新時期通信電源技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

曹亞輝，馬 魁，周玉猛

（中兵通信科技股份有限公司，湖北 武漢 430200）

0 引 言

通信電源是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的重要組成部分之一，為通信設(shè)備提供交流、直流電流，為通信網(wǎng)絡(luò)提供了基礎(chǔ)的能量保證。因此，通信電源質(zhì)量對保障通信網(wǎng)絡(luò)各方面的性能穩(wěn)定有著重要意義。

1 通信電源技術(shù)的應(yīng)用

1.1 整流器技術(shù)的應(yīng)用

通信整流器是將市電交流電轉(zhuǎn)化成直流電，為通信設(shè)備的運轉(zhuǎn)提供穩(wěn)定的供電。傳統(tǒng)的整流器因為體積較大，所以維修時所耗費的人力、物力也較多。此外，傳統(tǒng)的整流器在工作的過程中會產(chǎn)生熱輻射和噪聲，且供電性能還不能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，對應(yīng)用周圍的環(huán)境也會造成一定的污染[1]。隨著科技的發(fā)展，整流器也順應(yīng)時代的潮流進(jìn)行改革和優(yōu)化，現(xiàn)在的整流器體積更小、重量更輕，能夠在頻繁應(yīng)用的環(huán)境下高效率地將交流電流轉(zhuǎn)化成為直流電，其供電的穩(wěn)定性較強(qiáng)，保障了通信設(shè)備供電的安全性。

1.2 串聯(lián)諧振技術(shù)的應(yīng)用

串聯(lián)諧振技術(shù)是最新的通信電源技術(shù)之一，這項技術(shù)能夠保障供電使用的效率和通信的穩(wěn)定性。串聯(lián)諧振技術(shù)對于通信環(huán)境沒有要求，其優(yōu)點不言而喻。在應(yīng)用串聯(lián)諧振技術(shù)時，散發(fā)的磁場能量能和電場能力相互補(bǔ)充并形成較好的循環(huán)，保持了全電路磁場能量綜合不變，促進(jìn)了整個供電系統(tǒng)穩(wěn)定運行。應(yīng)用串聯(lián)技術(shù)還能保證整個電路的品質(zhì)，減小電路的消耗。通信電路發(fā)生串聯(lián)諧振磁場現(xiàn)象時，就會對整個電路系統(tǒng)產(chǎn)生阻礙，這時電路內(nèi)部的串聯(lián)諧振電路中電阻增加，繼而有效降低電路內(nèi)部的電阻，這樣能夠減少消耗電能資源。串聯(lián)諧振技術(shù)通過改變輸入電壓和輸出電壓能夠減小電路中的電阻，保證電路供電的穩(wěn)定性。

1.3 智能技術(shù)的應(yīng)用

隨著信息技術(shù)的進(jìn)步，各行業(yè)向人工智能技術(shù)方向開始轉(zhuǎn)變。利用人工智能技術(shù)優(yōu)化電源監(jiān)控措施，能夠有效提高通信電源的管理效率，還能夠提高通信電源日常維護(hù)的質(zhì)量。將人工智能應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用在遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)和無人值守技術(shù)，可以根據(jù)中央控制臺設(shè)定數(shù)據(jù)，實時監(jiān)控通信電路，一旦電路運行出現(xiàn)故障，人工智能技術(shù)就會進(jìn)行預(yù)警提示，能夠?qū)l(fā)生故障的位置標(biāo)出來，輔助技術(shù)人員進(jìn)行快速維修。在電路檢測中應(yīng)用人工技術(shù)讓電路監(jiān)測進(jìn)行全天候、無死角的監(jiān)測成為了可能，對通信電源的各項工作狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)的把控。人工智能的應(yīng)用提高了電源開關(guān)的維修效率和維修質(zhì)量，還在一定程度上降低了維修成本，提高了通信行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2 通信電源技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

通信電源的市場開闊，產(chǎn)品價值高，很多科研院所和生產(chǎn)廠家都投入了大量的人力、物理、財力等對通信電源的性能進(jìn)行了研發(fā)。國內(nèi)通信電源產(chǎn)品從其整體性能上來看，較國外相比還存在一定的差距，其穩(wěn)定性、可靠性和技術(shù)性方面還有待加強(qiáng)[2]。

不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）技術(shù)在多個領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，如金融銀行、工業(yè)控制、倉儲物流、學(xué)校等。UPS 技術(shù)的發(fā)展涵蓋了云監(jiān)控技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。電源監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用促進(jìn)了 UPS 電源系統(tǒng)性能的不斷完善。UPS 的工作方式是多元化的，涵蓋了以下幾種工作方式。

（1）離線工作方式。UPS 電源離線工作方式能夠在用電設(shè)備較少的機(jī)房進(jìn)行布置，性價比非常高，平時的運維和管理非常方便。UPS 工作方式的電能轉(zhuǎn)化效率不高，轉(zhuǎn)換的時間較長。

（2）在線工作方式。在線工作方式的UPS 電源功率較大，在工作時可以在毫秒間進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換，基本不用消耗時間，電源的動力非常充足，在數(shù)據(jù)量龐大的運營服務(wù)機(jī)房得到應(yīng)用。這種電源工作方式適合應(yīng)用在多設(shè)備的數(shù)據(jù)中心，UPS 可以為服務(wù)器、交換機(jī)、路由器等設(shè)備設(shè)置電源控制，為設(shè)備的正常工作和順利運營提供保障。但是這種UPS 電源在部署過程中會產(chǎn)生大量的成本支出。

（3）在線互動工作方式。UPS 在線互動工作方式的優(yōu)點是能利用UPS 在線工作模式將UPS 電源的作用加強(qiáng)，在發(fā)生故障時能夠順利進(jìn)行維修[3]。UPS在線互動的工作方式廣泛應(yīng)用在大、中、小企業(yè)服務(wù)機(jī)房中，不僅能夠讓機(jī)房進(jìn)行連續(xù)性工作，而且機(jī)房中的數(shù)據(jù)不會受到電源穩(wěn)定性的影響。

3 通信電源技術(shù)的發(fā)展趨勢

通信電源是保障通信系統(tǒng)高效、安全運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。通信電源技術(shù)從安全性和穩(wěn)定性等方面提高了通信電源的供電性能，減少了通信電源在供電過程中的電磁干擾等問題。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，通信電源技術(shù)的發(fā)展趨于網(wǎng)絡(luò)化管理、數(shù)字化控制和智能化管理，實現(xiàn)了電源設(shè)備的監(jiān)控、遠(yuǎn)程開關(guān)等功能[4-6]。同時，通信電源朝分布式電源的方式和高頻開關(guān)模塊化方向發(fā)展。

3.1 更加綠色環(huán)保

任何系統(tǒng)在運行的過程中都離不開能源的支持，尤其是通信電源使用的過程中，必然需要耗費一定的能源。傳統(tǒng)的通信電源極易導(dǎo)致能源的浪費，還會給周圍的環(huán)境帶來污染。因此，隨著通信電源技術(shù)的發(fā)展，需要將目光放在綠色環(huán)保上，既需要降低能源的消耗，還需要避免污染環(huán)境，這樣才可以促進(jìn)通信系統(tǒng)的健康發(fā)展。

通信機(jī)房中存在著大量的電子設(shè)備，其處于工作狀態(tài)時，將導(dǎo)致機(jī)房內(nèi)的溫度急劇上升，必然會對機(jī)房內(nèi)的設(shè)備造成影響，不僅會提高其對能量的消耗，還會干擾其運轉(zhuǎn)狀態(tài)，導(dǎo)致其使用壽命下降。對機(jī)房內(nèi)的溫度加強(qiáng)控制，并進(jìn)行有效的巡視，一旦發(fā)現(xiàn)室內(nèi)溫度異常升高，及時采取有效的處理措施，合理地調(diào)節(jié)溫度。

電源性能的衡量標(biāo)準(zhǔn)就是電源的效率，想要實現(xiàn)開關(guān)電源的高效性，就需要應(yīng)用電源效率高、損耗小、散熱性能強(qiáng)的開關(guān)元件。常規(guī)的通信電源系統(tǒng)存在著較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，其中涉及到的部件較多，不僅會增加能量的消耗，還會提高設(shè)備成本。再加上傳統(tǒng)的電源模塊采用的供電方式非常單一，因此開關(guān)電源的功率較低。針對這種情況，可以通過應(yīng)用功率集成技術(shù)，對電源結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的優(yōu)化，減少相關(guān)部件的使用，從而降低能源的消耗。通過提高通信電源的能量密度，以減少對相關(guān)材料的使用，并降低其占地面積，更有利于保護(hù)環(huán)境?？s減電源體積、重量，提高電源功率密度能夠有效提高開關(guān)電源的高頻化。想要保障電源動態(tài)質(zhì)量，就需要保障電源高頻化的應(yīng)用，高頻化能夠保障電源動態(tài)質(zhì)量。

輸入電流中的諧波不斷增加是因為增加了電力電子裝置，并且廣泛地應(yīng)用了電源，這導(dǎo)致功率因數(shù)顯著降低，供電網(wǎng)絡(luò)受到嚴(yán)重的污染。國家為了減少污染制定了一系列的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如使用大功率電氣設(shè)備IEC1000-3-2，能夠促進(jìn)開關(guān)元件的綠色發(fā)展。經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、可靠是分布式供電的優(yōu)點，所以這種供電方式在超高速基層電路低電壓電源、傳輸損耗電源中應(yīng)用廣泛。

3.2 更高效率的轉(zhuǎn)化

通信電源的核心則是交直流電的轉(zhuǎn)化，需要不斷促進(jìn)交直流電的高頻轉(zhuǎn)化，提高電流轉(zhuǎn)化效率。想要完成電能高頻變化的轉(zhuǎn)化，就需要不斷對通信電源開關(guān)電路進(jìn)行優(yōu)化，常用的技術(shù)包括諧振開關(guān)技術(shù)、緩沖電路技術(shù)以及諧振環(huán)路技術(shù)等，這些技術(shù)實際上均是通過各類儲能元件完成對開關(guān)的控制，從而實現(xiàn)對諧振、電壓以及電流的調(diào)整，將其轉(zhuǎn)換為零電流或零電壓。

3.3 數(shù)字化控制

如今通信電源中數(shù)字信號控制器得到了廣泛的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對通信網(wǎng)絡(luò)各個模塊冗余并發(fā)控制功能。將通信電源與數(shù)字信號控制器相結(jié)合，可以在現(xiàn)有的條件下完成對通信電源的運行控制，不需要增加中央控制部件對通信電源的電流負(fù)載進(jìn)行有效的優(yōu)化。如在通信電力系統(tǒng)運行過程中，一旦有模組出現(xiàn)故障，就能夠?qū)⒂稍撃＝M所承擔(dān)的負(fù)載轉(zhuǎn)移到其他的正常模組，保障通信設(shè)備的供電不受影響，可以在通信設(shè)備處于工作狀態(tài)下完成對故障的處理。同時，能夠?qū)νㄐ烹娫催M(jìn)行矩陣操作，在系統(tǒng)運行的過程中集中多個獨立的電源模組，對電源系統(tǒng)進(jìn)行并發(fā)控制，這樣就能夠?qū)?nèi)部靜態(tài)旁路、逆變器以及整流器等進(jìn)行統(tǒng)一的管控，進(jìn)一步保障了通信電源的完整性與安全性。

另外，運用通信電源專用的開關(guān)軟件，使軟件設(shè)備與通信電源系統(tǒng)終端連接，通過并網(wǎng)的形式將開關(guān)軟件設(shè)備信號接入到計算機(jī)平臺上。工作人員可以運用計算機(jī)設(shè)備對通信電源運轉(zhuǎn)情況實施動態(tài)跟蹤、實時查看，可根據(jù)通信電源的實際管理情況做到電源頻率調(diào)整、切換等工作，不僅顯著降低了工作難度，提高了工作效率，而且可以最大限度減少電源開關(guān)的損耗。

3.4 網(wǎng)絡(luò)化與智能化

信息時代，信息技術(shù)也徹底融入了人們的日常生活之中，這對現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展起到了很好的促進(jìn)作用。我國地域廣闊，不同區(qū)域之間存在著較大的交通、環(huán)境差異，這就極大增加了對通信設(shè)備的維護(hù)工作難度。通信企業(yè)要重視智能化發(fā)展，積極建立自動化的系統(tǒng)，以對通信設(shè)備進(jìn)行更高效率的維護(hù)，有效降低維護(hù)投入。如采取智能檢測的方式，在通信電源系統(tǒng)網(wǎng)上加入電力電子、智能測控、熱設(shè)計等，實現(xiàn)對通信能源系統(tǒng)運轉(zhuǎn)情況的實時查看。在各項技術(shù)加持下，一旦通信電源系統(tǒng)出現(xiàn)運行故障，其電力電子、智能測控等設(shè)備就會自動感應(yīng)，通過計算機(jī)端口給工作人員報警、提醒，方便工作人員第一時間發(fā)現(xiàn)通信電源系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)異常，從而最大限度保證通信能源系統(tǒng)安全。另外，也可以在通信儲能系統(tǒng)上載入了AI、大數(shù)據(jù)、云管理等技術(shù)，賦予其智能化運算方式，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)對通信儲能數(shù)據(jù)與放電比例進(jìn)行計算，從而智能得出最優(yōu)儲能充放策略、AI 儲供實時調(diào)度、綠能優(yōu)先等主動儲能方案，達(dá)到能源節(jié)約的目標(biāo)，也大大提高通信電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

通信電源設(shè)備的質(zhì)量直接關(guān)系到通信系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性。電源監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)PS 系統(tǒng)的運行情況進(jìn)行實時檢測，獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行有效控制，更好地掌握網(wǎng)絡(luò)各個模組的實際運行情況。還可以利用監(jiān)控系統(tǒng)，對通信電源進(jìn)行自動監(jiān)測與控制，一旦發(fā)現(xiàn)任何異常情況，可以對值班人員進(jìn)行報警，使值班人員能夠及時進(jìn)行檢查，確定發(fā)生故障的部位與原因，縮短應(yīng)急處理的反應(yīng)時間，更快完成對故障的排除，保障了通信系統(tǒng)穩(wěn)定運行。如現(xiàn)代通信電源系統(tǒng)基本上都采用集中分散式監(jiān)控系統(tǒng)，對系統(tǒng)中狀態(tài)量和控制量進(jìn)行監(jiān)控，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將信息送入監(jiān)控模塊。同時，監(jiān)控模塊還可對電池進(jìn)行全自動管理，包括電池在線管理、均浮充轉(zhuǎn)換、停電后的來電預(yù)限流控制和電池放電測試等。監(jiān)控模塊還可對整流模塊電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)和無級限流控制，檢測整流模塊狀態(tài)，并根據(jù)系統(tǒng)運行的異常情況進(jìn)行保護(hù)和告警。通過監(jiān)控模塊上網(wǎng)，可以在Internet 上傳輸控制數(shù)據(jù)，使維護(hù)人員通過Internet 進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢等維護(hù)工作，具有RS485/422、RS232、內(nèi)/外置Modem 等多種接口。

4 結(jié) 論

通信電源是通信網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分之一，通信電源質(zhì)量是整個通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正常運行的重要保障。通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，在人們的日常生活中發(fā)揮了重要作用。科技發(fā)展的主要方向是以科技為核心，發(fā)展節(jié)能技術(shù)，實現(xiàn)智能化控制和管理。通信電源的質(zhì)量決定了通信網(wǎng)絡(luò)運行的穩(wěn)定性、可靠性、連續(xù)性等，通信電源發(fā)展趨勢是實現(xiàn)智能化。