通信電源的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)維節(jié)能方案

孟 琦，劉宏宇，姜世明，田清軍，陳 敏，吳 鵬

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司 黑龍江分公司，黑龍江 哈爾濱 150080）

0 引 言

通信電源是維持通信體系正常運(yùn)行的關(guān)鍵，借助電源運(yùn)作方案能打造出功能性和可靠性較強(qiáng)的運(yùn)維一體化系統(tǒng)，為通信電源體系的廣泛應(yīng)用提供保障。為了保證通信質(zhì)量和節(jié)能水平，要依據(jù)實(shí)際情況判定系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，全面推廣運(yùn)維節(jié)能方案，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益以及環(huán)保效益的共贏。

1 通信電源系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)方案

1.1 通信電源系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)依據(jù)

為了保證通信電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃的合理性，要從系統(tǒng)組成要求出發(fā)，保證通信電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中各個(gè)模塊運(yùn)行的獨(dú)立性和聯(lián)動(dòng)效果。通信電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要整合交流引入、開關(guān)整流、直流分配、蓄電池組以及監(jiān)控系統(tǒng)5個(gè)基礎(chǔ)組成部分，共同維持整體系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和功能安全性[1]。

1.2 通信電源系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)內(nèi)容

1.2.1 通信設(shè)備機(jī)房安裝開關(guān)電源

通信電源使用的過(guò)程中，往往會(huì)因?yàn)殡娏鞯牧鲃?dòng)造成設(shè)備的高溫現(xiàn)象?？煽胤秶鷥?nèi)的溫度無(wú)需處理，但溫度較高或者是持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，必然會(huì)影響通信設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性。在直流電源設(shè)備設(shè)置時(shí)要滿足靠近負(fù)荷中心和面積需求等，維持通信電源運(yùn)行的工作環(huán)境，保證電壓和電流穩(wěn)定的同時(shí)，避免不良問(wèn)題。對(duì)于通信系統(tǒng)電壓輸入環(huán)節(jié)，電源模塊具有重要的作用，不僅可以控制電壓的輸入范圍，還能借助輸入電壓維持整體電源運(yùn)行工作的穩(wěn)定性，因此要保證電壓控制模塊的基本質(zhì)量，從而維持通信電源的綜合運(yùn)行效果。電壓模塊中對(duì)輸入電壓的大小有著明確的規(guī)定，一般是控制在國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的±30%范圍內(nèi)，以保證其運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。例如，某機(jī)房需要安裝2 000 A直流供電系統(tǒng)，按照Q=I2Rt（Q表示發(fā)熱損耗、I表示電流）進(jìn)行分析，開關(guān)電源到通信設(shè)備電纜通過(guò)的電流按照100 A計(jì)算，結(jié)合導(dǎo)線明細(xì)完成安裝處理，不僅能節(jié)省電能還能節(jié)約損耗。

1.2.2 遠(yuǎn)程控制替代傳統(tǒng)UPS

在智能化技術(shù)不斷發(fā)展的時(shí)代背景下，傳統(tǒng)UPS已經(jīng)被遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)逐漸取代，因此在通信電源站管理中需要依據(jù)智能化監(jiān)控系統(tǒng)保證設(shè)計(jì)和監(jiān)督工作的合理性，替代人工值守的基礎(chǔ)上，確保能及時(shí)進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)的收集，從而維持電子監(jiān)控管理的合理性[2]。利用遠(yuǎn)程系統(tǒng)控制高壓直流供電模式能有效降低空調(diào)配置損耗，UPS供電原理如圖1所示，在控制模塊設(shè)計(jì)的過(guò)程中要設(shè)置對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵位置點(diǎn)監(jiān)控單元，針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題能及時(shí)預(yù)警，并且指導(dǎo)相應(yīng)的人員開展維護(hù)和修理工作，從而提升了電源運(yùn)行的可靠性和安全性[3]。

圖1 UPS供電原理圖

UPS技術(shù)應(yīng)用在負(fù)載電流和系統(tǒng)模塊對(duì)比分析的環(huán)節(jié)中，借助智能軟件的相應(yīng)處理單元，就能對(duì)整流模塊的數(shù)量和運(yùn)行效果展開針對(duì)性的分析和調(diào)整，進(jìn)一步提升整流模塊休眠狀態(tài)的穩(wěn)定性，打造更加合理的節(jié)能降耗處理方案。休眠狀態(tài)的整流運(yùn)行模塊會(huì)大大降低帶載和空載過(guò)程產(chǎn)生的能源消耗，從而滿足節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，此外設(shè)計(jì)人員還會(huì)利用開關(guān)電源設(shè)備的改造升級(jí)工作更新控制芯片，確保對(duì)應(yīng)處理流程更加集約化[4]。

2 通信電源系統(tǒng)運(yùn)維節(jié)能方案

2.1 變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案

在通信電源系統(tǒng)節(jié)能體系內(nèi)，變壓器運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)空載損耗和負(fù)載損耗，具有重要的研究意義和價(jià)值，要結(jié)合周波、電壓以及波形數(shù)值完成對(duì)應(yīng)的控制，在降低電源系統(tǒng)電流畸變率的基礎(chǔ)上，將電源系統(tǒng)的能耗數(shù)值控制在一定的數(shù)據(jù)范圍內(nèi)。其中，變壓器有功損耗PT為：

式中，P0表示變壓器空載有功損耗；PK表示變壓器滿載有功損耗；β2表示變壓器負(fù)載率。減少變壓器運(yùn)行時(shí)間的同時(shí)，還能優(yōu)化開關(guān)的可用性容量，避免柴油發(fā)電機(jī)震蕩造成的損耗和影響，確保電源控制系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性以及和諧性，另外在變壓器運(yùn)行中融合諧波處理技術(shù)建立低壓供電系統(tǒng)諧波治理體系，也能提升經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效果[5]。一方面，諧波處理過(guò)程能借助技術(shù)因素影響配電系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行過(guò)程，因此在數(shù)據(jù)分析結(jié)束后需要對(duì)此進(jìn)行處理，將整體畸變率控制在規(guī)定的數(shù)據(jù)參數(shù)內(nèi)。另一方面，在電源系統(tǒng)諧波含量達(dá)到一定數(shù)值后，就要結(jié)合投資和能耗要點(diǎn)，利用并聯(lián)處理的方式盡量處理較大的諧波源，從而避免其對(duì)通信電源系統(tǒng)整體運(yùn)行效率產(chǎn)生污染的問(wèn)題。

2.2 優(yōu)化變壓器負(fù)載分配效率

在通信電源節(jié)能降耗系統(tǒng)中，要合理性分配變壓器負(fù)載參數(shù)，借助前置端子蓄電池的優(yōu)勢(shì)，節(jié)約生產(chǎn)成本，從生產(chǎn)用料和包裝用料等方面減少投入和消耗，大大優(yōu)化了經(jīng)濟(jì)效益，更好地完成成本回收工作。

在通信電源溫控系統(tǒng)中應(yīng)用前置端子蓄電池組技術(shù)能有效構(gòu)建更加便捷且節(jié)能的溫控模式，保證蓄電池在獨(dú)立空間內(nèi)形成相對(duì)獨(dú)立的溫控模式，維持設(shè)備工作溫度調(diào)節(jié)流程的合理性，最大化降低能耗產(chǎn)生的資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。此外，在溫控系統(tǒng)中還會(huì)進(jìn)行分區(qū)設(shè)置，有效降低站點(diǎn)能耗問(wèn)題產(chǎn)生的影響，將蓄電池控制在規(guī)定溫度范圍內(nèi)完成相應(yīng)的工序，保證基站設(shè)備工作溫度的處理，如將前置端子蓄電池組應(yīng)用在地理保溫箱、壓縮機(jī)保溫箱以及半導(dǎo)體恒溫調(diào)節(jié)中，能進(jìn)一步提高局部溫度的控制效果[6]。

盡管前置端子蓄電池組的應(yīng)用具有較為突出的優(yōu)勢(shì)，但是其運(yùn)行過(guò)程也存在一定的局限性，因此不僅要及時(shí)進(jìn)行充電處理，還要避免放電量過(guò)多產(chǎn)生負(fù)極硫酸鹽化等現(xiàn)象。在出現(xiàn)相應(yīng)問(wèn)題后，要結(jié)合實(shí)際情況落實(shí)對(duì)應(yīng)的處理機(jī)制，借助電流量較低的處理方式進(jìn)行循環(huán)式充電和放電，以保證電容量滿足規(guī)范要求，并且合理性調(diào)整電解液的實(shí)際濃度和對(duì)應(yīng)液面的高度，另外借助脈沖修復(fù)的方式降低負(fù)極硫酸化產(chǎn)生的能源浪費(fèi)，提升應(yīng)用效果。

2.3 從管理層面優(yōu)化運(yùn)維節(jié)能效果

為了降低通信電源運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的耗電量，要結(jié)合運(yùn)維節(jié)能處理方案，確保對(duì)應(yīng)的節(jié)能設(shè)計(jì)元素和環(huán)節(jié)更加貼合實(shí)際應(yīng)用，秉持節(jié)能降耗的處理原則維持各個(gè)單元應(yīng)用運(yùn)行的合理性。除了從技術(shù)層面落實(shí)節(jié)能降耗手段外，也要關(guān)注通信電源應(yīng)用管理的控制質(zhì)量，確保相應(yīng)的管理機(jī)制和控制措施都能實(shí)現(xiàn)運(yùn)維節(jié)能的目標(biāo)[7]。

管理機(jī)房的電源布線，在選擇通信電源機(jī)房的過(guò)程中，全面分析水源、電能、通風(fēng)以及自然冷源等，選取節(jié)能和絕熱材料進(jìn)行機(jī)房墻體的粉刷，有效利用節(jié)能材料避免能源消耗。此外，布線的過(guò)程中還要依據(jù)設(shè)計(jì)要求和環(huán)境情況減少導(dǎo)線用量，從而降低對(duì)應(yīng)的損耗，若是線路較長(zhǎng)，則可以借助增加橫截面積的方式避免電能過(guò)度消耗。隨著近幾年高層建筑逐漸增多，在電源設(shè)備安裝過(guò)程中也要結(jié)合樓層和樓層面積等因素確保多樣化供電方式的合理性，在應(yīng)用集中式、分散式以及混合式電源系統(tǒng)時(shí)，要落實(shí)具體問(wèn)題具體分析的處理機(jī)制，確保供電運(yùn)行模式最優(yōu)化，從而滿足節(jié)能降耗的標(biāo)準(zhǔn)要求。

此外在電源系統(tǒng)運(yùn)維節(jié)能方案中，應(yīng)盡量選擇能耗較少的設(shè)備。首先，選擇變壓器效率、容量以及運(yùn)行方式都適宜實(shí)際環(huán)境的設(shè)備，節(jié)能型變壓器盡管一次性投入較高，但是大大縮減了運(yùn)行過(guò)程中的能耗，從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度出發(fā)更加有利于運(yùn)維節(jié)能管理。其次，結(jié)合實(shí)際工作環(huán)境和設(shè)計(jì)規(guī)范選擇適宜的電容器，一般選取電子式電容器，不僅能有效調(diào)控和處理電壓數(shù)值，還能減少自身放電損耗，滿足節(jié)能運(yùn)維管理的標(biāo)準(zhǔn)。再次，供電系統(tǒng)和配電系統(tǒng)的處理也要滿足節(jié)能降耗的要求，提高整體節(jié)能效果，并且依據(jù)實(shí)際情況選擇較為適宜的供電模式，減少導(dǎo)線的長(zhǎng)度，對(duì)截面積和敷設(shè)方式進(jìn)行優(yōu)選，最大化提升電源系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)維管理工作的基本效果[8]。最后，結(jié)合實(shí)際通信電源應(yīng)用管理要求和環(huán)境選擇適宜的濾波器，目前應(yīng)用較為廣泛的是無(wú)緣濾波器，借助LC濾波裝置降低濾波產(chǎn)生的影響，不僅整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、操作容易，而且為其整體制作成本較低，滿足節(jié)能降耗的要求。同時(shí)，有源濾波器也能對(duì)電壓參數(shù)和電流相位角參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，從而優(yōu)化整體配電系統(tǒng)的運(yùn)行功率。

3 結(jié) 論

在通信電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要保證相應(yīng)模塊都能發(fā)揮其實(shí)際作用，建立更加完整的技術(shù)應(yīng)用模式，并且配合設(shè)計(jì)方案規(guī)劃具體系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程，充分踐行運(yùn)維節(jié)能方案，順應(yīng)行業(yè)節(jié)能降耗的發(fā)展趨勢(shì)，選擇較為合理的處理體系，確保能在滿足運(yùn)行要求的同時(shí)提高環(huán)保效益。