通信电源纵横谈

刘峰

摘 要 本文全面介绍了通信电源系统的组成和特点，分别描述了通信电源的主要部分——高频开关整流器、阀控式密封铅酸蓄电池，以及通信系统对它们的技术要求；文中着重总结了实际工作中的维护经验，并对通信电源的发展趋势进行了展望。

关键词 通信电源 高频开关整流器 蓄电池

1 引言

通信电源是向通信设备提供交直流电的电能源，在通信网中的位置极其重要，被喻为通信网和通信设备的“心脏”。如果电力调度通信由于电源供电系统发生故障而中断，它所产生的后果是灾难性，会产生严重的经济损失和不良的政治影响。因此如何保证通信电源系统安全可靠地运行是我们所关心的，也是我们所要研究和探讨的原因。

2 通信电源的基本要求和组成

2.1 电源系统的基本要求

电源系统的基本要求是可靠性和稳定性，其电磁兼容设计、防护设计、可操作性和可维护性也是非常关键的因素。一般通信设备发生故障的影响面较小，是局部性的，而通信电源系统一旦发生故障，则是全局性的。

我国对通信电源的要求是：防雷措施要求完善，设备允许的交流输入电压波动范围大，多重备用系统以防止电源系统发生电源完全中断故障。

2.2 电源系统的基本组成

一个完整的通信电源系统由5个部分组成：交流配电单元、整流模块、直流配电单元、蓄电池组、监控系统。这样组合的通信电源系统有着广泛的应用意义，它不仅适用于电力系统通信，也适用所有网通信和公众网通信。如图1所示。

2.2.1交流配电柜主要完成市电输入或油机输入切换和交流输出分配功能；

2.2.2 直流配电柜主要完成直流输出路数分配、电池接入和负载边接等功能；

2.2.3 整流柜的主要功能是将输入交流电转换输出为满足通信要求的直流电源；

2.2.4 监控模块主要实现交流配电柜、直流配电柜和模块监控，此外还要进行电池自动管理功能。

3 关键器件的介绍

随着通信电源的发展更新，高频开关整流器广泛代替相控整流器、阀控式密封铅酸蓄电池大量取代传统防酸蓄电池、计算机集中监控取代人工控制技术，这已经成为当今通信电源的主流配置。

3.1 高频开关整流器

高频开关整流器又称无功率变压型开关整流器，因具有效率和功率因数高、动态性能好、无噪声、体积小、重量轻等优点而被广泛应用于通信电源系统，并向高频、大功率、智能化的方向发展。

3.1.1 国产高频开关整流器采用MOSFET或IGBT管或MOSFET/IGBT管并联作为高频电子器件、软件开关PWM控制技术，具有功率因数校正电路和模块化结构，不断提高效率，改善交流谐波损耗，提高设备可靠性，便于维护和扩建。

3.1.2 开关型整流器以DC/DC变换电路中的高频变压器代替相控整流器的工频变压器，由于提高了输出脉动电流的交流成分的频率，大大减少了变压器和滤波扼流圈的体积与质量，同时也减少了工频下在变压器和扼流圈产生的低频噪音。

3.1.3 高频开关整流器以N+1方式在线运行，当其中有一模块发生故障时，会发出告警，同时，负载由其他模块均流负担而不影响正常工作。在检修维护时可将故障模块更换。

3.2 阀控式密封铅酸蓄电池（VRLAB）

阀控式密封铅酸蓄电池（VRLA）由于具有体积小、无自由流动的液体、使用中不产生酸雾与气体、使用年限内无需补水加酸、维护工作量小等优点，因此，一经问世，就深受用户的欢迎。

3.2.1 使用方便： VRLAB只需严格控制整流器的充电电压，根据浮充使用和循环使用的不同要求，采用规定的电压进行恒压充电，无需值班人员过多操心电池的充电过程，不必添加蒸馏水，也不必经常检测电池端电压、电解液比重及温度，只需定期检测电池端电压和放电容量即可。

3.2.2 安装简便：VRLAB已进行过化成充放电处理，荷电出厂，所以用户在安装使用时，无需再进行繁琐的初充电过程。

3.2.3 安全可靠：VRLAB采用密封结构，可竖放或卧放使用，无酸雾、无毒、无有害气体溢出，由于电池采用恒压充电制，电池内部实现氧循环过程，水损失很少，即使偶尔过充，有少量的气体可通过安全阀向外排出，电池壳不致因压力过大而鼓胀甚至爆裂。

3.2.4 节省投资：VRLAB不污染设备和环境，可与电子设备放在一起使用，无须专门用于电池放置和维护的房间，维护工作量大大减少。而且电池安装可采用叠放式电池架，占地面积小，节约电源系统的投资费用。

总之，VRLAB的优良特性，无疑对通信、电力、信息、金融等行业的科学管理创造了极为有利的条件，容易实现微机控制，可实现无人值守和微机集中监控的现代化管理方式。

4 通信电源管理维护的指导原则

电源系统目前广泛使用高频开关电源系统设备，其智能化程度高；电池采用了阀控式密封铅酸蓄电池，这虽给用户带来了许多便利，但在使用过程中还应在多方面引起注意，确保使用安全。

4.1 高频开关电源系统

4.1.1 高频开关电源设备在正常使用情况下，主机的维护工作量很少，主要是防尘和定期除尘。特别是气候干燥的地区，空气中的灰粒较多，灰尘将在机内沉积，当遇空气潮湿时会引起主机控制紊乱造成主机工作失常，并发生不准确告警。另大量灰尘也会造成器件散热不好。一般每季度应彻底清洁一次。其次就是在除尘时检查各连接件和插接件有无松动和接触不牢的情况。

4.1.2 高频开关电源系统中设置的参数在使用中不能随意改变。

4.1.3 按电源系统的使用要求和功率余量大小来分，在使用中要避免随意增加大功率的额外设备，也不允许在满负载状态下长期运行。工作性质决定了电源系统几乎是在不间断状态下运行的，增加大功率负载或在基本满载状态下工作，都会造成整流模块出故障，严重时将损坏变换器。

4.2 阀控式密封铅酸蓄电池

蓄电池是保证直流不间断供电的最后一道防线，是技术维护工作中的重中之重。

4.2.1 蓄电池则对温度要求较高，标准使用温度为25度，平时不能超过+15度～+30度。若温度太低，会使蓄电池容量下降，温度每下降1度，其容量下降1%。其放电容量会随温度升高而增加，但寿命降低。如果在高温下长期使用，温度每增高10度，电池寿命约降低一半。

4.2.2 清扫蓄电池时应使用湿布，干布或化纤布有可能使蓄电池外壳裂开，造成漏夜或腐蚀着火，检查维护时应穿戴橡胶手套和胶皮鞋等保护用品，工具应采用绝缘措施，特别是输出接点应有防触摸措施。以保人身和设备安全。

4.2.3 不论是在浮充工作状态还是在放电检修测试状态，都要保证电压、电流符合规定要求。电压或电流过高可能会造成电池的热失控或失水，电压或电流过小会造成电池亏电，这都会影响电池的使用寿命，前者的影响更大。

4.2.4 电池应避免大电流充放电，理论上充电时可以接受大电流，但在实际操作中应尽量避免，否则会造成电池极板膨胀变形，使得极板活性物质脱落，电池内阻增大且温度升高，严重时将造成容量下降，寿命提前终止。

4.2.5 阀控式密封蓄电池是贫液电池，且无法进行电解液比重测量，所以如何判定它的好坏，预测贮备容量已成为当今业界的一大难题。用电导仪测电池的内阻是判定蓄电池好坏的一种有参考价值的方法，但尚不能准确测定电池的好坏程度。目前，最可靠的方法还是放电法。

4.3 其他

4.3.1 防雷设计是保证通信电源系统可靠运行的必不可少的环节，雷电对通信设备产生危害的根源在于雷电电磁脉冲，对于通信电源而言必须采取系统防护、概率防护和多级防护的防雷原则，通信电源系统应采用三级防雷体系。

4.3.2 在分散方式电源系统中，通信交流屏也靠近负荷安装，负荷切断产生的瞬变电压，由馈电线传入的雷击及其他高脉冲电压对邻近通信设备及操作人员的人身安全带来影响。目前，通信局（站）推行交流电网三相五线制方式（TN-S）是行之有效的，在这个系统中，应确保中性线N和保护专用地线（PE）互联，且不中断。

4.3.3 当电源系统出现故障时，应先查明原因，分清是负载还是电源系统，是主机还是电池组。虽说开关电源系统主机有故障自检功能，但它对面而不对点，对更换配件很方便，但要维修故障点，仍需做大量的分析、检测工作。另外如自检部分发生故障，显示的故障内容则可能有误。

4.3.4 对主机出现击穿、断保险或烧毁器件的故障，一定要查明原因并排除故障后才能重新启动，否则会接连发生相同的故障。再好的设备也有寿命期，也会出现各类故障，但维护工作做得好可以延长寿命并减少故障的发生，不要因为高智能、免维护而忽略了本应进行的维护工作，预防在任何时候都是安全运行的重要保障。

5 通信电源的发展趋势

通信电源是通信系统必不可少的重要组成部分，其设计目标是安全、可靠、高效、稳定、不间断地向通信设备提供能源。

自从上世纪80年代通信电源发生由相控技术向高频开关技术革命性转变之后，一直少有技术上的重大突破，而仅是在现有技术上的局部改进，如软开关技术和谐振技术等。这些技术使开关频率和转换效率变得更高，模块体积趋于更小。应该说，至今为止尽管通信电源在核心技术上进步不大，但其外围技术却在用户需求的刺激下发展较快，这主要反映在电源的监控功能和三遥软件系统上，以及电磁兼容性（EMC）和更宽的交流输入。

通信电源总的发展趋势可归纳为：高效率、高频化、模块化、智能化和标准化。

6 结束语

综上所述，在通信网的构成中，电源是它的“血脉”，是确保通信畅通的必要条件。因而在通信网运行维护管理上，应对电源专业管理和维护人员在确保通信供电安全上提出更高的要求，做到管理专业化、制度化，设备、技术先进化，操作、维护现代化，才能保证通信电源系统和通信系统的安全生产运行，确保通信的可靠畅通。

参 考 文 献

[1] 通信电源站原理及设计 . 侯振义 夏峥编著. 人民邮电出版社. 2002.1

[2] 通信技术标准汇编 通信电源卷. 信息产业部电信传输研究所编著. 中国标准出版社2001.10

[3] 现代通信电源技术. 许文龙，胡信国编著. 人民邮电出版社. 2000.03

[4] 通信高频开关电源. 黄济青，黄小军编著，机械工业出版社.2004.1