基于電力智能通信電源技術的要點分析

雷 羅

（湖南省郵電規劃設計院有限公司，湖南 長沙 410000）

0 引 言

自20世紀末開始，通信領域的發展突飛猛進。受益于我國經濟快速發展和政府對通信行業的重視，隨著大數據和云平臺的深入發展以及智慧城市建設的深入推進，我國通信行業保持著快速增長。雖然通信電源在通信基礎設施中的占比相對較低，但卻是通信系統的重要組成部分。動力環境設備是整個通信網絡的核心基礎，是通信系統得以運行的基本保障，電力通信電源發生故障會直接嚴重影響通信業務。當前，通信網絡呈現復雜化和智能化的發展特征，不僅對電源性能提出了更高要求，而且對通信電源的節能、環保、穩定、安全以及低耗等方面都提出了較高的要求。事實證明，智能化能夠有效促進電源技術的發展革新，全數字化管理、節能高效、遠程控制以及低電流諧波技術的綠色能源等都將成為智能化新型通信電源技術的重要組成部分，為現代通信系統的發展提供更為有效的支撐[1]。

1 通信電源的概述及組成

1.1 通信電源的概述

通信電源作為通信系統的核心部分之一，在通信工程中具有無可比擬的重要地位，其作用是供給各種通信設備和機房可靠的交直流電源，保證通信設備的正常運轉。機房的電源設備如果發生故障導致供電中斷，將會導致通信網絡癱瘓，在特殊情況下甚至會導致通信設備損壞。現代通信設備需要穩定可靠的電源設備來提供電源，電源的安全可靠是保證通信系統正常運行的重要條件。

1.2 通信電源的組成

通信電源包含內容非常廣泛，如交流市電引入線路、高低壓局內變電站設備、柴油發電機組、整流設備、開關電源、UPS電源、通用蓄電池組、直流變換器、交流逆變器以及交直流配電設備等，特殊情況下還會包含太陽能電池等綠色通信電源。通信電源是以功率電子為基礎，通過穩定的控制環設計加上必要的外部監控，最終實現能量的轉換及過程的監控，合理地控制、分配以及輸送用電情況，以滿足通信設備的要求。完整的電源系統組成如圖1所示。

圖1 電源組成示意圖

2 現代電力智能通信電源技術的要點

2.1 電力智能通信電源的可靠性要突出

網絡通信信息與傳送設備發生異常的可能性很低，產生故障僅會對一些網絡產生一些影響，不會在大范圍內產生重大影響。但如果電源系統產生直流電能供給終端異常，那么將會造成比較嚴重的影響，通常會導致整個機房的通信系統癱瘓。數字通信設施通常需要可靠性突出的電源，電源電壓的瞬時中斷或不穩定都會影響傳輸網絡甚至導致設備故障。通信電源要在各環節做好多路供電，對于A類機房、ISP機房以及數據中心機房要做到多重準備，配置“多路、多套、多種”供電方案，保證通信設備電源的穩定供給。

2.2 電力智能通信電源的穩定性要優良

通信設備對電源的穩定性有比較高的要求，不準許其在所容許的浮動范疇以外，特別是由電腦管控的通信設備，數字電路工作效率高且頻帶寬，小程度的電壓變化和雜音電壓等均會對其造成一定影響，因此穩定性優良的電源是基本要求。此外要兼顧電磁污染和噪聲污染，在通信電源設備中應用低電流諧波處理技術可減少設備運行時產生的電磁電波污染干擾，保障機房工作人員的人身健康和設備的正常運轉。

2.3 電力智能通信電源的運行效率高

目前，國內經濟平穩增長，能源匱乏的問題逐漸顯著，節能環保已逐步發展成我國經濟發展的中心思想，打造環保型社會是中國實現長效發展的關鍵渠道。通信電力開支在通信系統的日常支出費用中占很大一部分，用電量極大，電源的使用效率問題變得異常突出，因此通信電源設備要具有較高的轉換效率[1]。

2.4 電力智能通信電源要模塊化和小型化

通信電源技術的變革趨勢是電源設備的模塊化和小型化，在板塊化運用提升運行成效的前提下，逐漸減小電源的體積與重量。模塊化分為功率器件的模塊化和電源單元的模塊化，為設備自由組合擴容、互為備用以及提高安全系數提供了保證，將電源各部分進行模塊化設計組合，可以提高可靠性，如將保護電路和開關器件模塊化構建智能化功率模塊，不但讓體積更小，而且便于生產、安裝以及零件替換。很多獨立的模塊協同運行，運用均流技術，每一個模塊擔負一定電路，提高了功率容量，在有限的情況下滿足了大電流輸出的要求。一旦某個模塊出現異常，對整體運行的影響非常有限，為修復工作的進行創造了機會?？傊K化架構利于容量的擴展和分段的資金投入，是當前主流的通信電源特征。

當前多種類型的通信設施逐漸向小體積化發展，通信電源也朝著小體積化方向邁進，同時本質上發揮后備作用的蓄電池也應當朝著維護頻次少、密封性強以及小體積化方向發展。小體積化的電源在并不充足的空間形成數量諸多的電源集成電路，致使電源設備的密度逐漸增高[2]。對于小型或是迷你機房，小型化的設計有利于將電源和蓄電池等供電設備與通信設備進行合理布局，避免增加小型基站的使用面積，節省空間和投資。

2.5 電力智能通信電源要實現集中監控

現代電信運營商和企業建設了大量的機房，由機房運行維護性質決定了動力機房的運維工作需依托遠距離監控開展。這便需要通信電源裝設監控系統且具有通信接口，具有實時遠程監控的功能，能夠完成電源設備與后臺網絡監控中心（Network Operation Center，NOC）以及維護中心服務器的傳輸通信，完成信息交換，及時異常報警，達成集中控制目標，提升異常解決的效率，減小工作者的工作量，提升運維工作質效[3]。

2.6 電力智能通信電源要自動化和智能化

隨著中國通信技術的大幅提升，出現了大量與通信電源有關的智能化水平較高的產品，加快了電源系統智能化發展進程。電力通信電源的智能化管控可以為通信設備的平穩運行奠定牢固的基礎，是通信系統平穩工作的前提與保證。通信設備對電源的要求是能夠對電池進行智能化管控、自行診斷異常、自動啟動報警設施以及自行更換自備發電設備，在此基礎上根據通信電源的工作特點，運用硬件傳感器和設備系統管控通信電源對目前不運行的電路減少乃至中斷電能供給，降低功耗，科學配置，以達成電源管控即時控制目標，同時要為智能化電源設備預留系統升級和功能完善的空間。此外，通信電源系統設計中要預留大數據接口以應對互聯網技術對未來通信電源的要求，保證后端通信電源平臺服務器數據處理能力和數據交互能力的可升級性和可擴展性，避免重復建設造成的資源浪費。

2.7 電力智能通信電源要合理安排供電形式

當前通信設備多組供電電壓需求、大電流需求以及低壓供給需求逐漸增多，功率顯著提高，電能供給計劃與電源使用方案體現出多元性特點，供電方式要結合通信設備的具體使用情況，分析集中供電和分散供電的優缺點進行設計選擇。集中供電主要用在通信設備特別集中的機房，配電室的配置完備，各子機房從配電室直接獲得直流電源和交流電壓，這種設計便于管理，而且蓄電池不會污染機房，但由于直流配電后的大容量直流電流由配電室傳輸至各機房，因此會造成很大的壓降和功率損壞，浪費電能且傳輸損耗大。在分散供電中，總配電室的作用為交流配電，各自房內配有整流器和蓄電池組等電源設備，節能是分散電源的優點，管理較為復雜是它存在的問題。

3 電力智能通信電源的要點分析

伴隨半導體科技的逐漸發展，用戶對電源異常修復效率和電源運行情況掌握程度等方面的要求逐漸提高。電力智能通信電源不僅僅管控電流和電壓，還提出判斷電源供給狀況和科學確定輸出電壓參數等諸多要求。新時代的電力智能通信電源是將電源轉換與電源管理架構集成到智能芯片中，對電源實現智能高效的控制管理。

3.1 建立監控管理系統

在保證通信電源運行可靠性的前提下，采用智能化的電源技術，依靠通信網絡，運用分布型構建的系統框架，對通信電源及各種環境設備實現全方位的智能化監控管理。通信電源設備若產生故障情形，系統能夠依托互聯網，以聲光、語音電話以及手機短消息等方法進行遠距離的智能化報警，確定故障產生位置，保證機房管護工作者可以及時了解機房的故障情況，第一時間采用應急方案解決異常，保證系統的穩定運行。通過建設機房動力環境監控系統，實現對通信系統防雷設備、市電設備、PUE設備，UPS設備、發電機設備、蓄電池設備、配電柜設備、空調設備以及機房環境的遙測、遙信及遙控，實時監測動力、空調設備運行狀況和機房環境安全，及時偵測故障及各種異常情況，并通知有關人員處理，從而實現機房的無人值守或少人值守，有效地保障通信供電和設備安全，減輕了機房維護人員負擔，提高了系統的可靠性，實現通信電源的智能化監控。

3.2 提升通信電源的高效節能水平

通信電源技術的發展方向是高頻化、模塊化以及小型化。通過使用電源技術高頻化的方式，將一次性電力能源轉換為適用領域更廣泛的二次電源。高頻化的方式可以降低材料的消耗，減少發熱量并加快散熱速度，從而促使實現高功率密度。利用低電流諧波處理技術可以減少諧波干擾，改善負載特性，提升用電效能。使用功率集成設計的模式可簡化通信電源設計結構，提升電源的集成度。

通信電源的升級改造工程中，設計時要整體規劃，分步實施，充分利用新技術，力爭減少電源改造工作。在容量不滿足需求時，應充分利用峰值限流（限制蓄電池充電功耗）等新技術，減少或免去對外市電的改造設計。精細化改造是以在網設備實際功耗代替在網額定功耗作為外市電容量核算基礎數據，盡可能挖掘閑置外市電資源，力爭做到外市電不改造或少改造，降低外市電改造比例實現降本增效。如需改造應遵循對在網設備影響最小、造價最省以及工期最短的原則，并嚴格遵守精細化設計、外市電擴容、峰值限流、削峰填谷以及新引入外市電5步驟流程進行核算和改造。

4 結 論

隨著通信電源技術的創新和發展，傳統的通信電源技術已不滿足目前的發展要求，電力智能通信電源技術將電源發展的新技術和互聯網技術結合在一起，提升了通信電源系統整體的安全性、高效能以及節能性，有效地保障了通信設備的正常運轉，推動我國通信行業不斷向前發展。