電力通信設備電源新技術及其應用

李林澤，董 昊

（重慶信科設計有限公司，重慶 401121）

1 電力通信設備供電方式

電源對于電力通信設備來說就像是人的心臟，起著不可或缺的作用，一旦其出現問題，就會導致整個電力通信設備癱瘓[1]。現階段，電源系統的技術研究還在不斷進行當中，這也意味著目前的電源系統技術不夠完善。隨著時代的變化，電源系統的供電方式也隨之進行改變，從集中供電向分散供電逐步轉變，同時還應用了新型電力電子整流技術和免維護蓄電池等[2]。現在通信電源的供電方式主要都是集中供電形式，但由于這種供電方式需要在一定條件下進行，并且還存在著設備占地面積大、運作聲音大以及產生酸霧等問題，因此電源供電系統不能安裝在有人群活動的地方。這也會導致電源供電系統和負荷中心相距較遠，使得在供電成本增加，所以集中供電并不能很好滿足現階段對電力系統的要求。

20世紀80年代以來，我國加大了對開關整流器及免維護蓄電池的監管力度，并且開始對這兩種技術進行更多的人力物力投入[3]。這在一定程度上也說明了我國電源供電系統集中供電模式向著分散供電模式轉變。根據實際情況可以使得集中式供電與分散供電相結合，這樣就可以很好地發揮兩種供電模式的優點，從而降低供電成本，提高效益，進一步改善現階段我國電力領域的狀況。雖然這種模式操作方便并且更加的安全可靠，但是也存在著一些問題，如電池數量增加，對電磁兼容性和維修人員的技術水平都有著更高的要求。

2 有關電力通信設備電源新技術

2.1 開關器件

對于電力通信設備電源供電系統來說，整流器發揮著十分重要的作用，其包含著高水平的技術，并且這些技術隨著時代更新換代的速度很快[4]。我國電力系統早年使用的是晶閘管相控整流器，現階段電力系統大部分使用的也是這種整流器。開關整流器的關鍵部分就是開關裝置，之前使用的整流開關都是可控硅整流，通過改變導通角來實現輸出電壓和工作頻率，但有時會不利于電力系統的順利運行。現在所使用的開關主要是MOSFET和IGBT這兩種，前一種開關工作頻率較大，有時候可能會達到上百千赫，或是更高。在使用軟開關技術之后，達到數百千赫也是有極大可能的，這為高頻率及高功率密度整流器的發展前景做了很好的支持。目前為止，開關電源技術受到了很高的關注度，提高開關電源技術可以直接改善電源系統供電模式，所以很多國家都給予了大力支持。

2.2 功率因數矯正

開關整流器內場使用形式一般為雙擊變換。過程主要是先通過AC-DC整流，然后經過濾波電路將輸入的交流電變為直流電，之后再經過DC-DC變為直流。而對于線性元件和儲能元件而言，這兩種元件的組合是整流和濾波兩個環節的整合，所以站在電網的角度，將開關整流器當作一個電容負載。這使得電網供電過程可能出現不能預知的問題，這種問題不再停留在單一的基礎波頻率正弦波，甚至還會出現諧波污染的現象。

2.3 防雷網絡

雷電是影響電力系統的一個自然因素，在一定條件之下會嚴重影響到電力系統的正常運行[5]。因為雷電的出現會使沒有受到保護的電力設備電壓驟增，當電力系統被這么高的電壓覆蓋時，會嚴重損害到電力系統內部結構，危害是無法估量的。雷擊主要分為直擊雷和感應雷兩種。遭受直接雷擊的線路及沿線的電路都會增加大量的電流，這樣就會使得極強的電壓直接加到了電源設備上，導致電網不能正常運轉，同時也會再次出現體積大和低功耗密度的現象。現在國內外普遍采用的防雷措施是由三道防線一同組成的一個全方位的防護系統。第一道防線是將大量的雷擊電流直接接地，在地中分解。第二道防線是阻斷侵入波沿著引入線進入設備。第三道防線是將被保護設備上的電壓幅值提升到一定范圍之內。這3種防線可以有效避免因雷擊所造成的問題，進而保障電力系統的順利進行。

2.4 免維護蓄電池

過去的開口型電池，因為水會不斷地蒸發以及充電終期的分解，所以需要不斷往里面加蒸餾水[6]。并且在充電終期階段，稀硫酸會隨著氫離子和氧離子出去生成酸霧。酸霧會造成空氣污染，因此還要對其進行定期清理。清理會消耗大量的人力，而免維護蓄電池可以很好地避免此類問題。免維護蓄電池的正極板與負極板以及電解質都和傳統的蓄電池沒有什么區別，但是免維護蓄電池的密封程度比傳統蓄電池要高很多。電解質為凝膠狀，被納入多孔的隔離板中，不可以自由流動，同時正負極板被隔離板包裹，物質不易脫離，這種特質大大增加了蓄電池的使用時間。因為免維護蓄電池的密封性很好，所以會大大減少水分的蒸發，再加上使用的是陰極吸收法，利用正負極板來吸收氧氣，氫氣本身生成量就很少，所以沒有必要定期添加蒸餾水。同時也因為稀硫酸不會跟隨水分進入到空氣中，所以大大降低了對空氣的污染。免維護蓄電池可以很大程度上減少人力物力的使用，可以大大降低供電成本，因此能夠很好地提高電網收益，保障電網的順利運轉。

2.5 電源集中組網監控

對于通信電力系統電源的監控來說，監控技術逐漸發展并走向現代化，更加先進且集中的維護監管方式也是電源系統發展的必然趨勢[7]。集中監控就是為了對分布的電源和別的設備進行遙控和遙測。對于電力設備進行實時監控，可以及時發現系統中存在的問題并在最佳時間解決，從而保障電力系統的運轉。監控系統可以對相關數據進行記錄整理。現階段，我國電力領域的組網監控技術中不斷發展，組建了動力與環境智能監控網絡，目的就是可以實時監控系統及設備的運行狀況，將相關的數據記錄下來，對一些問題數據進行處理。通信網絡安全最關鍵的部分就是動力的管理，一旦動力系統存在問題，就有可能導致整個系統運行中斷或是直接癱瘓，因此構建動力與環境智能監控網絡非常重要。

3 有關電力通信設備電源新技術的應用要點

3.1 電源新技術必須要確保系統運行的穩定性

目前為止，我國在電源新技術方面有了很大的技術性突破，但是僅僅技術方面的突破遠遠不夠，還需要加強電源新技術運行的穩定性[8]。對于電源設備運行來說，穩定性要放在首位，只有確保穩定性才能確保系統可以正常運轉。一旦穩定性不能得到保障，就會導致更多的問題出現。要想確保通信設備的運行的穩定性，必須要保障電源電壓的穩定，所以電源電壓要保障在合理的范圍內，不能過高也不能過低。

3.2 電源新技術必須要確保運行的可靠性

保障電源新技術必須要確保運行可靠性的原因是通信設備需要依靠電力系統的可靠性來保持暢通。一般來說，大部分通信設備的用電都源于電源系統，因此電源新技術的可靠性非常關鍵。如果電力系統發生了問題，那么會對一定范圍內的居民用電造成嚴重的影響，所以需要保障電源新技術運行的可靠性。需要在直流供電系統中有效連接電池及整流器，大大提高電源系統運行的可靠性。即便是某些原因導致了一個元件發生了故障，也不會影響到整個電力系統的正常運行，電力系統依舊可以正常供電。

3.3 電源新技術必須要確保運行的高頻率

目前，我國科學技術有了很大的飛躍，電源新技術也要不斷創新，使得電源技術得到完善與優化。通信設備的容量大幅增加，同時電源系統的負荷量也得到了相應的增加。要想有效降低電能功耗，必須要完善電源裝置，推動電源系統的優化。這樣既符合綠色發展的理念實現節能的目的，又可以確保電網的效益。而完善裝置的重中之重就是通信電源設備必須具有較高的頻率。相控整流器作為通信設備中配備的一種電源切換設備，其缺點是效率太低，對變壓器的消耗過高，工作效率往往不能達到預期的要求，所以應該使用高頻率的開關電源，提高效率，從而實現節能環保的目的。

3.4 電源新技術必須要確保設備的小型化

目前為止，電力系統的很多設備體積過大，占地面積大[9]。而要想使得電力系統進一步的發展，必須要解決體積大這個問題，所以電源新技術需要確保設備的小型化和集成化。現階段應用到的集成穩壓器和無功率變壓器都需要朝著小型化的目標發展。電源系統設備小型化不僅可以節省能源消耗，而且還能夠節省空間，提高電源系統的工作效率。現在很多技術人員使用的是諧振型開關電源，這種開關電源的工作頻率很高，并且體積很小，重量也較輕，所以在應用方面有著一定的優勢。

4 有關電力通信設備電源新技術應急預案

現在國內外的電力通信設備電源技術都有很大的發展，國內將電源新技術的發展放在了極為重要的位置，并在新技術的發展中投入了大量的人力物力財力[10]。雖然國內的電源新技術有了很大發展，但是依舊存在著一些問題，這些問題會使得電力系統不能正常運行，從而嚴重影響到居民的用電，給人們以及電力公司帶來巨大的損失。在這種情況之下，需要定期的維修和保養電源設備，同時還應該制定有關電力通信設備電源新技術的應急預案。一旦有故障出現，就立刻開啟應急預案，這樣就可以最大程度上降低風險帶來的損失，減少電力中斷的時間。

應急預案中需要對工作人員有嚴格的要求。當電力系統發出警報時，相關技術人員必須第一時間檢查故障，對故障出進行初步處理。必要時工作人員可以根據情況關閉輔助設備，在盡可能短的時間內恢復供電。當故障較為棘手需要大量的時間修復時，可以采用柴油發電機進行臨時發電，這樣就可以給維修人員爭取到一定的時間進行修理，還可以降低供電中斷帶來的危害。所以應急預案中，工作人員需要有較強的設備維修素質，保障在故障時能夠做到清楚原因和果斷決策。

在工作人員在檢查故障之后，如果確定故障原因是交流接觸器損壞，那么正確的措施就是短路交流接觸器。如果確認兩組接觸器都有問題，那么正確的做法就是將所有負載都轉移到別的組塊當中。如果交流電及整流器都是正常狀態，那么就需要檢查電壓，確保電壓在合理范圍內。維修的原則就是要第一時間恢復供電，然后詳細檢查設備，對其進行維修處理。

如果故障處的直流電失壓，但在檢查過程中沒有出現電壓降低的問題，那么這個時候就要進一步檢查直流輸出熔斷器。應急預案可以在關鍵時刻幫助工作人員選擇一個最適合的方法處理故障，保障工作人員第一時間解決供電中斷問題。先確保供電繼續進行，然后在根據應急預案處理問題，這樣就可以做到有條不紊，避免造成更多的損失。應急預案的準備非常必要，在應急預案的準備中，需要對各種可能發生的或是極少發生的問題進行準備，盡可能使應急預案全面完整，具體如表1所示。

表1 應急預案處理

5 結 論

電力領域的發展對于國家的整體發展至關重要，人們的生活中處處需要電力支持，一旦供電中斷就會導致各種各樣的問題，因此要對電力系統進行優化和完善。其中電力系統通信電源技術尤為重要，其可以保障正常供電，并且可以更好地促進電力發展。但是現階段我國的電源新技術還需要不斷的完善，同時也應該加以重視應急預案，避免故障帶來的損失，進而促進電力的發展。