通信電源在電力系統中的應用

張勤虎

（62626部隊，甘肅 蘭州 732750）

0 引 言

隨著我國經濟的快速穩定發展，通信行業在不斷地升級換代，通信網絡的覆蓋率獲得了巨大提高，通信傳遞的各種功能也在不斷提升和完善。2G到5G的網絡升級換代已經成為了人們生活中的重要組成部分，而電力作為通信行業中的重要一環，其使用的意義非常重大。電力是通信電源設備順暢運行的關鍵，如何保證其在通信各級設備中的順暢運行是各級人員需要重視的重要內容。

電源通信主要使用的設備是搭載程控交換機、微波通信、光纖通信以及電力載波通信等搭載電力的直流電源。隨著我國技術的不斷升級換代，電源設備舊接口導致的事故問題已經大大減少，而新接口和新功能產生的問題更復雜且難度更大。這些問題不但存在人為的因素，也有新設備的的因素，甚至有些是運行兼容性的問題，因此在各種不同設備電源供電的方案上進行更靈活地調整與切換，確保電源的保障功能非常重要。本文就電力電源主要存在的問題進行一些探討和分析。

1 通信網絡電源的現狀及其未來發展的趨勢

通信電源作為通信系統的一個重要組成部分，雖然在整個行業所占的份額較小，但它卻是整個通信系統的重要基礎設施，也是通信網中一個不可或缺的專業組成部分[1]。近年來，我國的科技水平日益提高，通信電源的系統可靠性和安全穩定性都得到極大提高，使得在該應用方面取得的成就也越來越大[2]。

通信電源是為電力通信系統提供優質、高效、安全以及穩定的能源輸出設備，因此在其今后的開發研究道路中將會將創造優質、安全、高性能的能源設備作為重要目標[3]。當今正處于互聯網飛速發展的時代，計算機和網絡通信等技術的普遍發展和運用也為通信行業的發展帶來重大契機。電力系統作為通信行業的保障，也會隨著時代的需求而不斷升級換代。

2 通信網絡電源中常見開關電源分析

通信網絡中的電源采用多種方式進行供電工作，常見的電源供應由直流電供電系統、交流電供電系統、接地系統以及各種電源使用監控系統組成[4]。電力系統主要應用的通信電源根據應用場景的不同會采用不同的電源方式，如高頻電源、變電一體轉化電源、線性直流電源以及相位控制電源等。而由于在通信使用過程中電源使用較為頻繁，因此采用一種能夠具備反復使用、高頻功能以及智能化等特性的電源模式能夠讓網絡通信電力系統更好地運行。其中最常見的兩種電源模式為高頻開關電源和變電一體化電源，下文將著重介紹這兩種電源的特性[5]。

2.1 高頻開關電源

高頻開關電源是一種使用高頻化電能轉換裝置，主要是通過一個位準的電壓將各種形狀的架構轉換為用戶端需要的電壓或者電流。其主要開關的頻率為50～100 kHz，具有一定的高效性和穩定性[6]。

高頻開關電源主要由主電路、控制電路、檢測電路以及輔助電源燈4大部分組成。其中，主電路主要是通過濾波器、整流功能以及濾波功能等將高頻電路轉換成為較低頻率的直流電路，其能夠提供穩定可靠的電源。控制電路是保證穩定輸出的重要設備，其通過逆變器改變整個高頻的頻率或者脈寬等，將經過的電流轉換成為穩定的輸出功率，并且在轉換過程中提供各種保護性的功能。檢測電路主要是通過保護參數進行數據和儀表燈信息的顯示。而輔助電源是提供各種電源所需的輔助幫助設備[7]。

高頻開關電源的穩壓原理主要是通過主電路過濾電網中存在的各種雜波，并通過反復降濾波的方式將電網中的交流電直接整流為較為平穩、安全的直接電，以便后期進行更多的變換。通過整流后的直流電再次轉變為高頻交流電，如果連接的設備需要更多不同的頻率或者帶寬輸出，則可以通過控制電路來進行逆變器的轉換，最終根據整體網絡負載實現穩定可靠的直流電源，實現對網絡的保護和控制。高頻開關整流模塊主電路原理電路如圖1所示。

圖1 高頻開關整流模塊主電路原理電路圖

高頻開關電源一般使用通信網絡的場景在于需要直流供應電路的設備。這類設備一般由國內外進口的精密儀器所組成，需要提供穩定和安全的直流電，加上需要附帶著各種遠控裝置，遇到危險時具有預警和自動保護功能。該類設備采用直流電供應，節省了傳統整流器不斷調壓和主變電器的損耗，能夠直接節約能源在35%以上，從而大大提升了整個設備的使用成本和壽命[8]。

2.2 變電一體化電源

變電一體化電源是多種電源方案結合在一起而形成的，主要包括直流電源、交流電源以及逆變電源等。通過一定的規則實現了統一管理和控制、完整監控后集中輸出的電力方案。

變電一體化主要原理是利用現有電力系統電源的方案，結合現場電源設備的需求進行組合分析，最終找到一種實現電源管理控制的方案。該方案包含了直流配電電源、通信電源以及交流不間斷電源等多種供電方案。其中，直接配電電源主要是將各個內部電源進行相應協調，按照通信所需要的供電模式直接進行轉換，這里包含了原先交流電源和直流電源等的轉換。直流配電模塊原理如圖2所示。通信電源主要使用直流操作電源轉換后的電流，如果在使用中通信系統發生故障，交流電無法直供給通信設備使用，那么此時交流不間斷電源（Uninterruptible Power System，UPS）將直接補充電力需求[9]。

圖2 直流配電模塊原理框圖

變電一體化的應用場景非常廣泛，但由于通信網絡的位置和管理方式非常復雜，因此要有針對性地進行使用，需要有專門人員設計并進行搭配處理。例如，針對山區、山地的通信網絡需要考慮到輸送電流不變的情況，UPS需要搭配較大存儲容量的電力系統，以便在出現故障，發生斷電等事故時，設備依然能夠正常工作，也保證這些區域的手機信號和網絡信號能夠正常使用。

3 電力通信電源存在的問題分析

通信電源在實際的應用場景中經常會存在著不少的問題，且這些問題對通信網絡的影響較大，甚至有可能導致整個網絡或部分區域的通信網絡中斷、無法運行等。下文將根據常見的情況分別舉出5個方面的問題進行分析。

3.1 蓄電池提供電力不足的問題

蓄電池在通信網絡中是經常使用的網絡電源設備之一，這不僅是因為其能夠在斷電時提供一定時間的電力，而且使用過程中還能夠在電力系統發生波動時（電壓、電流不穩定時）提供穩壓的功能[10]。但是蓄電池的使用也存在著一些致命的情況，在高溫、高壓的環境下工作容易縮短其壽命，而且在一定高溫下，電池溶液容易達到燃點而燃燒從而損壞設備和儀器。

3.2 電源系統參數不穩定

現實中，使用設備所設置的系統參數往往隨著區域的不同也各有不同。在電力較為穩定的區域電源系統參數的設置就較簡易，而電力不穩定區域電源系統參數的設置就較為復雜，預警機制也更精確。這導致了各個區域電源系統參數的不一致，使得電源的管理非常復雜，難以控制，也間接影響了通信網絡供電系統的穩定和安全。

3.3 通信設備經常超負荷工作

由于城市的人口不斷增加，一些重點時段和重點區域的人口聚集區域也很難控制具體的流量，導致了通信網絡不得不經常在某些時間節點上超負荷、超時段工作。而通信網絡的超負荷運行很容易讓網絡中的相關設備產生巨大的損耗，從而犧牲壽命。

3.4 維護不及時導致設備的問題

通信設備比不上其他的硬件設備，其需要維持長期的穩定、安全運行，這個過程中需要運維人員經常對設備進行檢修和維護，否則一旦出現故障將會導致無法正常使用。

3.5 蓄電池的穩定性問題

長期以來，蓄電池作為一種電力的臨時設備，長期的充放電很容易造成蓄電池的虧電，而維修不及時很容易造成設備的故障。

4 解決對策

在通信電源使用過程中，通信電源的控制和穩定性單純使用人員進行管控的話很容易出現各種隱患問題，因此增加智能化的設備管理工具，并在電力系統中采用穩壓、穩流設備，進一步提升控制系統的穩定性。

4.1 重視環境差異

常用的高頻開關對于溫度的需求并不大，一般在-5～40 ℃可以正常運行，但對于塵土有著嚴格的要求，運行設備的室內要求是干凈整潔，無塵或者少塵狀態，并保持干燥。主要是因為空氣濕度和塵土很容易產生靜電，從而造成主板受到靜電傷害。蓄電池是常用的穩定設備，其對于環境中的溫度有著嚴格的需求，正常使用的溫度一般在15～30 ℃。溫度太低會造成電池蓄電容量減低，影響電力供應，而溫度太高則會影響電池壽命的長短。此外，由于蓄電池本身已經處于密封狀態，因此幾乎可以忽略由環境中灰塵和濕度造成的影響。

4.2 不能隨意添加大功率設備

不少通信網絡設備在進行變電一體化設計的過程中已經核算清楚整個網絡能夠支持的最大功率。因此在機房的管理和使用過程中，不能隨意添加或者更換已經滿負荷運行的設備，否則很容易使整個線路功率過高，從而導致整體設備運行出現故障，甚至有可能損壞機器設備。

4.3 電源的狀態符合輸入輸出要求

設備整個使用過程中對于電源的要求都很嚴格，不能經常性出現高壓或者低壓的狀態，否則會直接影響到設備的輸出功率。特別是一些大功率的電力控制設備，一旦出現電壓或者電流不穩定的情況，則直接會出現功率不穩定的情況，影響到接收信號的穩定性，為此會在設備電源處增加穩壓、穩流設備。

4.4 加裝斷聯電路和電池容量保護電路

變電一體化設備在設計過程中往往會存在局限性，設計人員經常會遺漏電池的深度放電問題，因此需要加裝斷聯電路和電池容量保護電路，提升電池的使用率。

4.5 及時檢修和維護蓄電池

蓄電池是通信網絡中臨時保障網絡順暢重要設備之一，其在電力供應系統中有著重要的意義。由于蓄電池在使用過程中一般都處于放電和充電的運行過程中，這很容易造成電池正負兩極出現大量的熱量，導致兩極極板過熱而膨脹變形。熱量積蓄過大時，可能會導致電池故障甚至燃燒。因此在使用一定時間后要及時對蓄電池進行檢修和維護，保證其穩定運行。

5 結 論

通信電源是整個電力系統的核心，既需要高強度的繁忙工作，又需要有很強的穩定性和安全性，以保證其能夠順暢高效地工作。但在現實生活中，通信電源經常由于各種事故的發生而被迫停止，這導致通信設備無法正常工作而中斷連接，嚴重時甚至導致整個通信系統出現大面積的癱瘓和崩潰。因為這類事故的產生將會給企業和個人造成非常嚴重的經濟利益損失，所以保護通信電源有著非常重要的意義。隨著我國經濟生活的飛速發展，人們對于通信質量的要求也越來越高，因此有必要加強對于通信電源的研發和升級換代。