通信电源的系统设计与运维节能方案

2020-02-02刘宏宇姜世明田清军

通信电源技术 2020年20期

孟琦，刘宏宇，姜世明，田清军，陈敏，吴鹏

（中国移动通信集团设计院有限公司黑龙江分公司，黑龙江哈尔滨 150080）

0 引言

通信电源是维持通信体系正常运行的关键，借助电源运作方案能打造出功能性和可靠性较强的运维一体化系统，为通信电源体系的广泛应用提供保障。为了保证通信质量和节能水平，要依据实际情况判定系统设计要点，全面推广运维节能方案，实现经济效益、社会效益以及环保效益的共赢。

1 通信电源系统节能设计方案

1.1 通信电源系统节能设计依据

为了保证通信电源系统设计规划的合理性，要从系统组成要求出发，保证通信电源系统设计的过程中各个模块运行的独立性和联动效果。通信电源系统设计中，要整合交流引入、开关整流、直流分配、蓄电池组以及监控系统5个基础组成部分，共同维持整体系统的运行稳定性和功能安全性[1]。

1.2 通信电源系统节能设计内容

1.2.1 通信设备机房安装开关电源

通信电源使用的过程中，往往会因为电流的流动造成设备的高温现象。可控范围内的温度无需处理，但温度较高或者是持续时间较长，必然会影响通信设备的运行稳定性和可靠性。在直流电源设备设置时要满足靠近负荷中心和面积需求等，维持通信电源运行的工作环境，保证电压和电流稳定的同时，避免不良问题。对于通信系统电压输入环节，电源模块具有重要的作用，不仅可以控制电压的输入范围，还能借助输入电压维持整体电源运行工作的稳定性，因此要保证电压控制模块的基本质量，从而维持通信电源的综合运行效果。电压模块中对输入电压的大小有着明确的规定，一般是控制在国家现行标准的±30%范围内，以保证其运行的稳定性和可靠性。例如，某机房需要安装2 000 A直流供电系统，按照Q=I2Rt（Q表示发热损耗、I表示电流）进行分析，开关电源到通信设备电缆通过的电流按照100 A计算，结合导线明细完成安装处理，不仅能节省电能还能节约损耗。

1.2.2 远程控制替代传统UPS

在智能化技术不断发展的时代背景下，传统UPS已经被远程监控系统逐渐取代，因此在通信电源站管理中需要依据智能化监控系统保证设计和监督工作的合理性，替代人工值守的基础上，确保能及时进行信息和数据的收集，从而维持电子监控管理的合理性[2]。利用远程系统控制高压直流供电模式能有效降低空调配置损耗，UPS供电原理如图1所示，在控制模块设计的过程中要设置对应的关键位置点监控单元，针对出现的问题能及时预警，并且指导相应的人员开展维护和修理工作，从而提升了电源运行的可靠性和安全性[3]。

图1 UPS供电原理图

UPS技术应用在负载电流和系统模块对比分析的环节中，借助智能软件的相应处理单元，就能对整流模块的数量和运行效果展开针对性的分析和调整，进一步提升整流模块休眠状态的稳定性，打造更加合理的节能降耗处理方案。休眠状态的整流运行模块会大大降低带载和空载过程产生的能源消耗，从而满足节能标准，此外设计人员还会利用开关电源设备的改造升级工作更新控制芯片，确保对应处理流程更加集约化[4]。

2 通信电源系统运维节能方案

2.1 变压器经济运行方案

在通信电源系统节能体系内，变压器运行会出现空载损耗和负载损耗，具有重要的研究意义和价值，要结合周波、电压以及波形数值完成对应的控制，在降低电源系统电流畸变率的基础上，将电源系统的能耗数值控制在一定的数据范围内。其中，变压器有功损耗PT为：

式中，P0表示变压器空载有功损耗；PK表示变压器满载有功损耗；β2表示变压器负载率。减少变压器运行时间的同时，还能优化开关的可用性容量，避免柴油发电机震荡造成的损耗和影响，确保电源控制系统的安全性、稳定性以及和谐性，另外在变压器运行中融合谐波处理技术建立低压供电系统谐波治理体系，也能提升经济运行效果[5]。一方面，谐波处理过程能借助技术因素影响配电系统的设备运行过程，因此在数据分析结束后需要对此进行处理，将整体畸变率控制在规定的数据参数内。另一方面，在电源系统谐波含量达到一定数值后，就要结合投资和能耗要点，利用并联处理的方式尽量处理较大的谐波源，从而避免其对通信电源系统整体运行效率产生污染的问题。

2.2 优化变压器负载分配效率

在通信电源节能降耗系统中，要合理性分配变压器负载参数，借助前置端子蓄电池的优势，节约生产成本，从生产用料和包装用料等方面减少投入和消耗，大大优化了经济效益，更好地完成成本回收工作。

在通信电源温控系统中应用前置端子蓄电池组技术能有效构建更加便捷且节能的温控模式，保证蓄电池在独立空间内形成相对独立的温控模式，维持设备工作温度调节流程的合理性，最大化降低能耗产生的资源浪费和经济损失。此外，在温控系统中还会进行分区设置，有效降低站点能耗问题产生的影响，将蓄电池控制在规定温度范围内完成相应的工序，保证基站设备工作温度的处理，如将前置端子蓄电池组应用在地理保温箱、压缩机保温箱以及半导体恒温调节中，能进一步提高局部温度的控制效果[6]。

尽管前置端子蓄电池组的应用具有较为突出的优势，但是其运行过程也存在一定的局限性，因此不仅要及时进行充电处理，还要避免放电量过多产生负极硫酸盐化等现象。在出现相应问题后，要结合实际情况落实对应的处理机制，借助电流量较低的处理方式进行循环式充电和放电，以保证电容量满足规范要求，并且合理性调整电解液的实际浓度和对应液面的高度，另外借助脉冲修复的方式降低负极硫酸化产生的能源浪费，提升应用效果。

2.3 从管理层面优化运维节能效果

为了降低通信电源运营过程中的耗电量，要结合运维节能处理方案，确保对应的节能设计元素和环节更加贴合实际应用，秉持节能降耗的处理原则维持各个单元应用运行的合理性。除了从技术层面落实节能降耗手段外，也要关注通信电源应用管理的控制质量，确保相应的管理机制和控制措施都能实现运维节能的目标[7]。

管理机房的电源布线，在选择通信电源机房的过程中，全面分析水源、电能、通风以及自然冷源等，选取节能和绝热材料进行机房墙体的粉刷，有效利用节能材料避免能源消耗。此外，布线的过程中还要依据设计要求和环境情况减少导线用量，从而降低对应的损耗，若是线路较长，则可以借助增加横截面积的方式避免电能过度消耗。随着近几年高层建筑逐渐增多，在电源设备安装过程中也要结合楼层和楼层面积等因素确保多样化供电方式的合理性，在应用集中式、分散式以及混合式电源系统时，要落实具体问题具体分析的处理机制，确保供电运行模式最优化，从而满足节能降耗的标准要求。

此外在电源系统运维节能方案中，应尽量选择能耗较少的设备。首先，选择变压器效率、容量以及运行方式都适宜实际环境的设备，节能型变压器尽管一次性投入较高，但是大大缩减了运行过程中的能耗，从长远的角度出发更加有利于运维节能管理。其次，结合实际工作环境和设计规范选择适宜的电容器，一般选取电子式电容器，不仅能有效调控和处理电压数值，还能减少自身放电损耗，满足节能运维管理的标准。再次，供电系统和配电系统的处理也要满足节能降耗的要求，提高整体节能效果，并且依据实际情况选择较为适宜的供电模式，减少导线的长度，对截面积和敷设方式进行优选，最大化提升电源系统节能运维管理工作的基本效果[8]。最后，结合实际通信电源应用管理要求和环境选择适宜的滤波器，目前应用较为广泛的是无缘滤波器，借助LC滤波装置降低滤波产生的影响，不仅整体设计结构较为简单、操作容易，而且为其整体制作成本较低，满足节能降耗的要求。同时，有源滤波器也能对电压参数和电流相位角参数进行调整，从而优化整体配电系统的运行功率。