǒng)，能夠為電信設備提供交直流電，在通信系統(tǒng)中具有十分重要的地位。電源系統(tǒng)的運行質量直接關系到通信系統(tǒng)的運行，如果通信電源系統(tǒng)發(fā)生故障，整個通信系統(tǒng)就會癱瘓，只有不斷提升其安全性、穩(wěn)定性以及可靠性，才能充分發(fā)揮各類通信設備的作用，同時發(fā)揮現(xiàn)代通信技術的實際價值。

集成、高效、穩(wěn)定是通信電源系統(tǒng)的主要特點，隨著我國現(xiàn)代通信技術的發(fā)展，通信電源系統(tǒng)的集成性越來越高，系統(tǒng)構造和機械設備都在朝著小型化的方向發(fā)展，占地面積不斷縮小，應用成本也有所降低。在穩(wěn)定性方面，通信電源系統(tǒng)能夠保證穩(wěn)定供電，一旦發(fā)生供電故障，就會自動切換備用電源，從根本上杜絕斷電現(xiàn)象發(fā)生。

1.2 構成以及功能

通信電源系統(tǒng)結構及功能如圖1所示。

圖1 通信電源系統(tǒng)結構及功能

（1）交流供電系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括交流供電線路、低壓交流配電柜、不間斷電源（Uninterruptible Power System，UPS）等，系統(tǒng)中的每個設備都有重要的功能。交流供電系統(tǒng)的主用電源為市電，其中大中型電信局采用的是10 kV高壓市電，進而運用電力變壓器，將其轉化為380 V/220 V低壓電，輸送到低壓配電柜中。低壓交流配電柜的作用是實時檢測電壓和電流，在市電發(fā)生中斷后自動啟動發(fā)電機組，工作人員還可以對其進行手動切換，為通信系統(tǒng)提供穩(wěn)定的交流電。

（2）直流供電系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含了蓄電池和整流器等部分，其中蓄電池可以作為備用電源，在市電中斷時為通信系統(tǒng)供電。蓄電池在平時處于充電狀態(tài)，可以在市電短時間中斷時發(fā)揮作用，但如果市電中斷時間較長，就要應用發(fā)電機組進行供電[1,2]。

（3）接地系統(tǒng)。接地系統(tǒng)利用大地完成供電回路，可以防止地緣不良，延長通信設備的使用壽命，提高電壓的穩(wěn)定性。一方面可以保護設備安全，另一方面可以保證工作人員的人身安全。

2 通信電源系統(tǒng)設計中的節(jié)能分析

2.1 充電、放電智能控制設計分析

為了貫徹落實節(jié)能減排的基本要求，全面降低通信電源系統(tǒng)的能耗，技術人員首先要從系統(tǒng)設計上入手，在系統(tǒng)設計中融合節(jié)能理念，降低電源系統(tǒng)的能耗。通過引入智能控制設備，通信電源的充電和放電能夠更加高效、安全。首先，技術人員可以引入在線智能蓄電池充放電設備，利用UPS遠程放電裝置實現(xiàn)智能控制，采取按容量放電、定時放電的方法，利用個人計算機（Personal Computer，PC）客戶端實時監(jiān)測電池的放電現(xiàn)象，達到節(jié)能的效果。智能設備可以實時監(jiān)測蓄電池容量，對剩余的電池容量進行科學分析，進而控制電壓，調節(jié)充電時間與電流。在實際操作中，如果充電電壓過高，智能控制設備就能發(fā)出警報，技術人員可以及時進行處理，對電池進行維護?？偠灾?，智能控制設備能夠避免過度充電或者過度放電，最大程度地降低電池安全隱患，有效節(jié)約電能，減少成本投入。

2.2 設備配置設計中的節(jié)能分析

在通信電源系統(tǒng)設計的節(jié)能措施中，設備配置非常關鍵，不同的設備選型方案會直接影響到通信電源系統(tǒng)的節(jié)能性。設備節(jié)能是節(jié)能方案設計的重點，技術人員需要選擇高效、節(jié)能的設備，降低設備能耗，提高系統(tǒng)運行效果。在變壓器的選擇上，技術人員需要綜合考慮變壓器的電能損耗與運行噪音，提高變壓器型號的科學性和適應性。目前，很多通信電源系統(tǒng)全部使用容量大于1 600 kVA的變壓器，這種變壓器在長期使用中容易出現(xiàn)較高的電能損耗，因此需要結合實際情況進行調節(jié)。

2.3 開關電源設計中的節(jié)能分析

為全面加強節(jié)能減排，通信電源系統(tǒng)需要在開關設計中引入節(jié)能理念，降低系統(tǒng)的電能損耗，這樣不但能夠節(jié)約能源，還能減輕通信電源系統(tǒng)的發(fā)熱問題。工作人員可以將開關電源安裝在通信設備的機房中，使開關電源靠近負荷中心，降低電能損耗，同時為后期的維修提供方便。另外，將開關電源安裝在通信機房中有效減少直流配電屏和通信設備之間的導線損耗，進一步提升節(jié)能效果。

3 通信電源系統(tǒng)運行維護中的節(jié)能措施

3.1 控制電源系統(tǒng)運行

在系統(tǒng)運行維護中，工作人員需要采取有效的節(jié)能措施，控制好電源系統(tǒng)的運行，有效降低電源系統(tǒng)運行中產生的電能浪費。通信站中通常包含了很多非線性設備，如高頻開關電源、大功率UPS等，這些設備會使供電系統(tǒng)中產生諧波。諧波會影響通信系統(tǒng)的供電質量，危害線網運行，引發(fā)噪聲，對周圍的通信系統(tǒng)造成干擾。另外，諧波電流還會造成變壓器損耗，使元器件發(fā)熱，加速絕緣介質老化，縮短變壓器的使用壽命，造成電能浪費。針對這種情況，技術人員首先需要明確諧波的產生原因，然后對諧波進行處理，從根本上減輕電能損耗。

在具體的處理措施上，工作人員可以應用濾波器。濾波器擁有穩(wěn)定的濾波能力，能夠允許有用信號的電流通過，減少有用信號的衰減，降低無用信號對有用信號的干擾。通常情況下，濾波器有兩個端口，分別用于輸入和輸出信號，減少諧波的影響。在實踐中，技術人員可以在開關電源、UPS電源的輸入和輸出位置安裝濾波器，對諧波進行治理，這種方法通常用于設備較少的供電系統(tǒng)中。針對大型綜合樞紐，諧波治理可以采用集中治理的方法，將諧波控制在一定范圍內，最大程度地降低諧波影響，同時減少維護成本。

為加強對電源系統(tǒng)的合理控制，技術人員需要科學使用濾波器，發(fā)揮不同種類濾波器的作用。無源濾波器是一種機械濾波器，有源濾波器是一種電子濾波器，主要應用于小電流中，工作人員需要選擇好濾波器的類型，搭配好兩種濾波器，讓濾波器全面接收諧波信號，然后分離諧波結構，達到最佳的濾波效果[3-5]。

3.2 變壓器的經濟運行

在通信電源系統(tǒng)的運行中，變壓器具有十分重要的作用，它能夠對電壓和電能進行轉換，簡言之，變壓器的功能就是轉變電壓。為加強通信電源系統(tǒng)的節(jié)能效果，技術人員需要提高變壓器運行過程中的經濟性，提高運行質量，最大程度地降低變壓器能耗。首先，選擇節(jié)能型的變壓器，結合通信電源系統(tǒng)科學設計變壓器的運行方式，優(yōu)化電網的補償設置，安排好變壓器的補償容量。另外，技術人員可以結合變壓器的臨界荷載選擇恰當?shù)墓?jié)能方案，控制好通信系統(tǒng)中變壓器的開啟和停止時間，達到高效、節(jié)能的運行效果，進一步提高變壓器工作的穩(wěn)定性[6-8]。

目前，通信領域已經有了新型的節(jié)能變壓器，采用智能芯片能夠對現(xiàn)有的技術進行升級，滿足通信系統(tǒng)的節(jié)能需求。此外，為進一步提高變壓器的節(jié)能效果，技術人員還可以引入自動電壓調節(jié)器，加強對供配電系統(tǒng)中電壓值的監(jiān)測，全面提高供配電系統(tǒng)的電能質量，確保供配電系統(tǒng)實現(xiàn)高效運行，增強節(jié)能降耗的效果。電力變壓器經濟運行自動投切裝置（見圖2）就是一種新型的節(jié)能設備，包含了電流信號檢測電路、電流信號判斷處理電路、延時電路、變壓器投入合閘電路以及變壓器退出分閘電路幾個部分，能夠按照設定值完成自動投切，可以應用于子母變壓器運行、變壓器并列運行中，降低電網運行損耗。

圖2 電力變壓器經濟運行自動投切裝置

3.3 調整變壓器的負載

為進一步提高通信電源系統(tǒng)的節(jié)能效果，變壓器負載的調節(jié)非常重要，工作人員需要對變壓器的負載進行合理分配，通過這種方式對整個通信電源系統(tǒng)進行維護，全面提高節(jié)能效果。變壓器是按額定容量設計的，67%是變壓器經濟運行的平衡點，一旦變壓器的負荷超過了額定容量，損耗就會大幅度上升，輸出的電壓也會降低，其壽命將受到嚴重影響，并且機器容易出現(xiàn)過熱、燒毀等問題。因此，工作人員需要科學、合理地設置變壓器負載，讓變壓器的負載保持在一定范圍內，防止出現(xiàn)高耗能的問題，這樣才能對通信電源系統(tǒng)起到保障作用。在通信電源系統(tǒng)的維護過程中，技術人員需要明確整個系統(tǒng)中變壓器的數(shù)量，記錄其型號和功率，把握好變壓器的運行參數(shù)，科學計算每一個變壓器需要承擔的負荷，用數(shù)據來衡量變壓器的運行效果，提高系統(tǒng)運行的效率[9,10]。

4 結 論

針對通信電源系統(tǒng)，工作人員需要高度重視節(jié)能方案的設計，調整系統(tǒng)能耗，優(yōu)化維護方案，運用先進的科學技術來提高系統(tǒng)運行效率，降低能耗比例。在系統(tǒng)設計中，工作人員需要完成設備配置設計、充電和放電智能控制設計以及開關電源設計，在設計方面降低系統(tǒng)能耗，考慮以往存在的高能耗因素，從源頭上解決問題。此外，后期的系統(tǒng)維護過程中，工作人員需要全方位控制電源系統(tǒng)的運行水平，合理分配變壓器負載，提高變壓器運行的經濟性和適應性，將節(jié)能減排作為最終目標，降低設備能耗和系統(tǒng)運行能耗，減少通信電源系統(tǒng)的運轉成本。