通信電源設計中的創新思維應用與實踐

亓小明

（華信咨詢設計研究院有限公司，浙江 杭州 310000）

0 引 言

在整個通信系統中，通信電源系統是非常重要的組成部分。因此在時代不斷發展和技術更新換代下，通信電源系統的設計方案也必須要與時俱進。這就要求在具體的設計過程中充分應用創新思維能力，不斷提高產品的先進性和市場競爭力。

1 重要意義與設計要求

1.1 重要性

在整個通信系統中，通信電源的地位舉足輕重，如果把整個通信系統看作是一個人體，那么通信電源系統就這個人體中的“心臟”。只有持續、穩定、安全的供電系統才能起到能源基石的作用，才能夠保障整個通信系統的長久有效運行。假如通信電源設計不合理，或者是有質量問題，對于整個通信網絡來說是災難性的。同時，隨著網絡智能化的發展潮流，通信電源的智能化發展對于整個通信網絡來說也具有十分重要的意義。

1.2 設計要求

首先，由于通信設備對于電源系統的核心要求就是要由其提供持續穩定的電源，所以在設計時就必須將供電的穩定性和可靠性放在優先位置進行考慮。對于較為重要的通信站點來說，其通信電源的數量需要優先考慮N+1冗余，通常都是雙通信電源，運用母線有效連接。

其次，在設計時對系統的擴容與檢修便利性進行綜合評估，并預先設置檢修接口。

再次，由于當前通信設備容量增加，電源系統負荷日漸加大，電力資源損耗呈指數增長。因此，就要進一步提升電源頻率，設計高頻電源，使開關效率能夠實現最大化，從而降低損耗。

最后，在確保滿足基本電源功能的前期下還需盡量使用先進的供電系統與電源設備元器件。這是因為隨著微電子技術的發展，體積小且技術先進的通信電源設備已然成為了一種趨勢和潮流。同時，應用這類集成化和小型化的設備，還能起到節約資源和空間的作用。

此外，在具體的設計過程中還要對設備結構、器材組合、軟件控制等諸多方面做出合理規劃選擇，最大程度保證設備性能穩定性、設備壽命持久性、設備維保便捷性，最終實現較高的性價比、較好的效益產出。

2 應用與實踐

在通信系統中，通信電源是其核心所在，它時時刻刻都在守護著相關通信設備的正常運行。在20世紀中葉，最先使用的充氣式整流管方式調壓整流器，經過半個多世紀的發展之后，已然衍生成了高頻開關整流器，整體性能有了質的飛躍。此外，蓄電池的發展也產生了極大變化，如最開始使用的是開口式的鉛酸蓄電池，如今大范圍使用閥控密封鉛酸蓄電池，使得蓄電池性能也有了極大提升[1]。這些發展變化充分說明了思維變革與創新在通信電源技術發展進程中所發揮的重要作用。

2.1 直流遠供技術

2.1.1 直流遠供技術的原理與優勢

該技術的主要原理就是在現有網點或站點的電源之上，使用高壓直流浮地輸電的形式，實現給網絡遠端設備穩定供電的目的。直流遠供技術的應用全方位改進傳統遠端設備其備電的模式，解決了遠端備電功率損耗較大的問題，防止電力傳輸過程中產生大量的能源損耗，降低供電成本。在具體應用該技術時，不需要遠端設置UPS設備、開關電源以及蓄電池組等，并且可以進一步優化基站塔和基站桿的具體建設方式，最終強化其應用性能。針對各個應用場景之間存在的差異，還可以使用雙端供電的方式。因為供電端和受電端都屬于遠供電源設備，所以直接使用DC380 V的電壓相對比較適合，其傳輸電流基本是交流供電形式的0.6倍，也大約是遠供電端形式的0.7倍，所以可以最大程度上降低供電線纜的橫截面積，減少工程造價[2]。

2.1.2 直流遠供技術的運用范圍

這一技術其創新思維的運用在其具體的適用范圍上也有很大的體現。該技術能夠被有效運用到通信網絡遠端的各種設備中，最常見的有低功耗設備、室外設備等；在一些比較特殊場景中也非常適用，如高鐵、地鐵、山區、輕軌、高速公路及基站等；甚至是對于有高保障供電需求的網元設備也可以運用。這一技術能夠提升通信網絡的各類低耗設備、特殊場景設備以及室外設備的電源保障能力，完善和提高遠端電源設備運行與管理的效率。

2.1.3 直流遠供技術相關設備的優化

直流遠端供電并不用專門建設交流供電線路，所以也不需要對交流供電線路開展管理和維護工作。因遠供電纜與通信光纜基本都是同路由進行敷設，一般情況下其運行環境的安全性和通信光纜線路是完全一致的。對符合遠供電纜敷設條件的場景來說，線纜的日常運維成本要比專門建設交流供電線路的成本低很多。

2.1.4 直流遠供技術的節能減排效果

對于供電系統，其節能減排所關注的重點應該是偏遠山區或者農村地區這類供電環境相對比較特別且供電網條件比較差的區域。以下假定直流遠供和交流供電敷設是在相同距離電纜的條件下，然后對其節能減排性能進行分析。

第一，和原先的AC220 V交流供電相比較，倘若使用直流遠供的方式，供電電壓就會由此變高。如果使用DC380 V的電壓，傳輸電流基本就是交流供電形式的0.6倍；如果使用DC280 V電壓，傳輸電流是交流供電形式的0.8倍左右[3]。如此一來，供電線路在傳輸電能過程中的損耗會有所降低。

第二，給局端設置好備用電源，則遠端只會有受電設備能耗，不會再產生遠端電源設備損耗以及蓄電池充電當中的電能損耗，這樣一來整個供電線路傳輸電流的損耗就會有效降低。

第三，直流輸電和交流輸電這兩種輸電方式各有特點。在相同距離的供電條件需求下，使用直流遠供的形式能夠最大限度上將電纜導線截面積的基本需求降到最低，最終達到輸電線纜造價降低的效果；在相同電纜導線截面積的條件下，直流的形式能夠有效降低導線傳輸的電能損耗。

2.2 開關設計

發揮創新思維能力，將并聯開關運用其中，能夠有效解決原先開關中存在的一些問題。以UPS供電系統為例，傳統系統架構中，所有UPS都會配備一組蓄電池，倘若其中某臺設備產生了故障或者是必須對其進行修整和檢查，那么其配置的蓄電池暫時就無法繼續供應電源。在對該系統進行改良之后，給其設備和蓄電池之間增加了一個并聯開關，這樣如果系統處在正常運行中，該開關就是完全處在斷開的狀態，并不會干擾系統運行；倘若設備出現問題并且需要檢修時，只要讓該開關處在閉合狀態，那么此UPS所對應的蓄電池組就會在這個并聯開關的作用下與系統實現連接。這種實踐方案能夠有效降低單臺設備故障對這個系統架構的影響，使得蓄電池的使用效率得以提升。

2.3 調整備用聯絡柜安裝方式

很多供電系統中不但設置有主變壓器，還會配置備用的變壓器。大多數情況下，都是主變壓器進行整個系統的供電，當其發生故障時，備用的變壓器就會代替原先的主變壓器進行工作，從而使整個系統能夠正常運行。如果兩個變壓器都出現了故障，則需要啟動油機，并通過其轉換柜和饋電柜給整個系統進行供電。倘若油機饋電柜也產生故障，那么整個系統供電就會中斷。針對這一瓶頸，對備用聯絡柜的安裝位置進行調整，也就是把目標油機饋電柜重新安裝到市電油機轉換柜以及下一個饋電柜的中間位置，這樣即使饋電柜出現了問題，油機自身也能夠與其他的聯絡柜、饋電柜以及轉換柜等實現電源的正常供應，在原先三條線路的基礎又增加一條線路。這種方案可以更有效提升電源系統本身的穩定性，促使整個系統能夠實現健康持續運行。

2.4 對蓄電池實施改良

傳統方式下改良蓄電池時所采取的方法就是直接復用直流配電屏之間的正極電纜。直流系統每一套當中都配置了兩組蓄電池，其正負極的連接都是直接把自身獨立的電纜與直流配電屏的正負極相連（如圖1所示），這種方式目前已經無法滿足系統運行需求，所以需要采用創新思維對其進行改進優化。例如，在兩個直流屏上面分別安裝兩組蓄電池（如圖2所示），這樣就能夠確保母線之中的流動電流始終是均勻分布的，有效降低了母線溫度升高的情況發生，不僅延長了母線的使用壽命，而且使得電源線敷設布局簡單清晰。此外，如果其中的一組蓄電池發生了故障，就可以使蓄電池正極和直流配電屏間的電纜截面積增大，防止電纜產生自動降壓的情況，保證了蓄電池的容量始終可以獲得有效利用[4]。這樣不僅能夠提升蓄電池本身的使用效能，還能夠有效降低能源消耗。

圖1 改良前蓄電池的連接形式

圖2 改良后蓄電池的連接形式

3 結 論

鑒于通信電源系統的重要性，在建設時，必須要嚴格遵守通信電源系統建設相關規范，在此基礎上積極發揮創新思維，積極拓展應用與實踐，實施合理的改進優化方案，如改進蓄電池、開關及遠供技術等。這樣就能促進整個通信電源系統實現長久穩定、安全運行，進而為保障整個通信系統的穩定運行保駕護航。