OTN設備直流電源分配單元供電方案設計與實現

汪大洋 李沛 張廈千 魏琳瑯

【摘 要】近年來，OTN技術開始在電力系統通信領域廣泛地應用。OTN設備功耗大、供電較復雜，對機房動力環境要求高。文章以華為技術有限公司（以下簡稱華為）生產的OTN設備為例，首先介紹了設備的組成原理及供電要求，提出了OTN設備供電在現有機房動力環境下遇到的問題，然后比較分析了2種OTN設備子架電源分配單元的輸入連接方式；在此基礎上，文章進一步闡述了OTN設備子架電源分配單元空氣開關的容量配置和電源輸入正極接地的實現方式，最后總結了采用此種供電方案的優點，以及帶來的施工效益和運維效益。

【關鍵詞】OTN設備；PDU；供電方案

【中圖分類號】TN86 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2016）02-0033-05

0 引言

隨著電網規模化、智能化、信息化的不斷發展，承載在電力通信網上的業務種類和數量快速增長，所需的傳輸帶寬也在不斷擴大。這種背景下發展的OTN（光傳送網，Optical Transport Network）技術，整合了密集波分復用技術和SDH/MSTP技術；其通過對大顆粒業務的交叉復用、管理配置和多種用戶信號的封裝及透傳，實現了多業務、大容量、全透明的傳輸功能[1-2]。

江蘇電網采用華為研發的整套OTN技術組建省級電力通信骨干傳輸網，主環帶寬達到400 Gbit/s，支持2.5 Gbit/s和10 Gbit/s的SDH業務或以太網業務光信號的直接接入，能夠傳輸不同波長的80波載波信號，最大接入波長的速率可達100 Gbit/s。組建的整個環網采用了光波長共享保護（OWSP），通過占用2個不同的波長實現對所有站點間一路分布式業務的保護，有效地解決了電力通信系統存在的光纜資源、網絡架構、業務帶寬和網絡安全等方面的問題。

OTN設備涉及眾多波道的光電轉換，設備功耗大，對供電的可靠性要求高，故OTN交叉復用部分常采用分區供電；而且，OTN設備的交叉復用部分和線路傳輸部分是分立的，雖一般并存于同一機柜中，但需各自獨立供電。故OTN設備的供電輸入路數一般較多，空開容量較大，對機房動力環境要求較高。

1 OTN設備基本組成及供電方式

我們以華為開發的OSN系列產品為例，介紹OTN設備的基本組成及其供電方式。華為生產的OTN設備由OptiX OSN 8800智能光傳送平臺（簡稱0SN8800）和OptiX OSN 6800智能光傳送平臺（簡稱0SN6800）2個部分組成。0SN8800實現業務接入、封裝映射和波長調制等功能，0SN6800實現波道解復用、光信號放大、信道調制等功能。0SN8800和0SN6800之間通過光尾纖進行信號傳輸。

由于0SN8800對波長的調制解調都是通過光電轉換實現，且當接入的業務量較大時，功耗往往較高。故在設備供電中，0SN8800采用兩分區均衡供電，即0SN8800供電需要2路輸入，加上備用供電，總共需要4路輸入（如圖1所示）。

而0SN6800功耗相對較小，采用集中1路供電，加上備用供電，總共需要2路輸入（如圖2所示）。

但是，由于采用環網組建，1個OTN網元將對應東、西向至少2個方向的信號流，所以1套OTN網元往往至少需要東、西向2臺0SN6800設備。

以1套OTN網元由1臺0SN8800和東、西向2臺0SN6800設備組成為例，則其子架直流配電總共需要8路輸入（如圖3所示）。當1個站點需要安裝多套OTN設備時，供電輸入路數將以8的倍數上升，很多電力通信站點難以提供如此多的電源分配單元。

此外，華為原廠機柜配發的PDU（Power Distribution Unit，電源分配單元）空開容量為63 A、32 A，其中0SN8800使用63 A，OSN6800使用32 A。而目前電力通信直流分配柜配置的空開容量一般最大也僅為63 A，若直接和OTN設備子架PDU空開相連，則不符合直流系統空氣開關級差配合保護的需要。

故需對OTN設備供電方案進行優化和改進，提出一種既滿足設備運行需要，又能適應現有電力通信機房的供電方案。

2 OTN設備子架PDU輸入連接方式

若按照OTN設備子架PDU每路供電都對應獨立輸入的方式，則所需電源輸入路數將會以8的倍數呈現，不僅直流分配屏空開端子數量難以滿足，還會增加運維的復雜度，誤動、誤操作的風險也會上升。為了降低所需的電源輸入路數，我們采用新的供電連接方式，對PDU輸入進行適當并接。

仍以1臺0SN8800和2臺0SN6800設備組成為例，總共需要8路輸入，主、備各4路。顯然，可選擇的PDU輸入并接方式有2種：一種是4路全并接，另一種是兩兩并接。以下主要是針對這2種方式進行闡述并得出最后結論。

2.1 4路全并接方式

4路全并接方式是指PDU輸入4路全部并接，這種連接方式下，只需要提供主、備各1路，總共2路輸入即可（如圖4所示）。這種連接方式大大減少了電源輸入路數，簡化了OTN設備電源供電的復雜度，便于操作和維護。

但是，據實驗測量，現配置的一套OTN設備滿負荷運行大約需要通過60 A的電流，而電力通信站點內直流電源分配屏提供的空開容量最大一般僅為63 A。按照直流系統空氣開關級差保護的要求，且考慮到以后設備擴容的需要，將4路輸入合并為1路輸入的方式無法保證OTN設備的正常運行。因此，4路并接、1路輸入的方式在現有動力環境下無法實現。

經過改進，可再增加1路輸入，改為4路并接、2路并聯輸入的方式。這種連接方式下，需要提供主、備各2路，總共需要4路輸入（如圖5所示）。這種連接方式同樣減少了電源輸入路數，而且兩路輸入負載均衡，共同分流，理論上能夠承載達到100 A的電流負載，可以滿足OTN設備的正常運行。

但是，這種連接方式存在著安全隱患：當其中一路輸入正常，另一路輸入由于故障斷開時，OTN設備仍然可以在一段時間內維持正常運行，無告警發生。此時，運維人員無法通過設備網管信息，實時掌握供電輸入的故障狀態，導致缺陷不能及時處理，埋下了安全隱患。因此，這種連接方式對OTN設備也是不可取的。

2.2 兩兩并接的方式

兩兩并接的方式是指將電源輸入的4路兩兩并接，從而需要主、備各2路輸入，總共4路輸入，減少了輸入路數。兩兩并接有2種實現方式。

第一種是將對應OSN8800左右分區的2個輸入并接，將剩余的2臺OSN6800的2個輸入并接（如圖6所示）。據實驗測量，現配置的1臺OSN8800滿負荷運行大約需要通過50 A的電流，而電力通信站點內直流電源分配屏提供的空開容量最大一般僅為63 A。按照直流系統空氣開關級差保護的要求，而且考慮到以后設備擴容的需要，將OSN8800左右分區的2個輸入空開并接的方式無法保證OTN設備的正常運行。而將對應2臺OSN6800的輸入并接也是不合理的，因為一旦該輸入故障斷開，則該OTN設備環網的東、西向2個信號都將失電中斷，配置的環網保護也將失效，整個站點將被迫“下線”。因此，這種兩兩連接方式是不合適的。

第二種兩兩并接方式是將OSN8800的左右分區供電輸入各與1臺OSN6800的輸入并接。據實驗測量，現配置的1臺OSN8800左右分區滿負荷運行大約需要各通過25 A的電流，而OSN6800大約需要通過5 A的電流；如此測算，在這種并接方式下，通過每路輸入的電流約30 A，直流電源分配屏提供的63 A空開可以滿足直流系統空氣開關級差保護的要求。而且將2臺OSN6800分配到2個不同輸入空開下，也最大限度地保證了環網保護的實現。但是，這種并接方式在現有原廠安排的PDU輸入空開排列下，需要進行跨接實現，接線不可靠也不美觀。

經過進一步改進，將PDU空開排列順序稍作調整，從左至右，按照OSN8800左分區，西向OSN6800，OSN8800右分區，東向OSN6800排列（如圖7所示）。這樣就能使得并接的2個空開鄰近，且可以使用原廠配發的短接銅片進行并接，安全、可靠且美觀。

綜上分析，我們采用兩兩并接、4路輸入的方式，具體實現是以OSN8800的左右分區輸入各與1臺OSN6800輸入并接，以此達到OTN設備輸入路數簡化的目的。

3 OTN設備子架PDU空開容量設置

OTN設備子架PDU空氣開關容量的原廠配置OSN8800左右分區為63 A，OSN6800為32 A。直流空氣開關常見額定電流規格有1 A、2 A、3A、6 A、10 A、16 A、20 A、25 A、32 A、40 A、50 A、63 A，每相鄰兩者之間為一個級差。直流空氣開關上下級之間必須保證2～4個級差，這是為了防止直流空氣開關越級跳閘，造成事故擴大[3-4]。而電力通信站點內直流電源分配屏提供的空開容量最大一般僅為63 A，按照級差要求，OTN設備子架PDU空氣開關容量必須下降2～4個級差；同時，考慮到以后設備擴容的需要，配電盒空氣開關所帶負載電流也應在其容量以下2～4個級差內。

在上一節我們已經選擇的子架PDU輸入連接兩兩并接方式的前提下，可以將OTN設備子架PDU空氣開關容量重新進行設置。前文已經提到，現配置的1臺OSN8800左右分區滿負荷運行大約需要各通過25 A的電流，而OSN6800大約需要通過5 A的電流。因此，按照級差要求，我們將OTN設備子架PDU空氣開關容量調整如下：OSN8800左右分區為40 A，OSN6800為20 A（如圖8所示）。

這樣設置能夠保證PDU空氣開關容量向上級在直流電源分配屏空開容量（63A）的2個級差之下，向下級在其所承載負載電流的2個級差之上，確保了OTN設備的安全穩定運行。

4 OTN設備子架PDU正極接地

通信設備的直流供電一般采用-48 V；以大地為零電位參考點，在電力通信站點通信直流電源供電中，常常將電源正極進行工作接地。電力通信設施的有關規定要求通信直流電源正極在電源設備側和通信設備側均應良好接地[5-6]。

按照正極在通信設備側接地的要求，我們需要將OTN設備子架PDU的8路正極輸入全部工作接地，而如果每路輸入全部引出接地線，又會帶來施工繁雜且不美觀等問題。因此，對于正極接地，我們仍然采用兩兩并接的方式，每兩個相鄰正極引出一根接地線即可。最終的OTN設備供電方案示意圖如圖9所示。

5 總結與展望

通過對OTN設備子架PDU輸入接線的設計和空開容量的重新設置，我們對OTN設備供電方案進行了優化和改進，提出了一種既能滿足設備運行需要，又能適應現有電力通信機房的供電方案。在設備安裝過程中，工作人員反映此種供電方案便于施工，而且安全可靠、整潔美觀。在近3個月的試運行過程中，運維人員反映OTN設備供電正常運行，電源系統操作簡明，對應關系明確，空開的狀態能實時地反映到設備網管告警中，滿足了實際調度運行的需要。

隨著智能電網的建設和企業信息化管理的提升，各類新業務不斷涌現，電力通信設備承載的數據量日益擴大，對動力環境的要求也不斷提高，因此必須確保供電電源的安全、穩定、可靠，才能確保通信網各類系統的安全穩定運行。

參 考 文 獻

[1]程路明，盛建雄.OTN技術在電力通信中的應用[J].湖州師范學院學報，2015，37（4）：17-21.

[2]張雪寧.OTN技術在電力通信傳輸網中的應用[J].信息安全與技術，2015（4）：83-84.

[3]蘇國瀧.直流系統空氣開關級差配合的分析[J].電子制作，2013（22）：36.

[4]李辰龍，孔珍寶，劉亞南，等.直流電源可靠性應用研究[J].江蘇電機工程，2015，34（1）：59-61，64.

[5]王云濤，趙艷棋.分析電力通信直流電源運維要點[J].通訊世界，2015（17）：117.

[6]王倫娥.芻議電氣控制線路設計基礎[J].企業科技與發展，2015（15）：107-108.

[責任編輯：鐘聲賢]