通信電源常見故障分析與維護措施研究

唐明濤

（運城職業技術大學，山西 運城 044000）

0 引 言

通信電源作為通信系統中重要組成部分，一旦發生故障將給通信系統運行帶來嚴重問題。故障隱患發生后沒有迅速采取有效措施進行處理將導致電源系統輸出中斷甚至癱瘓，從而造成不可估量的損失[1]。為確保電源系統能夠穩定運行，首要任務是了解通信電源系統的配置情況，恰當處理所發生的故障，保證通信設備運行順暢。

1 通信電源系統的構成

通信電源系統是指給不同類別通信設備提供電力裝置的總稱，其組成主要包括交流配電屏、直流配電屏、不間斷供電系統以及蓄電池組等部分，具體如圖1所示[2]。

圖1 通信電源系統組成框圖

交流供電系統中還包括備用油機，當市電無法供電時備用油機將對通信系統供給應急電力。不間斷供電系統是為交流用電設備提供后續電力的主要保障。直流供電中包括整流模塊、蓄電池組以及配電屏等，為通信設備提供-48 V直流電。

2 通信電源中常見的故障與分析

2.1 交流配電故障

通信系統要求電能的輸入安全穩定，交流配電出現故障將直接引起通信系統無法工作甚至通信局站癱瘓的重大事故。輸入端電壓、頻率或波形畸變超出規定范圍，持續時間大于電源極限值時，交流配電系統進入保護狀態[3]。通信電源系統穩定運行需引入兩路市電，設置兩路市電倒換柜，并配備柴油發電機作為備用。

2.2 開關電源故障

開關電源主要由C級防雷模塊、交流配電模塊、整流模塊、監控模塊、直流配電模塊以及蓄電池組組成，采取正極接地給通信設備提供-48 V直流供電。日常工作運行中，開關電源的故障點主要集中在監控模塊和整流模塊[4]。開關電源結構如圖2所示。

圖2 開關電源結構圖

2.2.1 電源設備告警

開關電源在生產時已在電源監控模塊中配置了市電接入電壓、整流器輸入輸出電壓以及負載電流等各項參數限定值，非特定情況不需要修改配置參數。由于每個通信基站的供電情況不一致，個別偏遠地方的交流電壓波動范圍大，時常導致電源整流模塊處于低壓保護狀態，無電流輸出，蓄電池組放電虧損，影響電池使用壽命[5]。通過設置開關電源增大交流電壓輸入變化范圍的限定值可以消除故障。在供電環境特別差的基站，建議安裝電源穩壓設備或者安裝補償柜來減小線路壓降。

2.2.2 監控模塊故障告警

監控模塊發出直流接觸器斷開告警，此類故障的出現分兩種情況。其一是誤告警，應對策略是通過儀表檢測接觸器兩端的電壓差值進行判斷，如無電壓差則判定是誤告警，反之是確切告警。造成此類故障的原因是直流接觸器端側二極管短路或蓄電池低壓保護等[6]。其二是直流接觸器自身故障導致監控模塊發出切離告警，分析故障原因后應先做到將接觸器兩側母牌安全短路，確保電源輸出到通信用電設備。通過監控模塊下發接觸器閉合或者切離指令操作，無動作反應可判斷出直流接觸器損壞，隨后更換直流接觸器后告警消除。

2.2.3 整流模塊故障

電源容量不足，整流模塊高負荷運行，相較之前開關電源更加小型化，單位空間內電子元件密度劇增，加之器件質量參差不齊，電源內部熱量消散困難，諸多原因致使整流模塊故障率大增。一些早期建立的機房仍舊在使用自散熱電源，面對高溫氣候，電源輸出保護后蓄電池進入異常放電狀態。分析電源所處環境和電源自身配置，應充分考慮開關電源系統的容量大小，條件允許的情況下先替換掉自散熱形式的整流模塊，使用風冷型整流模塊。在開關電源模塊插槽有空余位置時，應當將模塊間隔開插接，在條件相對較好的地方使用空調降低環境溫度[7-10]。

2.3 蓄電池故障

蓄電池在供電系統中是最后的保障，閥控式鉛酸蓄電池的電壓為2 V，由24節組成一組。蓄電池的定期維護是保證通信電源系統穩定運行的重要環節，目前通信電源系統普遍使用免維護蓄電池，但并非不需維護。電源處于市電工作狀態下，蓄電池組處于浮充狀態，單體電池電壓的測量值應不低于2.18 V。檢測中如果發現電池電壓低于2 V，則需要電池進行均充，利用高壓低電流形式激活電池記憶效應，理想溫度25℃下蓄電池組的電壓保持在56.4 V。單體電池的均充電壓為2.35 V，溫度補償系數設定為±3.5 （mV/℃，不同蓄電池品牌均充電壓不盡相同。

2.4 機房高溫告警

通信電源運行期間，當環境溫度持續升高，電源運行溫度高于設定保護值后開關電源輸出將保護性地間斷。蓄電池在放電過程中，溫度超出規定工作范圍將極大影響蓄電池的使用壽命，極易引發火災等安全事故。這時監控模塊將會自動發出告警，待環境溫度和電源設備溫度恢復到正常值后，開關電源輸出正常，警告解除。目前機房都配置控溫空調和新風系統，空調高溫告警也時有發生，因此通信電源的日常維護除了要檢查電源系統設備外，還需著重檢查機房空調系統。

2.5 監控通信中斷故障

通信基站對開關電源等各個通信設備進行集中監控管理，不同設備廠家的監控通信接口配置不同。為減少機房投入成本，不少邊際站和直放站都將通信機房的信息監控掛載到電源監控模塊上，通信電源系統的監控數據采集應用RS-232C通信串口協議，此方式的特點是便捷成本較低，但缺點也非常明顯，時常發生通信數據接收不到的現象，且抗干擾能力弱、數據接口不支持熱插拔。此外，基站動力環境監控數據包丟失嚴重，通信中斷時而發生，排查故障點較難，給現場維護和遠程數據采集作業帶來了困擾。

3 通信電源系統故障出現的原因分析

3.1 機房環境有待進一步提高

通信電源系統對運行環境質量的要求較高，機房的溫濕度變化和灰塵量多少都影響電源設備的正常運行。新風機在冬季干燥天氣中運行時需勤換空氣濾網。

標準的通信機房是一個密閉的空間，能有效控制灰塵。部分直放站和邊際站環境不慎理想，灰塵超標或環境潮濕，電源設備極易引起短路甚至是火災事故，導致通信網絡損失嚴重。

3.2 缺乏專業電源維護人員

通信電源巡檢維護人員身兼發電、巡檢以及搶修等數職。沒有對通信電源系統的構成和常見故障等進行深入研究，僅僅依靠自身經驗進行維護，缺少系統性的培訓，在這樣的境況下工作很容易造成安全隱患。

3.3 通信電源存在隱患

由于通信電源在系統設計中追求低重量、小體積、高功率因數以及低成本等諸多因素，致使設備用料和元器件配置等方面存在隱患，導致通信電源在運行中存在穩定性差的安全隱患。在電源設計過程中確保了監控通信的要求，應急設計不足，當前的通信電源大多是一路交流供電，如果出現電源故障或電源中斷的情況，蓄電池無法長時間維持供電，造成難以估量的損失。

4 通信電源系統故障的維護處理策略

4.1 電源管理應加強重視程度

提高通信電源系統維護成效，減少故障，必須重視通信電源的管理，以滿足安全運行需求。在通信電源系統維護管理中，首要確保設備容量充足，完善主備用設備的建設方案，機房環境符合設備安裝要求，控制機房的溫濕度。運用先進、科學的管理技術，使通信電源更加高效運行。當前智能傳感控制技術發展迅速，環境傳感技術和進程監控技術等都可以在通信電源管理方面發揮優勢，使得通信電源信息快速獲取。創造可靠、穩定的通信網絡運行環境，提高電源管理工作的整體效果。

4.2 科學維護高頻開關電源設備

電源系統的日常維護主要體現在防塵和除塵工作。機房環境差，灰塵多沉積在電源整流模塊中，環境中濕度超標，控制參數會出現跳變，發出電源告警信息，引發電源監控模塊發出誤動作信息。灰塵過多也會影響電源模塊的散熱，因此需要定期對電源進行除塵處理。除塵時拆解模塊裝回后要檢查各連接件和插件是否插接緊固，避免出現接觸不良，連接頭發熱現象。

高頻開關系統故障頻現時，監控模塊能夠警示并記錄故障點和故障發生時間，維護人員可以依據信息對故障性質進行預判。由于當前高頻開關電源的智能化水平一般，因此需要與電源維護人員的長期工作經驗相結合進行判斷并檢修。

4.3 電池組的維護應該規范化科學化

依照蓄電池廠家標準周期均充，每年對蓄電池進行周期性充放電檢測，及時更換容量不足和電壓異常的蓄電池。在進行操作中，偶發的一些操作疏漏會對蓄電池的安全運行帶來巨大隱患。蓄電池出現短路情況將引起電源負載電流出現異常，導致電池出現鼓包甚至爆裂問題，此外蓄電池單體電壓不足和容量下降等問題也都會影響電源系統的安全穩定。

當蓄電池釋放量超過總容量的15%、電壓低于設定值、長期處于浮充狀態（電網狀態優良，無停電發生）、更換了新電池以及存儲期超過3個月第一次啟用時都需要進行均充，均充時應設置充電時長。

運維人員必須加強自身責任意識，注意觀察開關電源設置的充電參數，發現問題要及時處理。在日常維護過程中，要對電池組進行清潔，檢查極柱、安全閥周圍有沒有滲漏，電池外觀是否良好，電池兩側的電壓和溫度是否適宜，連接有沒有發生松動，有沒有腐蝕現象。

5 結 論

通信電源系統作為通信系統的核心設備，其穩定可靠運行是通信系統安全穩定的基礎。當通信電源出現老化、耗能增加以及故障率升高等情況，將難以滿足通信網絡的運行要求，因此工作人員應積極學習相關知識，采用規范科學的技術手段結合通信電源系統運行實際，分析總結常見故障的原因和處理措施，保證通信系統的正常、穩定與安全運行。