通信系統電源故障分析與維護探討

唐 聰，胡拓宇

（煤炭工業合肥設計研究院有限責任公司，安徽 合肥 230000）

1 通信電源系統的基本設計原理

通信系統中，從主要通信系統到分支通信系統，往往共用一個主電源。通信電源的運行主要依靠通信直流電和通信交流電兩種供電方式。

1.1 通信交流供電系統

通信交流供電系統分為多個部分，主要由交流配電屏、交流屏及相關不間斷電源設備組成。系統運行中，備用油機和移動油機等設備都是主要的提供交流電的備用設備。UPS系統的主要功能是為相關通信設備提供持續暢通的交流電。交流配電單元是通信電源系統的輸入部分，一般由兩路市電引入交流380 V或220 V。交流配電單元的輸入端必須有防雷擊、浪涌的保護裝置，并有可自動或人工操作的切換裝置，確保兩路市電的不間斷供電，并提供各種容量的交流輸出。整流器是通信電源系統的核心部分，由交流配電單元提供電源，完成AC-DC的轉換。整流器一方面將交流電轉換為直流電，經濾波后提供給負載，另一方面對蓄電池以恒流限壓方式充電。電力通信電源系統一般采用高頻開關電源，具有積小、重量輕、模塊化、功率因素高、可靠性高以及可帶電熱插拔等優點。一個高頻開關電源系統，通常是幾個高頻開關整流器并聯運行，各整流模塊輸出電流自動均衡[1]。直流分配單元是將整流器輸出的直流電流匯集到直流母排，再進入直流配電，由直流配電將電壓進行分配，一路給蓄電池組充電，其他分配給通信設備和其他直流用戶供電。蓄電池組與整流器并聯運行，組合成為浮充供電系統。通常由整流器作直流輸出，蓄電池荷電待用，起到平滑濾波、降低整流器輸出雜音及提高供電質量的作用。當整流器出現故障或交流電中斷時，由蓄電池組對負載供電，確保供電不中斷。目前使用的蓄電池組都是閥控式密封鉛酸蓄電池（簡稱VRLA），采用密封結構，無酸霧、無毒、無有害氣體溢出，不污染設備和環境，可與設備同室安裝，無需加電解液維護。監控模塊是通信電源系統的控制中心，可實時監測和控制電源系統各部分工作。

1.2 通信直流供電系統

直流供電系統主要由直流配電屏、整流器以及蓄電池等組成。根據相關行業標準，多數情況下使用的是DC 48 V的直流電。

2 通信電源常見故障分析

2.1 蓄電池短路故障

蓄電池在通信電源中最常出現故障，容易短路是電池最常出現的問題。蓄電池一旦短路就會使通信電源的供電發生異常，嚴重時還會有蓄電池爆炸的風險。蓄電池一旦爆炸，整個供電系統都將癱瘓。當蓄電池出現短路時，其中的負極絕緣層會出現損壞現象。絕緣層被破壞后，蓄電池利用蓄電池架的導電性不斷地向地面放電，產生的電流會導致電源線不斷升溫發熱，如果不及時解決，將發生火災。

2.2 高頻開關電源的失壓故障

通信電源系統運行過程中，另一個容易出現的問題是主干網失壓故障。主干網如果出現問題將導致整個網絡通信中斷。如果發生通信中斷，要對高頻電壓開關中的電源整流模塊進行檢查，找到具體故障原因。如果高頻電壓開關顯示為零電壓，那么可直接判斷是高頻開關引起的問題。解決此類故障的辦法是要求檢修人員檢查電源交流器是否可以正常閉合[2]。

3 常見的造成通信電源故障的原因

3.1 電源設計不完善，使用過程不規范

電源設計過程中，很多設計人員只關注電源運行的可靠性，忽略了故障預警系統和備用電源應急系統的有關設計，導致通信電源工作過程中因備用電源數量少而不能維持長時間對通信網的供電。此外，沒有相應的應急系統，維修人員在故障維修時要花費更大的精力和更多的時間，時間過長則會導致通信網絡癱瘓。通信網絡施工過程中，存在施工單位為了追求更高經濟利益，使用劣質材料，節約生產成本的情況。

3.2 機房設備不健全，機房環境惡劣

通信網絡持續運行還有一個必不可少的條件，即良好的機房環境。如果機房環境過于惡劣會導致相關設備的使用壽命減短，從而影響部分電源設備的工作效率，影響電源系統的正常運行[3]。通信網絡構建過程中，存在只配置機房主設備，不安裝相應的備用設備。如果主設備發生故障而沒有備用設備，那么整個電源系統都將癱瘓，給通信網絡造成更大的損失。

4 解決通信電源故障的措施

4.1 電源模塊故障處理流程

應該在監控板面上查看警告信息，分析警告信息所在的位置，分析實際參數尋找問題的根源，對問題根源進行排查，找到錯誤原件，更換原件或者重新設置元件的參數。

4.2 對操作方法進行規范

設立專門的管理部門，對整個通信系統進行管理。對管理人員和維修人員進行定期培訓，更新專業知識。設計人員設計電源系統時要設計好監控系統。

4.3 加強維護工作

要做好以下日常維護工作。（1）對電源設備進行檢查。需要檢查機房的溫度和各個設備是否正常運行。（2）電源巡視檢查。觀察模板配置是否合理、警報系統有無警告風扇的運行情況以及蓄電池是否出現異常等。（3）利用電源監控系統遠程監控，了解故障現象，遠程解決故障或安排人手到現場解決。（4）防塵網清理。為了避免電源在工作過程中發熱、發燙，需安裝排風扇。為保證排風扇的工作正常，一般都會在排風扇上安裝防塵網。防塵網的作用是避免大量灰塵堆積在風扇上，所以要定期清理防塵網，便于排風扇工作。（5）定期巡檢。梅雨季來臨前要進行定期巡檢，檢查設備中存在的安全隱患。通過系統調整手段，減少設備的故障發生率。

4.4 安裝防雷器單元

防雷器是由4個片狀防雷單元組成，其中3個防雷單元具有狀態顯示功能，可以顯示防雷單元是否處于完好狀態。防雷單元窗口顏色為綠色時，表示防雷單元處于完好狀態。某個防雷單元窗口顏色為紅色時，則表示該防雷單元已損壞，應盡快更換防雷模塊。

4.5 交換配電單元的故障處理

更換交流變送器的方法是必須先斷開電源系統的交流電和關掉監控單元的電源，否則可能會對人身造成傷害或者燒壞交流變送器。更換時如果連接線上沒有標識，那么在拆交流變送器前需要做好相應的標識，否則安裝時會造成不便。需注意，安裝好交流變送器后，需要檢查連線無誤后方可送上交流電，然后打開監控單元的電源。核實交流顯示是否與實際測量電壓相符。

4.6 電源的故障處理

通信電源發生故障需要解決時，要確保的第一準則是保證通信設備不間斷電流，即一路交流電出現問題，應該確保另一路交流電正常供電。如果出現問題，應該分段排查，并核實熔絲是否斷裂、整流模塊是否過熱及風扇是否正常運作等。

5 結 論

通信電源是系統的核心組成部分。若通信電源系統發生故障，則可能導致較大的連鎖反應。例如，交流輸入電壓不穩定會引起開關電源模塊工作失常或燒壞電源模塊；開關電源輸出電壓過高會引起開關電源模塊關機或蓄電池過充電而損壞；電池放電過深或內部短路會引起監控模塊充電顯示限流；開關電源監控參數和開關電源模塊設置不正確會引起供電系統出現告警。

一定要做好通信電源的定期檢查和日常檢查，設計良好的監控系統，保證運行環境的整潔，做好工作人員的崗前培訓。出現故障時，一定要先分析故障所在位置，再判斷故障產生的原因，以更快地解決故障。