基于电力智能通信电源技术的要点分析

雷 罗

（湖南省邮电规划设计院有限公司，湖南 长沙 410000）

0 引 言

自20世纪末开始，通信领域的发展突飞猛进。受益于我国经济快速发展和政府对通信行业的重视，随着大数据和云平台的深入发展以及智慧城市建设的深入推进，我国通信行业保持着快速增长。虽然通信电源在通信基础设施中的占比相对较低，但却是通信系统的重要组成部分。动力环境设备是整个通信网络的核心基础，是通信系统得以运行的基本保障，电力通信电源发生故障会直接严重影响通信业务。当前，通信网络呈现复杂化和智能化的发展特征，不仅对电源性能提出了更高要求，而且对通信电源的节能、环保、稳定、安全以及低耗等方面都提出了较高的要求。事实证明，智能化能够有效促进电源技术的发展革新，全数字化管理、节能高效、远程控制以及低电流谐波技术的绿色能源等都将成为智能化新型通信电源技术的重要组成部分，为现代通信系统的发展提供更为有效的支撑[1]。

1 通信电源的概述及组成

1.1 通信电源的概述

通信电源作为通信系统的核心部分之一，在通信工程中具有无可比拟的重要地位，其作用是供给各种通信设备和机房可靠的交直流电源，保证通信设备的正常运转。机房的电源设备如果发生故障导致供电中断，将会导致通信网络瘫痪，在特殊情况下甚至会导致通信设备损坏。现代通信设备需要稳定可靠的电源设备来提供电源，电源的安全可靠是保证通信系统正常运行的重要条件。

1.2 通信电源的组成

通信电源包含内容非常广泛，如交流市电引入线路、高低压局内变电站设备、柴油发电机组、整流设备、开关电源、UPS电源、通用蓄电池组、直流变换器、交流逆变器以及交直流配电设备等，特殊情况下还会包含太阳能电池等绿色通信电源。通信电源是以功率电子为基础，通过稳定的控制环设计加上必要的外部监控，最终实现能量的转换及过程的监控，合理地控制、分配以及输送用电情况，以满足通信设备的要求。完整的电源系统组成如图1所示。

图1 电源组成示意图

2 现代电力智能通信电源技术的要点

2.1 电力智能通信电源的可靠性要突出

网络通信信息与传送设备发生异常的可能性很低，产生故障仅会对一些网络产生一些影响，不会在大范围内产生重大影响。但如果电源系统产生直流电能供给终端异常，那么将会造成比较严重的影响，通常会导致整个机房的通信系统瘫痪。数字通信设施通常需要可靠性突出的电源，电源电压的瞬时中断或不稳定都会影响传输网络甚至导致设备故障。通信电源要在各环节做好多路供电，对于A类机房、ISP机房以及数据中心机房要做到多重准备，配置“多路、多套、多种”供电方案，保证通信设备电源的稳定供给。

2.2 电力智能通信电源的稳定性要优良

通信设备对电源的稳定性有比较高的要求，不准许其在所容许的浮动范畴以外，特别是由电脑管控的通信设备，数字电路工作效率高且频带宽，小程度的电压变化和杂音电压等均会对其造成一定影响，因此稳定性优良的电源是基本要求。此外要兼顾电磁污染和噪声污染，在通信电源设备中应用低电流谐波处理技术可减少设备运行时产生的电磁电波污染干扰，保障机房工作人员的人身健康和设备的正常运转。

2.3 电力智能通信电源的运行效率高

目前，国内经济平稳增长，能源匮乏的问题逐渐显著，节能环保已逐步发展成我国经济发展的中心思想，打造环保型社会是中国实现长效发展的关键渠道。通信电力开支在通信系统的日常支出费用中占很大一部分，用电量极大，电源的使用效率问题变得异常突出，因此通信电源设备要具有较高的转换效率[1]。

2.4 电力智能通信电源要模块化和小型化

通信电源技术的变革趋势是电源设备的模块化和小型化，在板块化运用提升运行成效的前提下，逐渐减小电源的体积与重量。模块化分为功率器件的模块化和电源单元的模块化，为设备自由组合扩容、互为备用以及提高安全系数提供了保证，将电源各部分进行模块化设计组合，可以提高可靠性，如将保护电路和开关器件模块化构建智能化功率模块，不但让体积更小，而且便于生产、安装以及零件替换。很多独立的模块协同运行，运用均流技术，每一个模块担负一定电路，提高了功率容量，在有限的情况下满足了大电流输出的要求。一旦某个模块出现异常，对整体运行的影响非常有限，为修复工作的进行创造了机会。总之，模块化架构利于容量的扩展和分段的资金投入，是当前主流的通信电源特征。

当前多种类型的通信设施逐渐向小体积化发展，通信电源也朝着小体积化方向迈进，同时本质上发挥后备作用的蓄电池也应当朝着维护频次少、密封性强以及小体积化方向发展。小体积化的电源在并不充足的空间形成数量诸多的电源集成电路，致使电源设备的密度逐渐增高[2]。对于小型或是迷你机房，小型化的设计有利于将电源和蓄电池等供电设备与通信设备进行合理布局，避免增加小型基站的使用面积，节省空间和投资。

2.5 电力智能通信电源要实现集中监控

现代电信运营商和企业建设了大量的机房，由机房运行维护性质决定了动力机房的运维工作需依托远距离监控开展。这便需要通信电源装设监控系统且具有通信接口，具有实时远程监控的功能，能够完成电源设备与后台网络监控中心（Network Operation Center，NOC）以及维护中心服务器的传输通信，完成信息交换，及时异常报警，达成集中控制目标，提升异常解决的效率，减小工作者的工作量，提升运维工作质效[3]。

2.6 电力智能通信电源要自动化和智能化

随着中国通信技术的大幅提升，出现了大量与通信电源有关的智能化水平较高的产品，加快了电源系统智能化发展进程。电力通信电源的智能化管控可以为通信设备的平稳运行奠定牢固的基础，是通信系统平稳工作的前提与保证。通信设备对电源的要求是能够对电池进行智能化管控、自行诊断异常、自动启动报警设施以及自行更换自备发电设备，在此基础上根据通信电源的工作特点，运用硬件传感器和设备系统管控通信电源对目前不运行的电路减少乃至中断电能供给，降低功耗，科学配置，以达成电源管控即时控制目标，同时要为智能化电源设备预留系统升级和功能完善的空间。此外，通信电源系统设计中要预留大数据接口以应对互联网技术对未来通信电源的要求，保证后端通信电源平台服务器数据处理能力和数据交互能力的可升级性和可扩展性，避免重复建设造成的资源浪费。

2.7 电力智能通信电源要合理安排供电形式

当前通信设备多组供电电压需求、大电流需求以及低压供给需求逐渐增多，功率显著提高，电能供给计划与电源使用方案体现出多元性特点，供电方式要结合通信设备的具体使用情况，分析集中供电和分散供电的优缺点进行设计选择。集中供电主要用在通信设备特别集中的机房，配电室的配置完备，各子机房从配电室直接获得直流电源和交流电压，这种设计便于管理，而且蓄电池不会污染机房，但由于直流配电后的大容量直流电流由配电室传输至各机房，因此会造成很大的压降和功率损坏，浪费电能且传输损耗大。在分散供电中，总配电室的作用为交流配电，各自房内配有整流器和蓄电池组等电源设备，节能是分散电源的优点，管理较为复杂是它存在的问题。

3 电力智能通信电源的要点分析

伴随半导体科技的逐渐发展，用户对电源异常修复效率和电源运行情况掌握程度等方面的要求逐渐提高。电力智能通信电源不仅仅管控电流和电压，还提出判断电源供给状况和科学确定输出电压参数等诸多要求。新时代的电力智能通信电源是将电源转换与电源管理架构集成到智能芯片中，对电源实现智能高效的控制管理。

3.1 建立监控管理系统

在保证通信电源运行可靠性的前提下，采用智能化的电源技术，依靠通信网络，运用分布型构建的系统框架，对通信电源及各种环境设备实现全方位的智能化监控管理。通信电源设备若产生故障情形，系统能够依托互联网，以声光、语音电话以及手机短消息等方法进行远距离的智能化报警，确定故障产生位置，保证机房管护工作者可以及时了解机房的故障情况，第一时间采用应急方案解决异常，保证系统的稳定运行。通过建设机房动力环境监控系统，实现对通信系统防雷设备、市电设备、PUE设备，UPS设备、发电机设备、蓄电池设备、配电柜设备、空调设备以及机房环境的遥测、遥信及遥控，实时监测动力、空调设备运行状况和机房环境安全，及时侦测故障及各种异常情况，并通知有关人员处理，从而实现机房的无人值守或少人值守，有效地保障通信供电和设备安全，减轻了机房维护人员负担，提高了系统的可靠性，实现通信电源的智能化监控。

3.2 提升通信电源的高效节能水平

通信电源技术的发展方向是高频化、模块化以及小型化。通过使用电源技术高频化的方式，将一次性电力能源转换为适用领域更广泛的二次电源。高频化的方式可以降低材料的消耗，减少发热量并加快散热速度，从而促使实现高功率密度。利用低电流谐波处理技术可以减少谐波干扰，改善负载特性，提升用电效能。使用功率集成设计的模式可简化通信电源设计结构，提升电源的集成度。

通信电源的升级改造工程中，设计时要整体规划，分步实施，充分利用新技术，力争减少电源改造工作。在容量不满足需求时，应充分利用峰值限流（限制蓄电池充电功耗）等新技术，减少或免去对外市电的改造设计。精细化改造是以在网设备实际功耗代替在网额定功耗作为外市电容量核算基础数据，尽可能挖掘闲置外市电资源，力争做到外市电不改造或少改造，降低外市电改造比例实现降本增效。如需改造应遵循对在网设备影响最小、造价最省以及工期最短的原则，并严格遵守精细化设计、外市电扩容、峰值限流、削峰填谷以及新引入外市电5步骤流程进行核算和改造。

4 结 论

随着通信电源技术的创新和发展，传统的通信电源技术已不满足目前的发展要求，电力智能通信电源技术将电源发展的新技术和互联网技术结合在一起，提升了通信电源系统整体的安全性、高效能以及节能性，有效地保障了通信设备的正常运转，推动我国通信行业不断向前发展。