通信電源的系統設計與運維節能方案

孟 琦，劉宏宇，姜世明，田清軍，陳 敏，吳 鵬

（中國移動通信集團設計院有限公司 黑龍江分公司，黑龍江 哈爾濱 150080）

0 引 言

通信電源是維持通信體系正常運行的關鍵，借助電源運作方案能打造出功能性和可靠性較強的運維一體化系統，為通信電源體系的廣泛應用提供保障。為了保證通信質量和節能水平，要依據實際情況判定系統設計要點，全面推廣運維節能方案，實現經濟效益、社會效益以及環保效益的共贏。

1 通信電源系統節能設計方案

1.1 通信電源系統節能設計依據

為了保證通信電源系統設計規劃的合理性，要從系統組成要求出發，保證通信電源系統設計的過程中各個模塊運行的獨立性和聯動效果。通信電源系統設計中，要整合交流引入、開關整流、直流分配、蓄電池組以及監控系統5個基礎組成部分，共同維持整體系統的運行穩定性和功能安全性[1]。

1.2 通信電源系統節能設計內容

1.2.1 通信設備機房安裝開關電源

通信電源使用的過程中，往往會因為電流的流動造成設備的高溫現象。可控范圍內的溫度無需處理，但溫度較高或者是持續時間較長，必然會影響通信設備的運行穩定性和可靠性。在直流電源設備設置時要滿足靠近負荷中心和面積需求等，維持通信電源運行的工作環境，保證電壓和電流穩定的同時，避免不良問題。對于通信系統電壓輸入環節，電源模塊具有重要的作用，不僅可以控制電壓的輸入范圍，還能借助輸入電壓維持整體電源運行工作的穩定性，因此要保證電壓控制模塊的基本質量，從而維持通信電源的綜合運行效果。電壓模塊中對輸入電壓的大小有著明確的規定，一般是控制在國家現行標準的±30%范圍內，以保證其運行的穩定性和可靠性。例如，某機房需要安裝2 000 A直流供電系統，按照Q=I2Rt（Q表示發熱損耗、I表示電流）進行分析，開關電源到通信設備電纜通過的電流按照100 A計算，結合導線明細完成安裝處理，不僅能節省電能還能節約損耗。

1.2.2 遠程控制替代傳統UPS

在智能化技術不斷發展的時代背景下，傳統UPS已經被遠程監控系統逐漸取代，因此在通信電源站管理中需要依據智能化監控系統保證設計和監督工作的合理性，替代人工值守的基礎上，確保能及時進行信息和數據的收集，從而維持電子監控管理的合理性[2]。利用遠程系統控制高壓直流供電模式能有效降低空調配置損耗，UPS供電原理如圖1所示，在控制模塊設計的過程中要設置對應的關鍵位置點監控單元，針對出現的問題能及時預警，并且指導相應的人員開展維護和修理工作，從而提升了電源運行的可靠性和安全性[3]。

圖1 UPS供電原理圖

UPS技術應用在負載電流和系統模塊對比分析的環節中，借助智能軟件的相應處理單元，就能對整流模塊的數量和運行效果展開針對性的分析和調整，進一步提升整流模塊休眠狀態的穩定性，打造更加合理的節能降耗處理方案。休眠狀態的整流運行模塊會大大降低帶載和空載過程產生的能源消耗，從而滿足節能標準，此外設計人員還會利用開關電源設備的改造升級工作更新控制芯片，確保對應處理流程更加集約化[4]。

2 通信電源系統運維節能方案

2.1 變壓器經濟運行方案

在通信電源系統節能體系內，變壓器運行會出現空載損耗和負載損耗，具有重要的研究意義和價值，要結合周波、電壓以及波形數值完成對應的控制，在降低電源系統電流畸變率的基礎上，將電源系統的能耗數值控制在一定的數據范圍內。其中，變壓器有功損耗PT為：

式中，P0表示變壓器空載有功損耗；PK表示變壓器滿載有功損耗；β2表示變壓器負載率。減少變壓器運行時間的同時，還能優化開關的可用性容量，避免柴油發電機震蕩造成的損耗和影響，確保電源控制系統的安全性、穩定性以及和諧性，另外在變壓器運行中融合諧波處理技術建立低壓供電系統諧波治理體系，也能提升經濟運行效果[5]。一方面，諧波處理過程能借助技術因素影響配電系統的設備運行過程，因此在數據分析結束后需要對此進行處理，將整體畸變率控制在規定的數據參數內。另一方面，在電源系統諧波含量達到一定數值后，就要結合投資和能耗要點，利用并聯處理的方式盡量處理較大的諧波源，從而避免其對通信電源系統整體運行效率產生污染的問題。

2.2 優化變壓器負載分配效率

在通信電源節能降耗系統中，要合理性分配變壓器負載參數，借助前置端子蓄電池的優勢，節約生產成本，從生產用料和包裝用料等方面減少投入和消耗，大大優化了經濟效益，更好地完成成本回收工作。

在通信電源溫控系統中應用前置端子蓄電池組技術能有效構建更加便捷且節能的溫控模式，保證蓄電池在獨立空間內形成相對獨立的溫控模式，維持設備工作溫度調節流程的合理性，最大化降低能耗產生的資源浪費和經濟損失。此外，在溫控系統中還會進行分區設置，有效降低站點能耗問題產生的影響，將蓄電池控制在規定溫度范圍內完成相應的工序，保證基站設備工作溫度的處理，如將前置端子蓄電池組應用在地理保溫箱、壓縮機保溫箱以及半導體恒溫調節中，能進一步提高局部溫度的控制效果[6]。

盡管前置端子蓄電池組的應用具有較為突出的優勢，但是其運行過程也存在一定的局限性，因此不僅要及時進行充電處理，還要避免放電量過多產生負極硫酸鹽化等現象。在出現相應問題后，要結合實際情況落實對應的處理機制，借助電流量較低的處理方式進行循環式充電和放電，以保證電容量滿足規范要求，并且合理性調整電解液的實際濃度和對應液面的高度，另外借助脈沖修復的方式降低負極硫酸化產生的能源浪費，提升應用效果。

2.3 從管理層面優化運維節能效果

為了降低通信電源運營過程中的耗電量，要結合運維節能處理方案，確保對應的節能設計元素和環節更加貼合實際應用，秉持節能降耗的處理原則維持各個單元應用運行的合理性。除了從技術層面落實節能降耗手段外，也要關注通信電源應用管理的控制質量，確保相應的管理機制和控制措施都能實現運維節能的目標[7]。

管理機房的電源布線，在選擇通信電源機房的過程中，全面分析水源、電能、通風以及自然冷源等，選取節能和絕熱材料進行機房墻體的粉刷，有效利用節能材料避免能源消耗。此外，布線的過程中還要依據設計要求和環境情況減少導線用量，從而降低對應的損耗，若是線路較長，則可以借助增加橫截面積的方式避免電能過度消耗。隨著近幾年高層建筑逐漸增多，在電源設備安裝過程中也要結合樓層和樓層面積等因素確保多樣化供電方式的合理性，在應用集中式、分散式以及混合式電源系統時，要落實具體問題具體分析的處理機制，確保供電運行模式最優化，從而滿足節能降耗的標準要求。

此外在電源系統運維節能方案中，應盡量選擇能耗較少的設備。首先，選擇變壓器效率、容量以及運行方式都適宜實際環境的設備，節能型變壓器盡管一次性投入較高，但是大大縮減了運行過程中的能耗，從長遠的角度出發更加有利于運維節能管理。其次，結合實際工作環境和設計規范選擇適宜的電容器，一般選取電子式電容器，不僅能有效調控和處理電壓數值，還能減少自身放電損耗，滿足節能運維管理的標準。再次，供電系統和配電系統的處理也要滿足節能降耗的要求，提高整體節能效果，并且依據實際情況選擇較為適宜的供電模式，減少導線的長度，對截面積和敷設方式進行優選，最大化提升電源系統節能運維管理工作的基本效果[8]。最后，結合實際通信電源應用管理要求和環境選擇適宜的濾波器，目前應用較為廣泛的是無緣濾波器，借助LC濾波裝置降低濾波產生的影響，不僅整體設計結構較為簡單、操作容易，而且為其整體制作成本較低，滿足節能降耗的要求。同時，有源濾波器也能對電壓參數和電流相位角參數進行調整，從而優化整體配電系統的運行功率。

3 結 論

在通信電源系統設計的過程中，要保證相應模塊都能發揮其實際作用，建立更加完整的技術應用模式，并且配合設計方案規劃具體系統設計流程，充分踐行運維節能方案，順應行業節能降耗的發展趨勢，選擇較為合理的處理體系，確保能在滿足運行要求的同時提高環保效益。