5G背景下通信电源技术特征及汇聚机房优势

2020-01-05薛向华

通信电源技术 2020年16期

薛向华

（吉林吉大通信设计院股份有限公司，吉林长春 130012）

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目前，互联网技术渐趋成熟，大数据广泛应用于各个领域。云计算技也快速得以普及，被引入科研院校和广大政企单位，并通过建立通信技术服务中心来增强管理效率。在5G即将步入人们生活时，汇聚机房电源的发展和研究、电源新技术的使用、通信设备的安全稳定运行以及服务信息的高效传递就显得非常重要。

1 通信电源技术类型

1.1 UPS通信电源系统特征

1.1.1 应用理论及范围

目前，UPS通信电源系统的应用较为普遍，此系统经多年实践已发展至成熟。其工作模式有离线和在线两种之分。前者电源功率比较小，易于日常运行维护与管理，适合设备较少的机房，性价比高，但电能使用效率低。后者电源功率较大，在供电期间，能量可较为及时的转化，能够提供较为强大的电源动力。

UPS通信电源除适用于大型数据中心机房外，还可用于通信运营商机房，如腾讯的云计算中心、百度的视频中心以及中国移动运算中心等。此类中心所创设的汇聚机房中有较多设备，如各种程控交换机、存储器、路由器以及服务器等。为了保证这些设备可持续稳定的正常工作，需消耗更多的电量，因此增加了维护和应用成本。采用在线互动工作模式能很好地利用在线工作性能，不断增强UPS通信电源所具有的监控能力，而且重视通信电源相关故障的排查和系统的维修工作。该模式有较高的运用效率，能很大程度地提高汇聚机房的持续工作能力。

此外，不断有新技术加入UPS通信电源系统，如物联网和大数据云监控技术等。开发和安装先进的UPS电源监督控制程序系统，迅猛提高此系统的运行性能。此外，该系统运用传感器感应技术，在M2M等传输通信中实现不同主体间数据的实时联通，对互联网通信安全性、技术性以及可靠性具有保障作用[1]。

1.1.2 技术特征

UPS电源系统的主要构件是电源设备，与设备有关的技术称为电源技术。目前，我国成熟的是高频UPS电源技术。其主要构件是IGBT高频整流器、逆向变换器、电池变换器以及旁路等，具有频率高、功耗小、节能环保、体积小以及重量轻等特点。而且基本采用了全部数字技术，因此具有很好的工作成效。在高频UPS通信电源系统中，工程技术人员要重点关注高频开关整流器，在其运行过程中还要特别注意电源工作的可靠性。系统运行维护工程人员要通过高频开关整流器改善设备工作效率，降低运行中的电力供应故障发生率，改善整体系统运行工作状态，提高通信电源系统工作效率[2]。

UPS通信电源系统经系统的发展，引入了较多的新技术。在采纳M2M合约的基础上，还采纳了XML和BLUETOOTBXI等协议。在运行时，引入了射频识别技术。射频识别技术包括电子标签和读写设备，利用电磁信号完成电子标签读写、识别以及远程通信，同时识别通信距离的远与近，区分出远场通信和近场通信。此外，UPS可以自动识别设备识别电子标签，完成通信传输，达到数据目标识别和目标交换。

1.2 直流高压应用技术

随着通信行业及技术的发展，数据业务成井喷式增长，汇聚机房的建筑面积不断增大，UPS电源负荷增加，投资随之增加。直流高压供电技术利用直流电震荡幅度小的特点，能够提高供电效率，减小设备消耗，是通信电源技术的发展方向，符合通信电源技术的发展趋势。

1.3 国家电网交流电直供技术应用

交流直供技术供电使用的是220 V AC电路电源，可以直接连接通信电源设备，实现直接供电。该直供电技术分为主用电源回路和备用电源回路。其中，备用电源回路可用高压直流电源或UPS通信电源系统。该交流直供电技术的优势是设备系统耗能少且投资小。

1.4 系统设备防雷技术应用

为保障长期载荷长期工作通信电源设备系统的稳定运行，发挥社会效益，需要注重防雷电等防护技术的应用。雷电天气对通信系统设施设备的稳定工作产生很大冲击，可能会使设备发生起火等严重事故，造成一定的经济损失。因此，要采取新型的防雷电技术，购买新型的防雷设备[3]。选购防雷击元器件设备时，要选用与相匹配的消雷器和接闪器等设备，按照防雷技术要求，预设合理的防雷办法。对通信服务机构交流配电系统设备进行防雷技术保护时，应当特别注意雷浪涌电流和市电电网电压波动对通信电源设备系统造成的影响。为抑制雷浪涌电流，工程人员要对负荷设备负荷系统进行分类，科学利用分级衰减雷电残压技术衰减能量。工程人员选用放电电流为25 KA的导线做成避雷电路，卡伊对雷电高压大电流进行缓冲卸荷，从而保护通信电源设备。同时，还要使用交流屏屏蔽防雷保护，吸收配电系统前端引进的高压脉冲电流，保证传导电流在电源设备承受的安全范围内。

1.5 蓄电池应用与维护技术

在通信电源系统设备中，蓄电池是其中的关键设备。其主要作用是承担负载耗能和备份电源设备。在市电不稳定和整流器工作不正常时，蓄电池首当其冲，为通信系统设备供电。工程技术人员要实时关注蓄电池工况，及时进行有效维护。首先，科学合理地设置电压区间。其次，根据蓄电池标称工作环境温度，调控汇聚机房室内温度。最后，工程技术人员要随时观察蓄电池的外表，看其是否有裂痕和漏液情况。根据通信电源的工况要求、运行可靠性以及稳定性要求，应该购买引进免维护蓄电池设备。因为其密封性较好，在工作过程中很难出现自行放电现象。

1.6 电源集中组网与监控技术的应用

在社会经济快速发展的背景下，传统电力系统已无法满足时代要求。为此，加强应用电源集中组网和监控技术是不二选择。该技术应用主要是实行自动化管理办法措施，达到对电源系统设备的综合管理。保证通信电源系统可以持续稳定的供电，并实现遥感监控和在线控制。目前，在电力通信电源领域通信电源新技术应用过程中，电源集中组网与监控技术得到了普及和使用。其实时遥感监测设备的运行工况，落实对通信运行工况的及时监控和管理。一旦发现异常或出现故障，及时通知工程技术人员进行维护与维修，尽量避免损坏硬件设备，保持用户通信的畅通。

1.7 高频开关整流器的分析应用

高频开关整流器被应用在电力通信电源系统中，可以大大提高整体系统运行的可靠性和稳定性。为了更好地提升电力通信电源系统的电源效率，需要创新和完善高频开关整流器技术，科学评估且合理利用高频开关整流器。在使用过程中，应用整流滤波电路和PFC电路可以将市电转化为恒定电流，保证电流的稳定性。利用高频逆变电路，将恒定电流转化为超高频交流电，频率接近兆赫，下一步转化为低压直流电，为通信传输提供电能。高频开关整流器有频率高、功率高、噪声低、重量轻以及效率高等特点，促使电力通信电源系统的性能更加稳定。在科学技术高速发展的今天，高频开关整流器技术会得到进一步完善。其在将来5G时代的电力通信工程中有更大的使用空间。

2 5G背景下汇聚机房所涉及通信电源技术的未来发展趋势

在电子技术、监测与控制技术以及信息技术不断发展的情况下，将开发出整体化和模块化的UPS通信电源应用系统。5G时期的UPS通信电源供电系统具有以下趋势。

2.1 智能化特征

通信电源智能化是通信电源技术有效发展的新方向。其促使UPS正常运行得以实现，并具实时监测功能，可及时报告UPS运行数据，及时分析电路运行状态参量。一旦出现异常或故障，能够及时报警通知，同时利用人工智能工具准确判断故障位置、故障类型、故障级别以及维护方法，从而提高通信电源系统的工作效率，确保信息高速公路畅通无阻。

2.2 数字化趋势

智能化是在数字化的基础上实现的。目前，UPS电源系统已经进如了数字化控制时期，实现了模块数据冗余的及时控制功能，不需要外部中央控制设备就可以实现UPS电源系统的流畅运行且负载均衡。例如，当UPS模块A出现故障时，由控制系统发出数字指令就可以将负载快速切换到UPS模块B上，继续向通信系统设备提供电能。