關于油田通信機房供電模式的探討

王巖波

摘要：隨著油田信息化的快速建設與發展，油田通信機房的規模越來越龐大，設備越來越復雜，用電安全以及節能問題日益凸顯，傳統的UPS供電模式引發的問題越來越多。論文主要探討通信機房中的供電模式，從而對比不同供電模式的優缺點，為下一步更新供電模式提供可靠的研究基礎。

關鍵詞：通信機房;UPS供電;供電模式

1.UPS供電模式

傳統UPS供電模式主要是采取具有容錯機制的冗余配置對通信機房進行供電。一般傳統UPS供電后備電源設置為儲蓄電池及后備發電機。傳統UPS工作過程主要是當市電正常接入時，UPS通過整流器以及逆變器處理后為負載提供高質量交流電源，在進行整流逆變過程中又對后備電源做功充電。當市電中斷時，UPS蓄電池充當電源進行整流及逆變，從而持續為負載提供較高質量的交流電源。保障通信機房各類設備繼續運轉。如果出現較長時間的市電停電時，儲蓄電池能源耗盡，備用發電機開始運作，一方面繼續對儲蓄電池充電，一方面繼續保障供電。

2.低壓直流供電模式

有關低壓直流供電系統，目前普遍采用的就是48V低壓直流供電系統。通過功率因數矯正器、DC/DC變換器與48V母線連接，再通過DC/DC變換器、電壓調節模塊供電。48V電源系統中有蓄電池作為濾波器避免了外界的干擾，避免了交流市電電源中存在的高頻開關操作電壓、瞬態過電壓變化、雷電過電壓和諧波等對通信的干擾。然而系統需要較粗的負載配電線，占地面積大，成本高。

3.高壓直流供電模式

高壓直流系統是一種新型的直流不間斷供電系統。這種供電系統在電力設備中應用非常廣泛，在通信領域、計算機領域以及專業的醫療設備的數據機房中也得以應用，是各類數據交換機、服務器以及計算機系統等的備用電源。電源信號的輸入主要分為四個模塊，分別為輸入濾波、工頻整流、DC/DC轉換、LC高頻濾波，AC信號通過輸入濾波端被輸入，經過以上模塊環節，從LC高頻濾波端實現DC的輸出。

4.通信機房高壓直流供電技術的節能性研究

高壓直流供電技術具有顯著的應用優勢，在目前的應用過程中應當加大對其的研究與推廣應用，中國移動與中國電信等通信公司一直致力于高壓直流供電技術的開發、推廣與應用，具有較高的經濟可行性。

4.1目前通信機房后端設備的改造技術

在現網機房中運用高壓直流供電技術要求充分分析出通信機房的后端設備，并在此基礎上對其進行一定的改造。在目前的運行體系中多數后端設備中的內部電源采用的是功率因數補償器、整流器等獨立開關的電源模塊，在供電過程中以此對外圍中心、服務器、照明、計算中心與空調冷卻設備提供電能。電源開關中的核心組成部分是交流-直流變換，在設備使用中電源開關的前端位置中輸入200-400V直流與交流220V供電設備，以此電源設備能夠正常開展工作，目前運行方式中高壓直流供電系統在現網設備的運行方式中具有不同的組成體系。在運用過程中包括電源內部改造為全波整流的設備，電源內部為半波整流的設備，具有輸入頻率檢測的設備，具有啟動過壓保護的設備，交流變壓器輸入中的純交流設備，在運用過程中應當對這些設備進行相應調整，最終達到良好的節能效果。

4.2將電源內部改造為全波整流的設備

目前通信公司設備中的后端設備電源內部一般為全波整流，采用的連接方式是運用二極管的導通與關斷設備，把現網聯系中的交流電轉變為直流電。如此在接入電源為高壓直流電的情況下，不管電路設施中處于正極或者負極，都能夠實現電路的導通。由此能夠看到在通信設備的內部結構處于全波整流中200V交流現網設備的情況下，即使不對其進行改造，也能夠實現直接運用高壓直流進行供電。

4.3針對電源內部為半波整流的設備

目前在現網操作中能夠看到，部分電源內部結構為半波整流中的后端設備，如果對其采用交流電供電方式，那么在交流正半波電路導通的情況下，能夠在電路運行過程中實現半波整流。

由此這類后端設備在對其進行改造處理過程中，可以直接運用高壓直流供電方式，嚴格按照正極與負極的順序接入其中，同時在正常接入狀態下難以正常工作，同時在需要輸入高壓直流電源過程中應當將正極與負極進行互換，以此實現設備的正常工作。

4.4具有輸入頻率檢測的設備

在現網交流供電設備啟動過程中需要對設備的運行情況進行檢測，檢查設備的頻率運行情況，要求其處于50-60Hz之間，選用高壓直流供電方式中，應當有效使用直流脈沖發射器，同時有效模擬50Hz頻率的脈沖波，同時在設備成功啟動之后，將脈沖發射器斷開。

4.5具有啟動過壓保護的設備

目前在現網操作過程中部分交流供電設備開啟了啟動過壓保護功能，在運行過程中如果需要運用高壓直流供電方式，需要設置更多數量的降壓變壓器，在設備的運行過程中把高壓直流電的壓力值控制在合理的范圍之內，使其能夠符合電壓啟動中的壓力值需要。

4.6模塊維護性高

采用高壓直流技術相較于UPS供電模式具有一定的可操作性，高壓直流技術一般采用整流模塊配制，可以根據模塊進行維護且模塊之間能做到安全不間斷銜接，并且能夠針對模塊進行監控，監控單元控制單元互不影響，為維修提供便利。而UPS供電技術一般是一體化模式并且并機數量很有限，這樣后期的維護維修就比較困難。高壓直流的配置擴容就相對方便，在發生故障只需要通過熱插拔更換故障模塊，簡單快捷的解決系統問題，保障系統運行正常。

4.7管理智能化

240V高壓直流電源系統在實際操作中與傳統的48V直流電源系統相比具有一致性，不僅在電池管理方面，還是在電池智能化管理方面，都有相似性。也就是說，這兩種電源都有以科技手段為依托的智能化管理系統，實現電能集中智能管理。電能被集中管理之后，電池的使用壽命被延長。

4.8安全性高

高壓直流供電系統采用正負極輸出浮地方式，因其整流模塊輸出安規電容，其實際高壓直流系統正負極到大地的電壓基本在135V左右，電擊危害程度相當于工頻交流的40%。在工作人員日常工作中，勞保上崗其誤碰到任何一根母排是不會受到過多的影響。且高壓直流電源系統對分路輸出和母線絕緣狀況進行實時監控，進一步預防電擊傷事故的發生，其安全性能較其他供電模式明顯提高。

4.9能效性高

高壓直流供電模式在供電過程中直接省去逆變環節，通過直接變流使得電源供電效率能達到90%以上。而使用傳統的UPS供電模式其效率基本維持在70%。在高壓直流供電中選取N+1供電配制，更具供電負載進行整流模塊適配，從而使得高壓直流供電過程中能一直處于一個較高的負載率。供電模塊數可以根據負載實際需求進行調整，因此在機房整體使用生命周期中可實現較高效率。

結語

傳統供電方式都以UPS和油機為主，對相位、相序、頻率的同步要求很高，這是通信機房供電中常見故障頻發點。采用高壓直流供電方式將不存在相位、頻率不同的考慮，在根據其模塊設計的優勢，從根本上解決了系統穩定性及可靠性的問題，為通信機房正常穩定運行提供必要保障。

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