通信電源系統(tǒng)設計及運行維護中節(jié)能研究

劉思伽

（安徽電信規(guī)劃設計有限責任公司，安徽 合肥 230000）

0 引 言

隨著我國電子信息技術的飛速發(fā)展，通信領域的維護技術和運行體系逐漸完善，采用科學、合理的技術手段對通信系統(tǒng)設計和運行維護進行優(yōu)化，同時加入節(jié)能減排的環(huán)保理念，有助于滿足新時代“雙碳”戰(zhàn)略的需求。設計信息通信電源系統(tǒng)方案的過程中，可以利用電源組合形式全面優(yōu)化信息通信系統(tǒng)的實際功能和應用，保障系統(tǒng)運轉的穩(wěn)定性。為了優(yōu)化通信電源節(jié)能效果，技術人員需要結合系統(tǒng)結構圖落實分析工作。信息通信系統(tǒng)運行過程中如果發(fā)生故障問題，將會阻礙設備通信系統(tǒng)的正常運行，技術人員在維護通信電源時需要根據(jù)具體的性能和型號等合理選擇節(jié)能技術，從而有效解決系統(tǒng)存在的問題。

在城市發(fā)展過程中，通過建立備用電源，可以保障通信電源節(jié)能效果。在制定通信電源備用方案時，需要優(yōu)化規(guī)范并設計電源備用方案，發(fā)生故障后可以利用備用蓄電池供應電力能源，保障通信電源系統(tǒng)運轉的高效性。在應用信息通信系統(tǒng)和電源設備時，由于我國通信電源主要利用交流電模式，將會增加電源波動性，因此在蓄電池設備使用過程中需要合理配置電源壓力適配器，穩(wěn)定通信電源。

1 通信電源系統(tǒng)的構成與應用現(xiàn)狀

在設計電源系統(tǒng)方案時，維護環(huán)節(jié)關系到通信系統(tǒng)運轉的安全性，分析通信電源系統(tǒng)內部構成，主要包括交流引入區(qū)域、直流分配區(qū)域以及監(jiān)控系統(tǒng)區(qū)域等。針對不同的設備和系統(tǒng)采取不同的措施，有利于及時處理故障問題。為了提高信息通信的穩(wěn)定性，需要完善通信電源系統(tǒng)備用電源，通過合理搭配備用電源，優(yōu)化設計蓄電池結構，維持系統(tǒng)運轉的穩(wěn)定性。

通信電源系統(tǒng)由電源設備、電源線路、不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）、監(jiān)控系統(tǒng)以及電壓保護器等組成。通信電源系統(tǒng)是通信系統(tǒng)運行的核心部分，如果通信電源設備發(fā)生故障，不僅會降低供電質量，引發(fā)通信系統(tǒng)的故障，而且還會造成較大的經濟損失和不良的社會影響。

目前我國通信電源系統(tǒng)的相關技術已經逐漸成熟，從通信電源系統(tǒng)正常運行情況來看，通信設備質量趨于穩(wěn)定，設備故障率也呈下降趨勢，為通信電源系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供有力保證，但是在節(jié)能減排方面依然存在著較多的問題。通信系統(tǒng)的設備能耗如圖1所示。

圖1 通信系統(tǒng)的設備能耗

在新舊設備的更新?lián)Q代中，各種UPS、變壓器、服務器等也是耗能的主體。為了實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展，通信企業(yè)不僅要從電源設計和性能上進行優(yōu)化，還要將節(jié)能降本作為工作重心，提高通信電源的可靠性和穩(wěn)定性，順應國家節(jié)能減排的要求[1-3]。

2 通信電源系統(tǒng)的節(jié)能

通信電源系統(tǒng)的節(jié)能主要包括3個方面，即通信電源系統(tǒng)設計的節(jié)能、通信電源設備的節(jié)能以及通信電源系統(tǒng)運行維護的節(jié)能。

2.1 通信電源系統(tǒng)設計的節(jié)能

通信電源設備是影響系統(tǒng)能耗的關鍵，設備配置不同，對應的設備能耗也存在較大差異。在電源系統(tǒng)設計環(huán)節(jié)，將電源設備的選擇作為核心，堅持科學、合理、穩(wěn)定性強、環(huán)保節(jié)能的原則，從設備選型著手降低電源能耗，實現(xiàn)節(jié)能減排。首先，在通信電源配電系統(tǒng)中應合理控制供電環(huán)節(jié)的增加，避免不必要的供電環(huán)節(jié)導致電能損耗。其次，設計人員應對電源導線進行合理的排放布置，縮短供電導線的長度或對導線的路由器進行優(yōu)化更換，以達到降低能耗的目的。如果遇到供電導線較長的情況，需要結合實際運行條件、保護配置等因素適當加大導線的直徑來控制電能損耗[4]。再次，設計人員還應結合通信單位的規(guī)劃和布局、設備機房的面積等多種因素，在保證供電可靠性和穩(wěn)定性的前提下選擇合理的電源供電方式，有效優(yōu)化通信電源系統(tǒng)的資源配置，避免非必要的線路重復穿插，將供電電源的節(jié)點位置布設在電源系統(tǒng)負荷中心附近，減少配電線的能耗。

除此之外，目前我國大部分通信電源設備均基于法拉第電磁感應原理運行，降低通信配電系統(tǒng)在運行中的電能損耗也是通信電源節(jié)能的重要途徑之一。在通信電源系統(tǒng)設計中，設計人員應對電容器的補償進行合理設計，從而提高通信系統(tǒng)的供電質量和供電效率。

2.2 通信電源設備的節(jié)能

2.2.1 開關電源

開關電源主要由電子元件和微型變壓器構成，其工作原理是220 V高壓交流電經由二極管變?yōu)楦邏褐绷麟姡ㄟ^控制電子開關器實現(xiàn)電路接通和斷電，進而完成通信電壓轉化與信號輸入的功能。開關電源體積小、效率高，相關設計人員應充分了解節(jié)能開關電源的損耗源，結合損耗源開展設計。開關電源的工作效率一般可以達到90%左右，通過進行節(jié)能優(yōu)化，則能進一步提升至95%左右。為了減少開關電源的變壓器損耗，針對開關管進行優(yōu)化，選擇電阻相對較小的開關元器件。同時設計人員還需借助建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術進行建模，針對開關電源不同的位置進行能耗分析，確定開關電源安裝的合理位置，以達到節(jié)能環(huán)保的要求。特別注意的是，在整個開關電源安裝設計中，還需要考慮到后期保養(yǎng)維護的便捷性[5]。

2.2.2 UPS

在現(xiàn)代科技發(fā)展的帶動下，各種高新技術為傳統(tǒng)通信電源領域注入了新的動力，不僅能夠有效解決通信電源系統(tǒng)UPS電量供給的問題，同時還能在通信電源系統(tǒng)和運行載荷方面進行優(yōu)化和升級，實現(xiàn)節(jié)能減排。智能的充電、放電設計可以有效調節(jié)UPS系統(tǒng)的用電峰值，同時還能在電量需求較少的情況下合理減少電能的供給量，實現(xiàn)對電源系統(tǒng)的有效管理控制。

2.2.3 蓄電池

蓄電池對環(huán)境溫度要求相對較高，是目前通信系統(tǒng)節(jié)能的重點處理對象。通信機房的溫度過高或過低會導致蓄電池的電流激增或驟降，使電池快速失水，不僅影響蓄電池供電的穩(wěn)定性和安全性，而且還影響其使用壽命，增加使用成本。在通信電源系統(tǒng)中合理使用耐高溫閥控密封式鉛酸蓄電池和磷酸鐵鋰電池，可以保證其在-40～80 ℃的環(huán)境下正常工作。耐高溫閥控密封式鉛酸蓄電池耐高溫性強，深度放電次數(shù)高達1 800次，適用于高溫或停電頻繁的基站。磷酸鐵鋰電池體積小、使用壽命長，但相對使用成本較高。除此之外，常規(guī)的蓄電池可以結合蓄電池恒溫箱和蓄電池地埋箱一起使用，延長其使用壽命，并且可以起到防盜、防塵的作用。在通信系統(tǒng)中，結合多種因素合理使用蓄電池，可以有效降低成本、減少能耗。

2.2.4 變壓器

相對其他設備配件，變壓器運行產生的能耗較大。為了減少變壓器在通信電源運行中的能耗，相關設計人員應根據(jù)通信系統(tǒng)設備的運行模式選擇合適的通信電源變壓器運行節(jié)能方案，結合變壓器在實際運行中的能量損耗情況進行研究分析，科學合理地設置通信電源變壓器的啟動和停止時間，從而減少變壓器運行中的能量損耗。近年來，通信市場出現(xiàn)了智能變壓器，已逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)變壓器。智能變壓器在傳統(tǒng)變壓器的基礎上進行了改造和升級，通過添加智能芯片使變壓器運行達到一體化和自動化，符合通信系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保要求。變壓器在投入通信系統(tǒng)運行后，負載值在60%～70%額定容量下的損耗最小，運行的費用最低。此外，合理分配通信電源系統(tǒng)變壓器的荷載也是減少運行能耗的有效途徑之一。在2個或2個以上的變壓器運行中，隨著電容量的變化，其荷載分配也存在差異。如果分配不合理，超額荷載運行損耗加大，超輕荷載導致無功損耗加大?；诖耍谕ㄐ烹娫聪到y(tǒng)節(jié)能中，還需要關注變壓器荷載的合理分配，從而取得良好的節(jié)能效果。

2.2.5 補償電容器

補償電容器設備是電網中常用的無功功率補償設備，其主要作用是有效減少電網中的無功損耗，進而提高電功率利用率。通信電源設備正常運行時會產生大量的無功功率，通過增設補償電容器設備，可以有效保證通信線路電壓的穩(wěn)定性，同時提高通信電源的傳輸效率，減少能耗。在進行通信電源設計時，相關設計人員應優(yōu)先選擇自身運行能耗低的電源設備。

3 通信電源系統(tǒng)運行維護的節(jié)能

目前，對于電源系統(tǒng)運行維護節(jié)能影響較大的因素是無功功率補償和系統(tǒng)的諧波處理。通過無功功率補償可以有效提升供電設備利用率，實現(xiàn)更多有效負荷的應用，節(jié)約資源、降低成本。此外，可以提高電能傳輸?shù)男?，根?jù)輸電功率的變化保證供電電壓的穩(wěn)定性，同時有效減少設備能耗。根據(jù)供電電流的大小有效提高供電的質量，不但能夠減少通信電源線路的電壓能耗，還能保證線路的安全。通過對諧波電流進行有效處理，可以減少其帶來的電能損耗，達到節(jié)能的效果。針對通信電源系統(tǒng)的諧波處理，行之有效的方法是在諧波的源頭放置諧波處理器進行諧波動態(tài)過濾，從而減少下游線路的電能損耗，提升節(jié)能效果。

在日常的通信系統(tǒng)運行維護中，要做好電源設備的采購管理，確保電源設備可以做到持續(xù)供應，大大提高通信系統(tǒng)的電力運行效率。在運行維護階段進行電源設備采購時，相關人員需要考慮設備自身可靠性、自護功能、運行節(jié)能以及性價比等多種因素，確保選擇的電源設備符合國家相關質量標準的要求，同時還要考慮設備的售后維護等。

4 結 論

隨著信息時代的快速發(fā)展，通信電源系統(tǒng)將會更節(jié)能、更環(huán)保。在通信電源系統(tǒng)的設計和運行維護方面，相關工作人員需要利用先進的科學技術和設計理念，以通信系統(tǒng)的節(jié)能減排為出發(fā)點，結合實際運行體系有效控制電能消耗，從而推動通信行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。