电力通信机房电源系统供电模式探析
摘要：文章介绍了电力通信电源系统供电模式的组成和特点，通过对通信机房供电系统现状的调查，分析得出目前供电系统中由于交、直流混合使用而存在的种种问题，并提出了电力通信电源系统供电模式问题和解决方法。
关键词：电力通信设备；电源系统；系统供电模式
中图分类号：TM727 文献标识码：A 文章编号：1009-2374(2011)10-0098-03
通信电源是通信系统必不可少的重要组成部分，其设计目标和核心利益是安全、可靠、高效、稳定、不间断地向通信设备提供能源，满足并保证整个通信网络的正常运行。在通信行业中，人们通常把电源比喻为通信系统的“心脏”。从宏观、全局和经营效益的角度来看，通信电源似乎显得并不十分抢眼，但从微观和电源专业本身来看，从确保通信质量、生产安全和财产安全的角度，必须提高对通信电源的重视，注重建设、运行、管理与应用研究。
一、电力通信机房供电现状调查
通信机房通常分为设备机房、配套机房和辅助机房。本文主要指通信设备机房，一般由传输机房、交换机房、数据机房、IDC机房及未来NGN机房、3G机房等组成。
从了解的情况看，绝大多数机房存在交流、直流混用的情况，即机房直流用电设备与交流用电设备共存。传输、交换机房其传输、交换设备使用传统48V直流电供电，但机房仍存在使用交流电供电设备，如网管协议转换器、路由器、集线器、调制解调器、通信指标测试仪器仪表、交流供电光端机等设备；非专用数据机房、IDC机房，其服务器、路由器、磁盘阵列等计算机设备使用交流供电，由于是非专用机房，其设备与机房中其他直流用电设备共存；未来NGN和3G机房，既有以传统的交换技术为基础的交换、路由、网关设备，也有以计算机技术为基础的支撑系统、计费、业务平台，因此机房中既有使用48V直流电的设备，也有不少使用220V／380V交流电的设备。
二、电力通信设备对电源系统的技术要求
通信电源系统的基本技术要求是可靠性和稳定性。通信设备发生故障的影响面较小，是局部性的，但如果通信电源系统发生故障，通信系统将全部中断。市电要求有双路或多路输入，交流和直流互为备用。通信设备对电源系统的技术要求是：防雷措施完善，设备允许的交流输入电压波动范围大，多重备用系统以防止电源系统发生电源完全中断故障。
通信电源的技术指标，是在通信电源系统和设备可靠稳定运行情况下，保证通信设备正常运行的基本指标，为了保证通信网的供电符合质量要求，应对电信网的电源系统及设备的各项技术指标进行定期或不定期的维护测试和调整，以保证通信电源始终达到维护技术指标的要求，作为通信系统的“心脏”，通信电源在局(站)中具有无可比拟的重要地位。它包含的内容非常广泛，不仅包含48V直流组合通信电源系统，而且还包括DC／DC二次模块电源，UPS不间断电源和通信用蓄电池等。
(一)可靠性高
一般通信设备发生故障影响面较小，是局部性的。如果电源系统发生直流供电中断故障，影响几乎是灾难性的，往往会造成整个网、局、通信枢纽的全部通信中断。对于数字通信设备，电源电压即使有瞬间的中断也不允许。因为在数字程控交换中，信息存在存储单元中，虽然重要的存储单元都是双重设置的，若电源中断，两套并行工作的存储器同时丢失信息，则信息需从磁带、软盘等重新输入程序软件，通信将长时间中断。因此，通信电源系统要在各个环节多重备份，保证供电可靠。这就包括“多路、多种、多套”的备用电源。
(二)稳定性高
各种通信设备都有要求电源电压稳定，不允许超过容许的变化范围，尤其是计算机控制的通信设备，数字电路工作速度高，频带宽，对电压波动、杂音电压、瞬变电压等非常敏感。
(三)效率高
通信设备在耗费巨资完成设备投资后，在日常的费用支出中，电费是一笔比重很大的开支。尤其随着电网改造和智能电网建设，通信容量的增大，一个网、局的各种设备用上百、上千安培直流的用电量已是司空见惯，这时效率问题就特别突出。这就要求电源设备应有较高转换效率，即要求电源设备的自耗要小。
三、电力通信对电源系统的技术新要求
(一)低电压、大电流，多组供电电压需求
低电压、大电流，多组供电电压需求，功率密度大幅度提升，供电方案和电源应用方案设计呈现出的多样性。
(二)模块化、自由组合扩容互为备用
模块化有两方面的含义，其一是指功率器件的模块化，其二是指电源单元的模块化。由于频率的不断提高，致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重，对器件造成更大的应力(表现为过电压、过电流毛刺)。为了提高系统的可靠性，而把相关的部分做成模块。把开关器件的驱动、保护电路也装到功率模块中去，构成了“智能化”功率模块，这既缩小了整机的体积，又方便了整机设计和制造。
(三)能实现集中监控
现代电信运维体制要求动力机房的维护工作通过远程监测与控制来完成。这就要求电源自身具有监控功能，并配有标准接通讯接口，以便与后台计算机或与远程维护中心通过传输网络进行通信，交换数据，实现集中监控。从而提高维护的及时性，减小维护工作量和人力投入，提高维护工作的效率。
(四)自动化、智能化
要求电源能进行电池自动管理，故障自诊断，故障自动报警等，自备发电机应能自动开启和自动关闭。
(五)小型化
现在各种通信设备的日益集成化、小型化，这就要求电源设备也相应的小型化，作为后备电源的蓄电池也应向免维护、全密封、小型化方面发展，以便将电源、蓄电池随小型通信设备布置在同一个机房，而不需要专门的电池室。
(六)新的供电方式
相应于电源小型化，供电方式应尽可能实行各机房分散供电，设备特别集中时才采用电力室集中供电，大型的高层通信大楼可采用分层供电。分层供电最大的优点是节能。因为从配电电力室到机房的传输线上，原传输的直流大电流，现在变为传输380V的交流。计算表明，在传输相同功率的情况下，380V交流电流要比48V的直流电流小得多，在传输线上的压降造成的功率损耗只有集中供电的1／49～1／64。
四、现代通信电源
(一)开关电源成为现代通信网的主导电源
开关电源的功率调整管工作在开关状态，有体积小、效率高、重量轻的优点，可以模块化设计，通常按N+1备份(而相控电源需要1+1备份)，组成的系统可靠性高。正是这些优点，开关电源已在通信网中大量取代了相控电源、线性电源并得到越来越广泛的应用。
(二)促成开关电源占据主导地位的关键技术
随着器件技术的发展，出现了大功率高压场效应管，它的关断速度大大加快，电荷存储时间大大缩短，
从而大大提高了开关管的开关频率。随着电力电子技术和自动控制技术的发展，开关电源的各方面的技术得到了飞速的发展。
在各方面的技术进步中，对于开关电源在通信电源中形成主导地位有决定性意义的技术突破有以下四项：
第一，均流技术使开关电源可以通过多模块并联组成前所未有的大电流系统和提高系统的可靠性；
第二，开关线路的发展使开关电源的频率不断提高的同时效率亦提高，并且使每个模块的变换功率也不断增大；
第三，功率因数校正技术有效地提高了开关电源的功率因数。在这环保意识不断加强的时代，这是它形成主导地位的关键；
第四，智能化给维护工作带来了极大的方便，提高了维护质量，使它倍受人们的青睐。
五、电力通信机房供电现状分析及存在的问题
(一)机房生产带来安全隐患
近年来供电事故时有发生，生产安全险象环生。机房发生的严重火灾事件中，也多与电源及其使用相关。通信机房电源电缆、信号电缆混合布线的问题已被高度重视。各地花大量人力、物力进行机房安全整治，如三线分离、下走线改上走线、地板拆除等等，这些都已取得了明显的效果和成绩，但在某些我们无法做到的情况下，安全隐患仍然存在。
(二)电磁兼容性带来通信系统运行故障及不稳定性
机房交、直流用电设备共存，其电力电缆、设备信号电缆布线不可避免平行、交越，甚至捆绑在一起，交流与直流之间，强电与弱电之间由于电磁感应现象而存在相互干扰。同时，通信设备及其卡板工作与直流状态，工作电压低、电流小，设备极其敏感。相对而言，这种精密的通信电子设备抗扰度低，抗干扰能力弱，容易受到影响，造成系统运行的不稳定性和故障率的上升，系统不明障碍的发生很大程度上跟机房的电磁环境有关。
(三)增加了设备投资，损耗更多能量，抬升了运营成本
由于采用交流用电设备，无法利用现成48V供电系统资源，使得需购置众多交流变电设备，如大型UPS、逆变器等等，增加了设备投资；从能量的角度说，直流电源只需将市电进行一次整流变换，交流则通常需要进行多次的AC DC、DC DC、DC AC变换，造成了能量的损失浪费。
(四)占用机房空间资源
通信机房是我们宝贵的有限资源，增加的设备必定占据一定空间，造成了这种资源的浪费，同时也无形中影响到机房扩容、布线、美观与维护，打破了通信机房设备的统一布局与规划。
(五)增加机房维护管理难度
随着设备的增多，设备故障点随之增加，系统正常运行、通信指标的保障、机房安全生产等概率随之降低，必然增加了机房管理和维护的难度。
六、结语
在通信网的构成中，电源是它的“血脉”，是确保通信畅通的必要条件。只有从主观上足够重视，并创造良好的客观运行环境，做到管理专业化、制度化，设备、技术先进化，操作、维护现代化，才能保证通信电源系统和通信系统的安全生产运行，确保通信的可靠畅通。
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(责任编辑：文 森)