通信電源關鍵技術的應用與探究

黎志偉

（廣東南方電信規劃咨詢設計院有限公司，廣東 深圳 518038）

0 引 言

通信電源是通信網絡基礎設施。它作為通信電源供電系統的基礎，是保障通信系統可靠運行的關鍵。但是，隨著社會經濟的高速發展和互聯網技術的不斷成熟，傳統通信系統已逐漸難以滿足人們需求。因此，需要創新與優化通信系統，加強通信電源關鍵技術的合理運用，規范電源生產標準，從而提高電源生產管理力度。

1 通信電源關鍵技術的應用路徑

通信電源通常可分為以下幾種。一是鉛酸蓄電池，指以酸性水溶液作為電解質的蓄電池，主要特點為工作電壓相對較高、使用溫度較寬、放電性能良好，原料來源相對豐富，但也存在密度較低、重量較大的不足，適用于中心機房。二是燃料電池，指將燃料具備的化學性能轉換為電能的化學裝置，優點為發電效率較高、環境污染小、易于建設。三是鋰離子電池，指依靠鋰離子在正負極間的移動，實現充放電的一種二次電池。與鉛酸蓄電池和燃料電池相比，鋰離子電池電池電壓更高、比能量較大、安全性能極佳，能夠實現快速充電，但存在衰老較快、回收率較低等問題。四是液流電池，主要由電堆單元、電解液、管理控制單元組成，通過正負極電解液各自循環形成的一種高性能蓄電池，具有容量高、循環使用壽命較長等特點。

以廣東省某通信電源技術改造項目作為研究對象，該工程項目占地1.8 hm2，擬定建設區域地理位置優越，公用設施條件完備。項目建設目標為利用通信電源技術構筑社會數字化基礎設施，推動通信行業的智能化發展，迎合我國的數字化戰略發展。為保證通信電源能夠滿足人們對高電源容量的需求，需要提升通信電源技術的應用水平，具體內容如下。

1.1 高頻UPS 電源技術

不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）技術是一種高可靠性的獨立電源和一種蓄電池靜止型的供電設備，主要由整流器、交流靜電開關組成（見圖1）。市電經整流器轉換后對蓄電池浮充電流經過逆變器輸出交流負載，并避免受市電壓和諧波干擾。如果出現停電事故，那么系統可以自動切換至蓄電池組，經逆變器對重要負荷實施供電。其主要供電方式分為以下2 種：一是分散式，采用的設備容量相對較低，支持時間較短，適用于辦公區域、控制室；二是集中式，符合要求支持時間較長的計算機網絡機房，需要充分結合甲方需求確定采用的UPS 供電方式，并在設置過程中做好設計方與業主間的協調配合。UPS 產品的轉換效率可以節省項目初期投資費用，并降低長期能源損耗費用。在應用過程中還要注意以下幾點。一是防止過電流充電，避免電池內部正負極板彎曲，保證電池內阻低于200 Ω。二是嚴格禁止新舊蓄電池混用，時刻注意蓄電池的使用環境。若電池處于低溫環境，則鋅板容易發生粉化現象，失去蓄電性能，產生永久性損壞；若溫度過高，則電池容量會明顯下降，同樣會產生永久性損壞。因此，管理人員需要充分結合電池生產商的技術規范，將電池使用溫度控制在2 ～25 ℃，并做好UPS 蓄電池的維護[1]。

圖1 UPS 產品

1.2 高壓直流技術

雖然UPS 技術的優勢眾多，但隨著其使用量的增加，機房面積隨之提升，經常出現投資費用較高的問題。為解決此類問題，可采用高壓直流技術。該技術的特點在于震蕩較小和供電效率極高，并且能夠降低設備功耗。高壓直流指方向與時間不作周期性變化的高壓電流，但電流大小不固定容易產生波形，主要由直流電源和電阻組成閉合導電回路。正負電極中，正極電位較高，負極電位較低。當兩電極與電路接通后便可使電路兩端產生恒定的電位差，但是單純依靠電位差往往無法維持穩恒的電流，因此需要借助非靜電作用。由此可見，直流電源類似一種能量轉換設備，提供不隨時間變化的恒定電動勢，為電阻消耗的焦耳補充能量。

1.3 市電直供技術

市電直供技術是指信息與通信技術（Information and Communication Technology，ICT）設備一路采用市電直控，另一路采用不間斷電源供電的供電方案。市電直供流程如圖2 所示。若供電回路中一路產生故障，需要實施電源的切換，以保證供電的持續性。該技術可以有效減少換流環節，控制能源消耗，提高供電效率。目前，采用的電流大多表現為220 V交流電（Alternating Current，AC），通過與通信數據裝置直接連接優化供電質量[2]。

圖2 市電直供流程

1.4 防雷技術

防雷技術指避免通信電源裝置在雷擊狀態下出現異常運行，在選用防雷器件時需要充分結合接閃器和避雷器，將交流配電系統作為重點防護對象，其中浪涌電流與電網電壓波動會產生不良影響。防雷系統如圖3 所示。站在抑制雷電的角度出發，根據電荷性質合理選用衰減累積殘壓法和能量法。該工程項目中操作人員選用泄放電流25 kA 線，利用安裝該線路對高壓脈沖實施緩沖作業，并利用交流屏防雷保護吸收配電前端高壓脈沖。通過安裝防雷器設備吸收內部過電壓。在室外通信站安裝避雷網要嚴格遵循閃電電磁脈沖防護準則，將通信電源系統產品放置在感應雷擊防護區，并在交流輸入端配置防雷器。

圖3 防雷系統

1.5 蓄電池維護技術

蓄電池是將化學能轉化為電能的化學電池，在放電時可以利用充電的方式將內部活性物質再生使電能儲存為化學能。蓄電池產品如圖4 所示。放電時可將化學能轉化為電能。其主要作用在于承擔負載，在市電異常或整流器狀態不佳時利用蓄電池承擔更多的負載任務。工作人員需要做好蓄電池的維護與管理，并保證電壓范圍的電壓值與浮充電壓相同，通常依照53 ～59 V 的標準設置電壓范圍。要控制好電池溫度，根據-10 ～40 ℃的范圍設置蓄電池環境溫度。工作人員要時刻關注蓄電池外貌，檢查其是否存在裂縫與漏液問題，若存在則要第一時間進行處理[3]。

圖4 蓄電池產品

2 通信電源關鍵技術的發展趨勢

2.1 智能化

通信電源技術在智能化發展方向需要充分結合數據中心打造設備管理平臺，借助神經元網絡、專家系統、大數據以及云計算等手段實施建模與仿真，提高數據的分析質量與效率。通過設置自動檢測功能實時監控運行中的設備，及時發現設備潛在的安全隱患，并采取針對性的防治措施。同時，通信電源的智能化發展要具備自動控制功能用以匹配通信設備要求，在線分析工作電源，并將檢測結果上傳至云端，幫助維護人員第一時間了解狀態異常問題，確保電源設備的安全運行并最大化提升供電質量[4]。

2.2 數字化

通信電源的數字化發展更多表現為運用被動式紅外傳感器（Passire Infrared Detector，PID）控制技術，充分發揮其結構簡單、魯棒性強、響應速度快等優勢，為復雜動態系統調整提供全新路徑。同時，可以結合數字化設備對通信電源實時遠程自動化控制，結合網絡通信技術做到設備數據的高度共享與實時傳遞，從而準確評估和判斷設備現狀。

2.3 安全環保

通信電源技術的發展是現階段我國社會發展關注的重點，而推動通信電源技術的安全與環保效益增長也是現階段極具研究價值的課題之一。因此，研發人員需要盡可能降低通信電源的設備消耗，加大機房溫度的把控力度，減少大功率通信設備的占比，充分結合通信設備功耗特點，在保證其體積不變的基礎上適當調整功率密度，利用功率集成技術優化電源結構，以促進電源的集成化發展。

2.4 產品融合

通信行業在發展過程中需要密切關注產品融合，通信電源的研發與生產需要進一步創新與升級，促進各部門、各企業之間的合作交流，加強先進技術的引入和相關產品的研發，通過不斷拓展通信電源技術的適用范圍來提高產品品質。研發人員需要準確把握通信電源的發展導向，結合發展現狀明確產品需求和優化產品性能。例如，升級轉換器可以推動電源產品更好地滿足效率配比要求，打造更加穩定的數據傳輸體系。通信電源技術的升級與創新能在一定程度上降低研發成本。根據實際調查，目前我國的通信電源產品市場價格整體呈下跌趨勢，而對于產品研發存在部分開支盈余和成本效益較為顯著的情況。同時，產品配備具有高度靈活性，促使用戶的體驗不斷向嵌入式方向轉變，能夠保證電源的持續供給，同時搭建的體驗平臺更加高效。因此，未來的通信電源技術發展方向應當集中在降低設備能源、促進通信電源機房建設與設施的先進化演變方面。相關技術人員和管理人員要不斷豐富知識儲備，掌握高水平的專業技術，樹立良好的安全意識，認識到通信電源技術的作用與價值，積極了解市場變化形勢，準確把握相關政策措施。電力企業制定一系列切實有效的管理措施和教育活動，幫助人員豐富實踐經驗和掌握相關技術的應用要領，利用一系列獎懲措施激發人員的學習積極性[5]。

3 結 論

以廣東省某通信電源項目作為研究對象，闡述通信電源關鍵技術的應用路徑，并提出通信電源技術的未來發展趨勢，以此推動數據信息的高效傳輸，保證通信系統的穩定運行，實現供電的連續性，推動電力企業社會效益與經濟效益的進一步增長。