通信電源系統諧波治理與節能降耗分析

王啟凡+宋曉偉

摘 要：電力通信系統已經廣泛的深入到我國社會生活中的各個領域當中，特別是計算機和移動通訊方面，半導體元件和功率比較大的非線性負荷也被廣泛應用，導致了整個電力通訊系統的壓力變大，出現了諧波，嚴重影響了電力系統的供電情況，治理通信電源系統諧波和節能降耗刻不容緩。

關鍵詞：通信電源系統；諧波治理；節能降耗

通信網絡的快速發展促進了經濟與科技的進步，但同時也消耗了大量的能源。未來社會，能源越來越少，對于通信行業而言，也不得不采用節能技術。本文就這一問題進行分析，以便能明確通信節能技術，確保通信網絡的進步與發展。

1通信電源系統諧波出現的原因

CPS、整流器、高頻開關電源等非線性設備和一些變流裝置的使用，使通信電源系統的可靠性和安全性受到威脅，正常輸出的電流和電壓會發生嚴重的畸變，正交波形的電流被改變，被傅立葉分解的波形，產生了基波分量和整數倍的諧波分量，基波分量就是正弦交流電能，整數倍分量就是影響通信電源系統正常運行的諧波。

2通信電源系統諧波的影響范圍

2.1對電網產生的影響

諧波的出現會加重變壓器漏磁、銅損、鐵損的現象，諧波會產生很大的噪聲，升高外線圈的電流，諧波也會增加對通信電源系統的危害，致使電網的運行效率比較低，浪費大量的電能，降低儀表的準確度，導致各種開關和機電保護器出現誤動甚至拒動的情況。

2.2對通信設備產生的影響

通信電源系統諧波的出現會產生巨大的電磁場，嚴重影響通信設備的質量。

2.3對電容器產生的影響

電容器對大型電動機和低壓電網會產生無功率補償和功率因數補償，一旦電容器遭到影響就會導致溫度過高，產生過電壓、過電流的現象，最后導致擊穿損壞的情況，主要是電流并聯諧振產生大量的電流造成的。

2.4對通信線路產生的影響

通信電源系統諧波會產生大量的噪聲，甚至會造成通信線路發生故障。

2.5對電力電容量產生的影響

通信電源系統諧波會讓電力電容器導致諧波共振，吸收電流，導致過量發熱，這主要是由于電力電容量具有阻抗以及阻抗和頻率成反比的特征造成的。

2.6對斷路器產生的影響

通信電源系統諧波含有較高的電流，會降低斷路器的開段能力和熱元件的發熱電流，加大了短路器的配置。

2.7對繼電保護器產生的影響

通信電源系統保護了低壓到達進線柜的電壓平衡，防止由于繼電保護器的變化而產生的誤動甚至拒動。

2.8對電源導線產生的影響

在通信電源系統中，由于高諧波頻率使導線的諧波電阻增加，諧波電流會降低線路發熱傳輸能力，增加線路的損耗程度。另外通信電源系統諧波還會造成局部放電，加速了電纜的老化，縮短了使用周期。

2.9對電表度產生的影響

通信電源系統諧波，對電度表的電壓和電流的波形都會產生不同程度的影響，使工作的波形產生畸變，成為非正弦波形，這樣會使高頻次的諧波產生相互作用的附加力，會造成誤差，引起電度表計量的混亂。

2.10 對柴油發電機組產生的影響

通信電源系統諧波會加重發電機組的發熱程度，減少了發電機組容量的輸出。

3諧波治理的節能量認定

3.1廣義上的諧波治理的節能量

廣義上來講，諧波治理的作用是提高電能質量，企業生產的產品質量受電能質量的影響，電能質量越好，企業生產產品的次品率就越低，同時對電網的沖擊小，不會影響到電網上其他精密的用電設備的正常使用以及繼電保護設備的正常工作，正常通信。就效果上講，首先產品的次品率越低，因為生產次品也是需要能耗的，所以就越節能；其次設備的使用壽命延長，也是一種節能；第三在傳輸效率和通信效率上也可以產生節能量等等。但是這個過程中所節省的能源是無法估計的，所以我們一般不認定廣義上的諧波治理節能效果的節能量。

3.2諧波治理改造項目的節能量認定

現在有些做無功補償和諧波治理的公司會通過安裝電能表來計量改造之前跟之后的能耗數據來證明是否有節能的效果，因為影響的因素很多，所以這個節能效果的確認，主要還是靠企業跟節能改造服務公司自己去協商解決這個問題的。但是通過檢測發現諧波改造項目中能取得節能量，并且達到財政獎勵的標準的比較少，所以沒有評選過單獨的諧波治理的節能示范工程項目。

也有些節能改造服務公司是通過采用一系列的綜合措施來實現節能改造的，諧波治理只是其中的一環，還包括提高功率因數、大數據管理、自動化管理、治理瞬流、浪涌沖擊、三相不平衡等等，其節能量的計算是整個改造工程的節能量，不是計算單獨的諧波治理取得的節能量。這種改造方式的節能量認定還是要通過實地檢測，收集數據，最終由企業和節能改造服務公司一起確認節能量，然后再由專家組來對節能量進行判定。

4關于通信網絡中設備節能的途徑

4.1通信電源系統的節能途徑

在電源上，由于多個設備均采用始終供電的方式，因此消耗了大量的電能。一方面，應對技術的更新進行研究，使得更多可以統一供電的設備出現。一方面要求安裝技術人員要具有專業性，在設備安裝上，要正確安裝防止其出現損壞，影響效率和能源消耗。將統一的供電方式改為分散供電方式，將供電距離降到最低，也就是要合理設置供電設備的位置以及線路的走向，節約設計和安裝成本，也可以降低能耗。在分散式供電過程中，只需要對主力機房供給交流電，一個系統出現故障時，不影響其他系統工作，這樣可以有效的降低能耗。目前，我國在電源的使用上，采用了一種諧波治理技術，這一技術通過低諧波輸入和諧波失真的方式來降低干擾和負載，使用電設備的額定容量得以降低，確保電源使用效率的提高。

4.2關于移動通信基站的能耗控制

我們在對通信網絡的能耗分析中發現，移動通信基站的能耗消耗也較大，因此要對基站進行分析。移動基站主要是一種用于傳輸的無線電臺，是目前網絡覆蓋的主設備。移動基站在建設過程中就會消耗大量的資源，成本巨大。并且對于基站的設計而言，如果設計的合理性差，基站增多，則會導致大量的能源消耗。承建商對于基站的用戶群分析不明確，導致其建設不合理，并且基站的維護需要消耗大量的成本。相關專家試圖通過減小基站體積甚至改變基站的結構來實現，當然具有一定效果。在移動數據網絡化的同時，寬帶化是節能的一大形式。但寬帶同樣會帶來其他的能耗，隨著科技的發展，基于人們的大量需求，基站的數量也越來越多。基站對于周邊的環境要求較高，除了溫度和濕度外，還需要保證其空氣潔凈度。我們從整體上提出三點基站的節能建議。第一，通過無線網絡優化設計，確保通信質量。第二，盡量優化基站結構，減少基站的數量。推廣更先進的供電系統。第三，改變基站的結構，并且對基站進行長期系統的維護。總之，只有做到以上三點，才能確保基站的運行穩定，控制器能耗的提高。無論是基站還是通信網絡系統用電設備，都會造成大量的能耗，應引起相關人員重視，并采取更好的辦法來解決其能耗問題。

總之，通信電源系統諧波對干擾通信系統信號的傳輸有很大的影響作用，對通訊設備會產生極大的危害作用，使得電力系統都處于諧波的影響之下，因此，對諧波進行具體的分析并制定相應的對策，促使通信系統科學有效的運行。

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