通信電源縱橫談

劉峰

摘 要 本文全面介紹了通信電源系統的組成和特點，分別描述了通信電源的主要部分——高頻開關整流器、閥控式密封鉛酸蓄電池，以及通信系統對它們的技術要求；文中著重總結了實際工作中的維護經驗，并對通信電源的發展趨勢進行了展望。

關鍵詞 通信電源 高頻開關整流器 蓄電池

1 引言

通信電源是向通信設備提供交直流電的電能源，在通信網中的位置極其重要，被喻為通信網和通信設備的“心臟”。如果電力調度通信由于電源供電系統發生故障而中斷，它所產生的后果是災難性，會產生嚴重的經濟損失和不良的政治影響。因此如何保證通信電源系統安全可靠地運行是我們所關心的，也是我們所要研究和探討的原因。

2 通信電源的基本要求和組成

2.1 電源系統的基本要求

電源系統的基本要求是可靠性和穩定性，其電磁兼容設計、防護設計、可操作性和可維護性也是非常關鍵的因素。一般通信設備發生故障的影響面較小，是局部性的，而通信電源系統一旦發生故障，則是全局性的。

我國對通信電源的要求是：防雷措施要求完善，設備允許的交流輸入電壓波動范圍大，多重備用系統以防止電源系統發生電源完全中斷故障。

2.2 電源系統的基本組成

一個完整的通信電源系統由5個部分組成：交流配電單元、整流模塊、直流配電單元、蓄電池組、監控系統。這樣組合的通信電源系統有著廣泛的應用意義，它不僅適用于電力系統通信，也適用所有網通信和公眾網通信。如圖1所示。

2.2.1交流配電柜主要完成市電輸入或油機輸入切換和交流輸出分配功能；

2.2.2 直流配電柜主要完成直流輸出路數分配、電池接入和負載邊接等功能；

2.2.3 整流柜的主要功能是將輸入交流電轉換輸出為滿足通信要求的直流電源；

2.2.4 監控模塊主要實現交流配電柜、直流配電柜和模塊監控，此外還要進行電池自動管理功能。

3 關鍵器件的介紹

隨著通信電源的發展更新，高頻開關整流器廣泛代替相控整流器、閥控式密封鉛酸蓄電池大量取代傳統防酸蓄電池、計算機集中監控取代人工控制技術，這已經成為當今通信電源的主流配置。

3.1 高頻開關整流器

高頻開關整流器又稱無功率變壓型開關整流器，因具有效率和功率因數高、動態性能好、無噪聲、體積小、重量輕等優點而被廣泛應用于通信電源系統，并向高頻、大功率、智能化的方向發展。

3.1.1 國產高頻開關整流器采用MOSFET或IGBT管或MOSFET/IGBT管并聯作為高頻電子器件、軟件開關PWM控制技術，具有功率因數校正電路和模塊化結構，不斷提高效率，改善交流諧波損耗，提高設備可靠性，便于維護和擴建。

3.1.2 開關型整流器以DC/DC變換電路中的高頻變壓器代替相控整流器的工頻變壓器，由于提高了輸出脈動電流的交流成分的頻率，大大減少了變壓器和濾波扼流圈的體積與質量，同時也減少了工頻下在變壓器和扼流圈產生的低頻噪音。

3.1.3 高頻開關整流器以N+1方式在線運行，當其中有一模塊發生故障時，會發出告警，同時，負載由其他模塊均流負擔而不影響正常工作。在檢修維護時可將故障模塊更換。

3.2 閥控式密封鉛酸蓄電池（VRLAB）

閥控式密封鉛酸蓄電池（VRLA）由于具有體積小、無自由流動的液體、使用中不產生酸霧與氣體、使用年限內無需補水加酸、維護工作量小等優點，因此，一經問世，就深受用戶的歡迎。

3.2.1 使用方便： VRLAB只需嚴格控制整流器的充電電壓，根據浮充使用和循環使用的不同要求，采用規定的電壓進行恒壓充電，無需值班人員過多操心電池的充電過程，不必添加蒸餾水，也不必經常檢測電池端電壓、電解液比重及溫度，只需定期檢測電池端電壓和放電容量即可。

3.2.2 安裝簡便：VRLAB已進行過化成充放電處理，荷電出廠，所以用戶在安裝使用時，無需再進行繁瑣的初充電過程。

3.2.3 安全可靠：VRLAB采用密封結構，可豎放或臥放使用，無酸霧、無毒、無有害氣體溢出，由于電池采用恒壓充電制，電池內部實現氧循環過程，水損失很少，即使偶爾過充，有少量的氣體可通過安全閥向外排出，電池殼不致因壓力過大而鼓脹甚至爆裂。

3.2.4 節省投資：VRLAB不污染設備和環境，可與電子設備放在一起使用，無須專門用于電池放置和維護的房間，維護工作量大大減少。而且電池安裝可采用疊放式電池架，占地面積小，節約電源系統的投資費用。

總之，VRLAB的優良特性，無疑對通信、電力、信息、金融等行業的科學管理創造了極為有利的條件，容易實現微機控制，可實現無人值守和微機集中監控的現代化管理方式。

4 通信電源管理維護的指導原則

電源系統目前廣泛使用高頻開關電源系統設備，其智能化程度高；電池采用了閥控式密封鉛酸蓄電池，這雖給用戶帶來了許多便利，但在使用過程中還應在多方面引起注意，確保使用安全。

4.1 高頻開關電源系統

4.1.1 高頻開關電源設備在正常使用情況下，主機的維護工作量很少，主要是防塵和定期除塵。特別是氣候干燥的地區，空氣中的灰粒較多，灰塵將在機內沉積，當遇空氣潮濕時會引起主機控制紊亂造成主機工作失常，并發生不準確告警。另大量灰塵也會造成器件散熱不好。一般每季度應徹底清潔一次。其次就是在除塵時檢查各連接件和插接件有無松動和接觸不牢的情況。

4.1.2 高頻開關電源系統中設置的參數在使用中不能隨意改變。

4.1.3 按電源系統的使用要求和功率余量大小來分，在使用中要避免隨意增加大功率的額外設備，也不允許在滿負載狀態下長期運行。工作性質決定了電源系統幾乎是在不間斷狀態下運行的，增加大功率負載或在基本滿載狀態下工作，都會造成整流模塊出故障，嚴重時將損壞變換器。

4.2 閥控式密封鉛酸蓄電池

蓄電池是保證直流不間斷供電的最后一道防線，是技術維護工作中的重中之重。

4.2.1 蓄電池則對溫度要求較高，標準使用溫度為25度，平時不能超過+15度～+30度。若溫度太低，會使蓄電池容量下降，溫度每下降1度，其容量下降1%。其放電容量會隨溫度升高而增加，但壽命降低。如果在高溫下長期使用，溫度每增高10度，電池壽命約降低一半。

4.2.2 清掃蓄電池時應使用濕布，干布或化纖布有可能使蓄電池外殼裂開，造成漏夜或腐蝕著火，檢查維護時應穿戴橡膠手套和膠皮鞋等保護用品，工具應采用絕緣措施，特別是輸出接點應有防觸摸措施。以保人身和設備安全。

4.2.3 不論是在浮充工作狀態還是在放電檢修測試狀態，都要保證電壓、電流符合規定要求。電壓或電流過高可能會造成電池的熱失控或失水，電壓或電流過小會造成電池虧電，這都會影響電池的使用壽命，前者的影響更大。

4.2.4 電池應避免大電流充放電，理論上充電時可以接受大電流，但在實際操作中應盡量避免，否則會造成電池極板膨脹變形，使得極板活性物質脫落，電池內阻增大且溫度升高，嚴重時將造成容量下降，壽命提前終止。

4.2.5 閥控式密封蓄電池是貧液電池，且無法進行電解液比重測量，所以如何判定它的好壞，預測貯備容量已成為當今業界的一大難題。用電導儀測電池的內阻是判定蓄電池好壞的一種有參考價值的方法，但尚不能準確測定電池的好壞程度。目前，最可靠的方法還是放電法。

4.3 其他

4.3.1 防雷設計是保證通信電源系統可靠運行的必不可少的環節，雷電對通信設備產生危害的根源在于雷電電磁脈沖，對于通信電源而言必須采取系統防護、概率防護和多級防護的防雷原則，通信電源系統應采用三級防雷體系。

4.3.2 在分散方式電源系統中，通信交流屏也靠近負荷安裝，負荷切斷產生的瞬變電壓，由饋電線傳入的雷擊及其他高脈沖電壓對鄰近通信設備及操作人員的人身安全帶來影響。目前，通信局（站）推行交流電網三相五線制方式（TN-S）是行之有效的，在這個系統中，應確保中性線N和保護專用地線（PE）互聯，且不中斷。

4.3.3 當電源系統出現故障時，應先查明原因，分清是負載還是電源系統，是主機還是電池組。雖說開關電源系統主機有故障自檢功能，但它對面而不對點，對更換配件很方便，但要維修故障點，仍需做大量的分析、檢測工作。另外如自檢部分發生故障，顯示的故障內容則可能有誤。

4.3.4 對主機出現擊穿、斷保險或燒毀器件的故障，一定要查明原因并排除故障后才能重新啟動，否則會接連發生相同的故障。再好的設備也有壽命期，也會出現各類故障，但維護工作做得好可以延長壽命并減少故障的發生，不要因為高智能、免維護而忽略了本應進行的維護工作，預防在任何時候都是安全運行的重要保障。

5 通信電源的發展趨勢

通信電源是通信系統必不可少的重要組成部分，其設計目標是安全、可靠、高效、穩定、不間斷地向通信設備提供能源。

自從上世紀80年代通信電源發生由相控技術向高頻開關技術革命性轉變之后，一直少有技術上的重大突破，而僅是在現有技術上的局部改進，如軟開關技術和諧振技術等。這些技術使開關頻率和轉換效率變得更高，模塊體積趨于更小。應該說，至今為止盡管通信電源在核心技術上進步不大，但其外圍技術卻在用戶需求的刺激下發展較快，這主要反映在電源的監控功能和三遙軟件系統上，以及電磁兼容性（EMC）和更寬的交流輸入。

通信電源總的發展趨勢可歸納為：高效率、高頻化、模塊化、智能化和標準化。

6 結束語

綜上所述，在通信網的構成中，電源是它的“血脈”，是確保通信暢通的必要條件。因而在通信網運行維護管理上，應對電源專業管理和維護人員在確保通信供電安全上提出更高的要求，做到管理專業化、制度化，設備、技術先進化，操作、維護現代化，才能保證通信電源系統和通信系統的安全生產運行，確保通信的可靠暢通。

參 考 文 獻

[1] 通信電源站原理及設計 . 侯振義 夏崢編著. 人民郵電出版社. 2002.1

[2] 通信技術標準匯編 通信電源卷. 信息產業部電信傳輸研究所編著. 中國標準出版社2001.10

[3] 現代通信電源技術. 許文龍，胡信國編著. 人民郵電出版社. 2000.03

[4] 通信高頻開關電源. 黃濟青，黃小軍編著，機械工業出版社.2004.1