通信工程中電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性與維護(hù)探究

秦昌浩

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)廣西有限公司，廣西 南寧530000）

0 引 言

通信工程建設(shè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，逐漸朝著自動(dòng)化和智能化發(fā)展。通信電源作為重要組成部分，在其中占據(jù)的地位較高，可以為通信設(shè)備的正常運(yùn)行提供支持，保障通信系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。需要注意的是，通信電源設(shè)備作為故障率較高的裝置，如果設(shè)計(jì)施工或維護(hù)不當(dāng)，將會(huì)為通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的穩(wěn)定性埋下風(fēng)險(xiǎn)隱患，所以做好電源設(shè)計(jì)施工及維護(hù)十分必要。加強(qiáng)該方面的研究，有利于推動(dòng)通信電源相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新優(yōu)化，為后續(xù)工作開展提供支持和參考。

1 通信電源系統(tǒng)構(gòu)成和供電方式

1.1 通信電源系統(tǒng)構(gòu)成

通信電源是通信設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)保障，其中涵蓋直流供電系統(tǒng)和交流供電系統(tǒng)等部分。其中，通信直流供電系統(tǒng)由直流配電、蓄電池、整流設(shè)備以及電源監(jiān)控等裝置構(gòu)成，可以為通信設(shè)備運(yùn)行提供48 V直流電源。監(jiān)控單元接收交流配電單元、蓄電池以及整流模塊反饋的信息，并將收集到的監(jiān)控信息反饋給集中監(jiān)控中心[1]。通信電源蓄電池容量大、放電電流小且壽命長(zhǎng)。通信交流供電系統(tǒng)包括不間斷電源設(shè)備、交流配電屏以及逆變器等裝置，用于為移動(dòng)通信設(shè)備提供交流電源。

1.2 供電方式

通信電源的供電方式有兩種，一種是集中供電方式，另一種是分散供電方式。前者包括交流供電系統(tǒng)和直流供電系統(tǒng)，為通信設(shè)備提供所需的交流電源和直流電源，對(duì)機(jī)房設(shè)備集中供應(yīng)[2]。集中供應(yīng)方式較為傳統(tǒng)，有著設(shè)備集中、供電容量大、與通信設(shè)備分離以及專人維護(hù)等優(yōu)勢(shì)。如果有部分通信設(shè)備發(fā)生故障，則會(huì)直接威脅其他設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，影響通信電源系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。加之供電距離長(zhǎng)，熱損大，一定程度上增加了基礎(chǔ)投資費(fèi)用。后者設(shè)置總交流供電系統(tǒng)，結(jié)合通信機(jī)房分布位置、通信設(shè)備性質(zhì)、類型以及穩(wěn)定性等相關(guān)要求將交流電源送入到通信機(jī)房，在通信機(jī)房的配電屏、蓄電池組以及整流設(shè)備附近分散設(shè)置電源。分散供電方式的實(shí)際應(yīng)用有助于改善集中供電方式穩(wěn)定性不足的問題，逐步從完全直流模式朝著交流模式轉(zhuǎn)化，在提升供電可靠性的同時(shí)，最大程度上減少熱損耗[3]。

2 通信電源在設(shè)計(jì)規(guī)劃、施工中的有效實(shí)施方案

2.1 通信電源運(yùn)行穩(wěn)定的重要性

通信電源在通信工程中占據(jù)重要地位。如何保障電源穩(wěn)定性，直接關(guān)乎到通信系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠。通信系統(tǒng)如果出現(xiàn)電源故障，可能造成系統(tǒng)整體癱瘓，通信設(shè)備無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。其他通信系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)故障，很少會(huì)對(duì)通信系統(tǒng)帶來較大的影響。所以，保障通信系統(tǒng)電源可靠性，提升電源質(zhì)量可以保障通信質(zhì)量，維護(hù)工作人員的人身安全。電源系統(tǒng)多配備雙路輸出，交流電和直流電互為備用，一個(gè)電源出現(xiàn)故障問題無法運(yùn)行時(shí)，另一個(gè)電源可以正常運(yùn)行。由此看來，在通信系統(tǒng)中，電源占據(jù)著重要地位[4]。

2.2 通信電源在設(shè)計(jì)規(guī)劃和施工中存在的問題和解決方案

通信電源系統(tǒng)需要具備好的設(shè)備和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)方案，才可保障通信電源運(yùn)行的穩(wěn)定性。對(duì)于通信電源的施工設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖紙、設(shè)備以及施工材料等方面均須有完善的設(shè)計(jì)實(shí)施方案。目前，隨著大量通信局站的快速建立，需要設(shè)計(jì)人員充分測(cè)量和分析各局站的配置，對(duì)未來局站的擴(kuò)容有清晰完善的設(shè)計(jì)預(yù)案。不合理的實(shí)際方案會(huì)增加后期施工和維護(hù)難度，無法保障電源運(yùn)行的穩(wěn)定性，同時(shí)也增加了通信系統(tǒng)的安全隱患[5]。通信容量增加導(dǎo)致的電纜發(fā)熱和壓降過大是設(shè)計(jì)規(guī)劃中必須充分考慮的因素之一，設(shè)計(jì)方案也必須從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度考慮，確保電流系統(tǒng)能夠保持一個(gè)階段的穩(wěn)定性。

在通信電源的設(shè)計(jì)和施工中，必須足夠重視電源系統(tǒng)的走線和電纜截面等問題，充分考慮暖氣管道與走線架的位置，避免因管道泄漏將水引入設(shè)備的問題，同時(shí)避免冬季供暖期間暖氣管道對(duì)電纜的影響，防止電纜外皮變質(zhì)老化。對(duì)于蓄電池組的布線和擴(kuò)容問題，需要在設(shè)計(jì)中為電纜預(yù)留擴(kuò)容空間，便于更換電池組，簡(jiǎn)化擴(kuò)容過程，進(jìn)一步保障通信系統(tǒng)整體的安全性和可靠性。

施工中對(duì)施工質(zhì)量和安全隱患的監(jiān)測(cè)和解決是保障通信電源穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件。施工人員必須深入了解開關(guān)電源架，控制保險(xiǎn)等位置的連接安全問題。對(duì)于一組蓄電池的斷開操作必須保持?jǐn)嚅_兩個(gè)及以上的控制保險(xiǎn)[6]，施工人員在操作過程中必須保持清醒，兼顧將來擴(kuò)容和維護(hù)等后續(xù)操作的考量，杜絕發(fā)生一切安全事故。鑒于此，做好電源系統(tǒng)維護(hù)和管理，可以選擇整流器和電池并聯(lián)浮充方式供電，為通信系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。此外，開關(guān)整流器選擇多個(gè)并聯(lián)整流模塊，即便有一個(gè)模塊發(fā)生故障，也不會(huì)對(duì)其他通信網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。

3 通信電源系統(tǒng)在施工及維護(hù)中故障調(diào)試解決方案

3.1 交流系統(tǒng)故障

交流系統(tǒng)故障是移動(dòng)通信電源系統(tǒng)常見故障之一，具體表現(xiàn)為以下4點(diǎn)。

3.1.1 交流輸入缺相

后臺(tái)告警顯示交流輸入缺相時(shí)，如果三相交流電有缺相情況，可以檢查交流輸入端，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)全面判斷交流輸入電壓是否出現(xiàn)缺相情況。如果輸入端沒有此類問題，可以進(jìn)一步檢查交流配電屏的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通常故障是空開和匯流排連接點(diǎn)不牢固導(dǎo)致。如果交流配電屏配備了專門的交流接觸器，那么可使用萬用表交流電壓檢測(cè)接觸器線圈兩側(cè)的電壓，分析接觸器運(yùn)行情況是否安全可靠[7]。

3.1.2 交流輸入欠壓

如果出現(xiàn)交流輸入欠壓，那么應(yīng)檢查交流配電屏的輸入情況，觀察交流電壓表數(shù)值和指示燈，以此來評(píng)估交流電供電質(zhì)量。電壓穩(wěn)定直接關(guān)系到是否符合通信電源設(shè)備輸入電壓標(biāo)準(zhǔn)，控制輸入電壓在-15～+10 V。出現(xiàn)交流輸入欠壓，但是交流正常時(shí)，多是電路故障導(dǎo)致。可以檢測(cè)交流變送器的輸入和輸出電壓，如果檢測(cè)數(shù)值為1∶60，則判斷為監(jiān)控系統(tǒng)故障，及時(shí)更換即可。

3.1.3 接觸器不吸合

對(duì)于當(dāng)前市場(chǎng)上常見的兩路市電自動(dòng)切換交流屏，一個(gè)重要環(huán)節(jié)則是檢查交流接觸器線圈供電保險(xiǎn)，以此為依據(jù)來判斷接觸器線圈的好壞。接觸器自身帶有高低壓保護(hù)裝置發(fā)生過電壓保護(hù)和接觸器電子互鎖裝置發(fā)生故障是誘發(fā)接觸器吸和不上的主要原因。

3.1.4 接觸器運(yùn)行溫度較高

接觸器溫度過高，接觸電阻大。一旦有過大電流通過，則會(huì)導(dǎo)致接觸器溫度持續(xù)升高，需要結(jié)合實(shí)際情況及時(shí)更換交流接觸器[8]。

3.2 直流系統(tǒng)故障告警

直流系統(tǒng)故障的出現(xiàn)，表現(xiàn)在以下5點(diǎn)。

3.2.1 直流輸出電壓偏低

在炎熱的夏天，溫度較高，因此不可避免出現(xiàn)溫度補(bǔ)償效應(yīng)。除了溫度因素，故障可能是由監(jiān)控模塊故障或開關(guān)電源模塊輸出浮充電壓參數(shù)不合理導(dǎo)致的，前者更換或返廠維修即可，后者依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整參數(shù)。

3.2.2 直流輸出顯示錯(cuò)誤

這一問題的出現(xiàn)，表現(xiàn)為直流輸出顯示值較之實(shí)測(cè)值偏大，多是電流傳感器斜率選擇不合理導(dǎo)致的，應(yīng)及時(shí)調(diào)整斜率。如果交流輸入檢測(cè)正常，那么可能是模塊故障導(dǎo)致，及時(shí)更換故障模塊即可解決。

3.2.3 整流模塊無輸出

發(fā)生故障，指示燈不亮?xí)r，可以停運(yùn)電源模塊后檢查交流輸入電壓是否正常，檢查輸入熔絲有無斷裂情況，檢查交流配電屏。交流輸入數(shù)值正常時(shí)，判斷是否為模塊故障，及時(shí)更換故障模塊，同直流供電系統(tǒng)分離。更換電源模塊后控制直流供電系統(tǒng)正常運(yùn)行。

3.2.4 整流模塊過熱

檢查整流模塊，主散熱器溫度在85 ℃以上，模塊輸出停止，在監(jiān)控單元上即可發(fā)現(xiàn)。結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)了解到，整流模塊溫度過高，可能是風(fēng)扇老化導(dǎo)致，技術(shù)更換風(fēng)扇模塊，確保風(fēng)扇正常運(yùn)行起到降溫作用。內(nèi)部電路工作不良時(shí)，需及時(shí)檢修和維護(hù)電源模塊。直流電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，還需控制整流模塊冗余，這樣即便有單一模塊故障，其他模塊仍然可以正常運(yùn)行，滿足系統(tǒng)運(yùn)行需要。

3.2.5 蓄電池組故障

蓄電池蓄的故障原因多樣，需要工作人員及時(shí)檢查蓄電池充電電壓是否在標(biāo)準(zhǔn)范圍。如果是處理閥控蓄電池組故障，可以將另一組正常蓄電池組并入供電系統(tǒng)提供穩(wěn)定移動(dòng)供應(yīng)，退出故障蓄電池組即可。此外，電池端電壓異常，多是開關(guān)電源誘發(fā)的設(shè)備故障，及時(shí)判斷閥控蓄電池有無故障即可。

4 通信電源維護(hù)中存在的問題分析

通信系統(tǒng)中，加強(qiáng)電源維護(hù)和管理，目標(biāo)是維護(hù)電源系統(tǒng)穩(wěn)定性，確保通信設(shè)備可靠運(yùn)行。通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，關(guān)乎到系統(tǒng)電壓。應(yīng)將通信電源輸出電壓控制在穩(wěn)定范圍內(nèi)，為通信網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行提供保障。

4.1 通信電源系統(tǒng)規(guī)劃不合理

電源是通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)保障，在前期規(guī)劃和建設(shè)階段，對(duì)通信電源系統(tǒng)整體質(zhì)量把控不當(dāng)，將直接埋下安全隱患。部分單位在電源設(shè)計(jì)和規(guī)劃期間，僅僅考慮通信設(shè)備的電源可靠性因素，很少去探究其他因素對(duì)通信系統(tǒng)整體穩(wěn)定性的不良影響。例如，部分傳輸匯聚機(jī)房?jī)H僅設(shè)置了單一交流電用于供電，沒有其他的備用電源，加之未能定期檢修，長(zhǎng)期高負(fù)荷運(yùn)行下將不可避免出現(xiàn)故障問題。一旦電源故障無法運(yùn)行，則會(huì)導(dǎo)致蓄電池供電不足，從而影響到移動(dòng)通信設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)[9]。此外，電源系統(tǒng)規(guī)劃和建造中缺少統(tǒng)一規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用材料和擺放位置等不規(guī)范，為后續(xù)使用埋下了一系列安全隱患。

4.2 移動(dòng)通信電源系統(tǒng)維護(hù)力度不足

移動(dòng)通信電源系統(tǒng)維護(hù)不當(dāng)，主要表現(xiàn)在電源系統(tǒng)運(yùn)行期間很多單位并未設(shè)立專門的崗位負(fù)責(zé)移動(dòng)通信電源的運(yùn)行維護(hù)。即便有相應(yīng)人員負(fù)責(zé)，但所選擇的維護(hù)方法和技術(shù)較為滯后，具體工作未能契合通信電源特點(diǎn)和實(shí)際情況，針對(duì)性的維護(hù)和管控，因此出現(xiàn)了很多風(fēng)險(xiǎn)薄弱環(huán)節(jié)，增加故障率[10]。通過統(tǒng)計(jì)分析相關(guān)數(shù)據(jù)可知，70%以上的移動(dòng)通信電源故障是由蓄電池組故障導(dǎo)致的，而高頻開關(guān)電源事故幾率為10%，高壓?jiǎn)栴}為20%。

5 通信工程中通信電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工及維護(hù)的有效技術(shù)

5.1 對(duì)于電源模塊的設(shè)計(jì)施工和管控

為了確保通信工程電源系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，降低故障幾率，一個(gè)重要內(nèi)容是加強(qiáng)電源模塊設(shè)計(jì)和管控。多數(shù)電源模塊為開關(guān)電源方式，智能高頻開關(guān)電源產(chǎn)品在更新?lián)Q代下愈加成熟，可以大大提升產(chǎn)品運(yùn)行可靠性，但是不會(huì)過高要求機(jī)房環(huán)境溫度和濕度。無論是風(fēng)冷式電源模塊，還是自冷式電源模塊，都應(yīng)該在設(shè)計(jì)和施工中做好防塵工作，便于后期清潔，避免灰塵堆積影響主機(jī)設(shè)備正常運(yùn)行。另外，電源模塊散熱器件運(yùn)行效果較差，可能為通信設(shè)備的正常運(yùn)行帶來負(fù)面影響。因此，在設(shè)計(jì)電源模塊時(shí)，須在保證機(jī)房?jī)?nèi)部環(huán)境清潔基礎(chǔ)上，避免大量大功率額外設(shè)備的同時(shí)使用，避免機(jī)房設(shè)備長(zhǎng)期處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，降低故障率。電源系統(tǒng)長(zhǎng)期不間斷運(yùn)行，可能導(dǎo)致電源模塊磨損和老化，從而出現(xiàn)故障問題。開關(guān)電源相較于線性電源頻率有所不同，不同廠家生產(chǎn)的開關(guān)電源頻率同樣有所差異，如果忽視這一問題，可能出現(xiàn)負(fù)荷分配不均勻，從而影響系統(tǒng)穩(wěn)定。因此，施工材料應(yīng)統(tǒng)一選購?fù)粡S家和同一型號(hào)的開關(guān)電源，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的均勻分配。

5.2 蓄電池設(shè)計(jì)施工及維護(hù)技術(shù)

蓄電池在通信電源系統(tǒng)中占據(jù)重要地位，也是通信電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)和維護(hù)的重要內(nèi)容。整流設(shè)備運(yùn)行異常時(shí)，蓄電池應(yīng)積極承擔(dān)系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷。市電供應(yīng)正常，通過并聯(lián)運(yùn)行蓄電池和整流設(shè)備可顯著提升供電質(zhì)量，維護(hù)電源系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。因此，設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮控制電壓的浮動(dòng)范圍，大概在53.5～53.8 V[11]，如果數(shù)值過高可能會(huì)損壞蓄電池，過低可能導(dǎo)致蓄電池在缺點(diǎn)狀態(tài)，加快蓄電池組的破損進(jìn)程。另外，要規(guī)避蓄電池過度放電，影響蓄電池組的使用壽命。在施工過程中應(yīng)注重把控蓄電池組的運(yùn)行溫度，將電池放電過程溫度控制在-15～+45 ℃，避免蓄電池組在高溫環(huán)境下運(yùn)行，否則電池放電現(xiàn)象會(huì)嚴(yán)重。定期落實(shí)電源系統(tǒng)維護(hù)管理工作，觀察蓄電池組運(yùn)行情況，保證蓄電池組運(yùn)行穩(wěn)定，規(guī)避出現(xiàn)裂縫和變形情況。以3～6個(gè)月為周期對(duì)蓄電池進(jìn)行防電處理，如果電池容量下降到60%，就要將蓄電池組進(jìn)行報(bào)廢處理，不允許再投入使用。

5.3 設(shè)計(jì)構(gòu)建完善的通信電源維護(hù)制度體系和監(jiān)控系統(tǒng)

為保障電源系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，需要改善通信電源維護(hù)管理制度體系滯后問題，為現(xiàn)代移動(dòng)通信企業(yè)發(fā)展需求提供支持。如何有效提升通信企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，應(yīng)摸索市場(chǎng)發(fā)展規(guī)律，設(shè)計(jì)并構(gòu)建通信電源維護(hù)和管理系統(tǒng)。通信企業(yè)在發(fā)展中，完善配套電源管理制度體系，了解電源系統(tǒng)的運(yùn)行情況，便于針對(duì)性改善移動(dòng)通信企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理中的電源故障問題。科技進(jìn)步和發(fā)展下，通信電源監(jiān)控系統(tǒng)的建立尤為必要[12]，應(yīng)注重調(diào)整電源設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，遠(yuǎn)程檢測(cè)電源設(shè)備的運(yùn)行情況。加強(qiáng)通信監(jiān)控系統(tǒng)管理和監(jiān)督，便于第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)和改進(jìn)電源故障問題。

6 結(jié) 論

通信電源在設(shè)計(jì)施工及維護(hù)過程中，應(yīng)充分考慮多樣影響因素。為保證電源運(yùn)行穩(wěn)定性，應(yīng)積極推動(dòng)通信電源系統(tǒng)有關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新，充分合理地設(shè)計(jì)和規(guī)劃系統(tǒng)。定期檢修和維護(hù)電源系統(tǒng)，并通過遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決故障問題，為通信電源系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。