電力通信設備電源新技術研究

李羿輝

（江蘇謙鴻電力工程咨詢有限公司珠海分公司，廣東 珠海 519000）

0 引 言

電力系統廣泛應用于生活的各個方面，在技術層面也取得了重要突破?，F代通信電源的使用效率非常高，先進的通信電源技術在國防、能源和交通領域扮演著重要角色。作為通信系統中的關鍵組成模塊，如何保障其安全可靠運行成為今后工作的主要需求，以期為我國電力事業(yè)建設助力。

1 電力通信設備電源系統組成

1.1 系統配置與系統供電方式

目前的通信電源系統包括交流供電系統、直流供電系統以及接地系統，不同的設備會因為不同的配置而產生差異。從整個電源系統的基本配置角度來看，如果常用線路電源出現中斷問題，會及時選擇供應電源作為備用，以減少經濟損失。與此同時，目前的通信交流電源系統室內會配置相應的降壓變電設備，而直流供電系統包含可以循環(huán)使用的蓄電池，這些設備共同構成了接入網交流系統。供電系統輸出的低壓電源經過整流后，提供給不同類型的通信設備。接地系統包括接地體、接地引入線以及垂直接地匯集線等。

從系統供電的方式來看，無論是集中供電方式，還是分散供電方式，在組成和要求上都保持接近。直流供電系統并不能獨立進行供電，如果需要整流器供電，必須要將交流電瓶提前置入電源，才能完成供電過程[1]。直流變換器在整個供電系統扮演了重要角色，可以將基礎電壓轉換為通信設備，然后根據數值要求進行充電或其他處理。

整流器可以給通信設備提供電力支持，也能給蓄電池進行供電。例如當蓄電池通過局部放電產生了功率損失后，可以借助整流器進行補充。如果主電源被切斷，也可以通過電池對其他通信設備進行供電。電池長時間處于充電狀態(tài)，其電量相對充足。

公共接地母線包含多個部分內容，使得各類設備的零電位點和地面之間的接觸更加穩(wěn)定，使用同一組接地體進行接地，可起到防雷保護的效果。假設人們使用電力系統，那么接地系統可以起到對應的保護功能，例如過電壓產生過電流后，可以通過固定裝置將其導入到大地。

1.2 通信設備對電源系統的要求

通信設備的穩(wěn)定性和電源系統的穩(wěn)定性密切相關，因此電源系統需要在技術和質量等多個方面保持良好的功能。供電系統和通信設備之間的關系可以認為是一個整體和多個分項的關系，原因是一個工具系統可以同時滿足多個通信設備的供電需求，維持不間斷供電。每一種通信設備都有對應的電壓變化范圍，在不超過電壓變化范圍的前提下，才能安全可靠地運行，否則過高的電壓會損壞通信設備，而過低電壓則會影響設備正常的使用功能?，F代技術的發(fā)展使得各類移動通信設備在電源裝置方面的要求變得更加明確，通信設備容量持續(xù)增加后，電源系統的能耗控制問題也顯得至關重要。相關研究已經證實，高頻開關電源相比于傳統的整流器更加具備能源節(jié)約特性。通信設備對電源系統的要求體現在多個方面，即輸入電壓變化范圍控制、直流輸出電壓范圍調節(jié)控制、頻率允許變動范圍控制、穩(wěn)壓精度、溫度系數、負載效應、保護警告功能以及動態(tài)響應功能等，這些參數共同組成了整個電源系統的技術要點，也影響著各類設備在使用過程中的能耗[2]。

2 電力通信設備電源新技術

通信電源技術已經被應用于多個行業(yè)領域，關乎著通信網絡的生存和發(fā)展。隨著市場需求的多樣化，現階段的電源結構也變得日趨復雜。目前該項技術不斷朝著節(jié)能環(huán)保和數字網絡化管理的方向推進，同時借鑒發(fā)達國家的先進經驗，以強化技術創(chuàng)新適應市場的新需求。

2.1 功率簡化技術

功率簡化技術在電源結構方面的優(yōu)化配置工作已經發(fā)展成熟，電源結構實現了綜合簡化，系統穩(wěn)定性較高。具體來看，各個模塊的集成度不僅得到了顯著增加，各類零部件在內部元件方面也實現了系統優(yōu)化。與傳統的分立元件相比，新的功率集成簡化布局減少了分布電容和連線電阻，產品效率大幅提高，實現了有效的節(jié)能降耗。在未來的技術應用方面，還會通過功率較正的方式進一步減少系統污染和電源故障，確保整個系統的正常運行[3]。

2.2 組網監(jiān)控技術

組網監(jiān)控技術本質上是對各類電力通信設備的電源系統展開監(jiān)控，一旦通信電源出現故障，會直接引起系統癱瘓。該技術的本質要求是進行集中組網監(jiān)控，并且將各類監(jiān)控點設置在對應的電源設備中，能夠讓監(jiān)控系統完成持續(xù)和不間斷的監(jiān)測與巡檢，在系統發(fā)生問題時能盡快采取控制措施。除此之外，目前的組網監(jiān)控技術在人機操作界面上非常簡單，界面清晰而完整，可以直接對分散的電源進行集中監(jiān)控讀取監(jiān)控數據，并自動儲存數據，以便在系統產生故障時直接報警通知技術人員進行維修和處理。綜合來看，目前的通信設備電源監(jiān)控一般采取自動化和集中式的管理方式，目的是對分散式的通信電源設備進行實時監(jiān)控，通過監(jiān)控單元和監(jiān)控中心的連接完成對應的監(jiān)視要求。例如最為普遍的方式就是串口方式，不過這種方式存在一定的技術缺陷，就是當監(jiān)控主機距離和被監(jiān)控電源之間相隔過遠時，可能會影響監(jiān)控的效果。為克服這一方面的技術弊端，現代企業(yè)通常采取Modem 模式。這種方式比傳統的串口管理方式更加先進，只需要在后臺連接2 臺主機，同時負責數據查詢和數據接收，一旦出現數據異常即可進行報警。

2.3 免維護蓄電池技術

免維護蓄電池技術指不需要對蓄電池進行額外的維護和保養(yǎng)。早期的開口電池在使用過程中會不斷出現蒸發(fā)反應帶走水分，因此需要持續(xù)性補充水分。由于電池中會含有硫酸成分，一旦補充水分就會產生酸霧引起環(huán)境污染。目前的電池密封性普遍良好，不容易出現水分蒸發(fā)，加之電池本身的陰極吸收法技術可以避免生成大規(guī)模氣體，不需要添加蒸餾水，也不需要技術人員持續(xù)性進行監(jiān)控[4]。

2.4 整流器技術

在現有的電力通信設備電源中，高頻開關整流器的有效應用將直接決定電源系統的整體運作質量。高頻開關整流器的工作原理是工頻整流電路和高頻開關直流變換電路協調配合，因此該系統具有良好的源效應。假如存在系統使用不當或負載故障問題引起輸出短路，系統可以快速響應，并提供穩(wěn)定的保護功能，例如熱插拔技術的使用使得開關整流器能夠即插即用，縮短平均維修間隔時間，讓系統的可維護性和可靠性得到顯著保障。除此之外，開關整流器還可以直接借助硬件處理系統的運行狀態(tài)，將系統的關鍵異常信息全部上報給監(jiān)控系統，使得監(jiān)控系統在調整接口開關后調節(jié)輸出電壓，而輔助電源可以給開關整流器內部提供必要的能源支持[5]。

2.5 智能數字化控制技術

智能數字化控制技術可以優(yōu)化數據處理和通信功能，并且能夠完成自動儲存和自動遠程控制，實時監(jiān)測各類數據的運行狀態(tài)，在進行報警的同時診斷故障?，F有的數字化控制模式不僅信號量少，且芯片成本低，比原有的通信電源控制更具有精準性特征。

3 電力通信設備電源配置

3.1 蓄電池組與整流設備

蓄電池本身作為直流電源的組成部分，在選配計算方面需要考慮容量和安裝使用地點等多個方面的影響因素。目前的單體電池容量在額定電容量中有對應的參考方式，同時在通信設備允許的最低工作電壓下，蓄電池放電結束時的最大放電電流應維持在合理的范圍內。

在整流設備配置方面，整流器的選擇既要考慮到本身的性能和容量，還要從配置的角度分析直流供電系統的輸出電壓與電流。在滿足通信設備和其他負荷需求后，整流器的輸出電流還應滿足電池在惡劣環(huán)境下的充足放電需要，因此輸出電流數據應大于等于蓄電池的負荷電流。

3.2 直流供電系統與逆變器供電系統

直流供電系統由高頻開關整流器、直流配電屏和交流配電屏等設備共同組成。當系統保持正常運行時，蓄電池組可以直接供電給用戶端，供電來源為直流配電屏，如果電池電壓達到浮充電壓閾值，則改用均衡電壓進行供電，充電結束后配電屏的工作電壓恢復至浮充電壓水平。

在逆變器供電系統方面，可以考慮設置相應的逆變模塊來承擔所有的負荷，即便某一個逆變模塊出現故障，也可以采用熱拔插操作確保其他模塊不受影響，然后及時更換故障模塊。如果整個逆變系統需要維修，那么需要手動切換負載，借助緊急旁路單元轉換為旁路交流電源，并且逆變器在內部可以直接斷開，保持不帶電的工作狀態(tài)，保障整個系統的安全性[6]。

3.3 電力線配置

電力線在配置方面要考慮截面和型號方面的內容，在允許的電流范圍內進行選擇。一般情況下，優(yōu)先選擇直流電力線，其使用過程中的發(fā)熱量較小，且使用壽命比交流電力線長。供電回路可以按照允許壓降法確定電力線的截面積，將直流供電系統允許壓降數值分配到降壓段上，計算導線的截面積數據。除此之外，將供電系統中的導線按照敷設方式和材質的不同進行劃分，利用多變量函數的極值數據就可以得到全部導線金屬的壓降分配結果，從而選擇不同規(guī)格的導線。導線和電纜的截面越大，則電能損耗越大，再加上電路存在阻抗，負荷電流通過線路時所產生的電壓損耗也應該計算在內。

選擇導線的另一個參考依據就是導線本身的機械強度。機械強度對于配電系統來說，一般不需要進行額外計算，只需要按照最小允許截面進行檢驗即可。

在特殊情況下，導線會因自身阻抗和通電流發(fā)熱問題導致絕緣老化。對此需要對導線的溫升進行限制，使得導線和電纜在正常工作狀態(tài)下的負荷電流發(fā)熱溫度和正常運行時的最高溫度閾值保持匹配，不超過最大限制。在實際計算過程中，由于低壓電力線的負荷電流相對較大，可以按照發(fā)熱條件選擇截面來計算電壓損失和機械強度，再根據其他使用環(huán)境或輻射環(huán)境等外部因素確定修正技術和最終的負荷電流[7]。

3.4 防雷接地

防雷接地按照相應的工程設計規(guī)范選擇聯合接地系統，各個階段的走線架之間保持電器聯通。配備好交流配電設備、直流配電設備以及開關電源設備后，直流配電單元的輸出端配置要與實際的工程量進行結合，確定防雷接地模塊。

4 結 論

結合通信設備對電源技術的應用要求，在未來的工作中應該綜合分析通信設備系統特性和可行性，根據實際的分析結果配置備用電源組件、電源系統、以及組網模式等，不斷提升技術水平，把控電力建設方向，不斷優(yōu)化通信電源系統配置，為通信電源技術的創(chuàng)新發(fā)展提供支持和幫助。