通信电源系统设计及运行维护中节能研究
时间：2023-01-17 18:10:16 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
刘思伽
（安徽电信规划设计有限责任公司，安徽 合肥 230000）
随着我国电子信息技术的飞速发展，通信领域的维护技术和运行体系逐渐完善，采用科学、合理的技术手段对通信系统设计和运行维护进行优化，同时加入节能减排的环保理念，有助于满足新时代“双碳”战略的需求。设计信息通信电源系统方案的过程中，可以利用电源组合形式全面优化信息通信系统的实际功能和应用，保障系统运转的稳定性。为了优化通信电源节能效果，技术人员需要结合系统结构图落实分析工作。信息通信系统运行过程中如果发生故障问题，将会阻碍设备通信系统的正常运行，技术人员在维护通信电源时需要根据具体的性能和型号等合理选择节能技术，从而有效解决系统存在的问题。
在城市发展过程中，通过建立备用电源，可以保障通信电源节能效果。在制定通信电源备用方案时，需要优化规范并设计电源备用方案，发生故障后可以利用备用蓄电池供应电力能源，保障通信电源系统运转的高效性。在应用信息通信系统和电源设备时，由于我国通信电源主要利用交流电模式，将会增加电源波动性，因此在蓄电池设备使用过程中需要合理配置电源压力适配器，稳定通信电源。
在设计电源系统方案时，维护环节关系到通信系统运转的安全性，分析通信电源系统内部构成，主要包括交流引入区域、直流分配区域以及监控系统区域等。针对不同的设备和系统采取不同的措施，有利于及时处理故障问题。为了提高信息通信的稳定性，需要完善通信电源系统备用电源，通过合理搭配备用电源，优化设计蓄电池结构，维持系统运转的稳定性。
通信电源系统由电源设备、电源线路、不间断电源（Uninterruptible Power Supply，UPS）、监控系统以及电压保护器等组成。通信电源系统是通信系统运行的核心部分，如果通信电源设备发生故障，不仅会降低供电质量，引发通信系统的故障，而且还会造成较大的经济损失和不良的社会影响。
目前我国通信电源系统的相关技术已经逐渐成熟，从通信电源系统正常运行情况来看，通信设备质量趋于稳定，设备故障率也呈下降趋势，为通信电源系统的稳定运行提供有力保证，但是在节能减排方面依然存在着较多的问题。通信系统的设备能耗如图1所示。
图1 通信系统的设备能耗
在新旧设备的更新换代中，各种UPS、变压器、服务器等也是耗能的主体。为了实现可持续性发展，通信企业不仅要从电源设计和性能上进行优化，还要将节能降本作为工作重心，提高通信电源的可靠性和稳定性，顺应国家节能减排的要求[1-3]。
通信电源系统的节能主要包括3个方面，即通信电源系统设计的节能、通信电源设备的节能以及通信电源系统运行维护的节能。
2.1 通信电源系统设计的节能
通信电源设备是影响系统能耗的关键，设备配置不同，对应的设备能耗也存在较大差异。在电源系统设计环节，将电源设备的选择作为核心，坚持科学、合理、稳定性强、环保节能的原则，从设备选型着手降低电源能耗，实现节能减排。首先，在通信电源配电系统中应合理控制供电环节的增加，避免不必要的供电环节导致电能损耗。其次，设计人员应对电源导线进行合理的排放布置，缩短供电导线的长度或对导线的路由器进行优化更换，以达到降低能耗的目的。如果遇到供电导线较长的情况，需要结合实际运行条件、保护配置等因素适当加大导线的直径来控制电能损耗[4]。再次，设计人员还应结合通信单位的规划和布局、设备机房的面积等多种因素，在保证供电可靠性和稳定性的前提下选择合理的电源供电方式，有效优化通信电源系统的资源配置，避免非必要的线路重复穿插，将供电电源的节点位置布设在电源系统负荷中心附近，减少配电线的能耗。
除此之外，目前我国大部分通信电源设备均基于法拉第电磁感应原理运行，降低通信配电系统在运行中的电能损耗也是通信电源节能的重要途径之一。在通信电源系统设计中，设计人员应对电容器的补偿进行合理设计，从而提高通信系统的供电质量和供电效率。
2.2 通信电源设备的节能
2.2.1 开关电源
开关电源主要由电子元件和微型变压器构成，其工作原理是220 V高压交流电经由二极管变为高压直流电，通过控制电子开关器实现电路接通和断电，进而完成通信电压转化与信号输入的功能。开关电源体积小、效率高，相关设计人员应充分了解节能开关电源的损耗源，结合损耗源开展设计。开关电源的工作效率一般可以达到90%左右，通过进行节能优化，则能进一步提升至95%左右。为了减少开关电源的变压器损耗，针对开关管进行优化，选择电阻相对较小的开关元器件。同时设计人员还需借助建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术进行建模，针对开关电源不同的位置进行能耗分析，确定开关电源安装的合理位置，以达到节能环保的要求。特别注意的是，在整个开关电源安装设计中，还需要考虑到后期保养维护的便捷性[5]。
2.2.2 UPS
在现代科技发展的带动下，各种高新技术为传统通信电源领域注入了新的动力，不仅能够有效解决通信电源系统UPS电量供给的问题，同时还能在通信电源系统和运行载荷方面进行优化和升级，实现节能减排。智能的充电、放电设计可以有效调节UPS系统的用电峰值，同时还能在电量需求较少的情况下合理减少电能的供给量，实现对电源系统的有效管理控制。
2.2.3 蓄电池
蓄电池对环境温度要求相对较高，是目前通信系统节能的重点处理对象。通信机房的温度过高或过低会导致蓄电池的电流激增或骤降，使电池快速失水，不仅影响蓄电池供电的稳定性和安全性，而且还影响其使用寿命，增加使用成本。在通信电源系统中合理使用耐高温阀控密封式铅酸蓄电池和磷酸铁锂电池，可以保证其在-40～80 ℃的环境下正常工作。耐高温阀控密封式铅酸蓄电池耐高温性强，深度放电次数高达1 800次，适用于高温或停电频繁的基站。磷酸铁锂电池体积小、使用寿命长，但相对使用成本较高。除此之外，常规的蓄电池可以结合蓄电池恒温箱和蓄电池地埋箱一起使用，延长其使用寿命，并且可以起到防盗、防尘的作用。在通信系统中，结合多种因素合理使用蓄电池，可以有效降低成本、减少能耗。
2.2.4 变压器
相对其他设备配件，变压器运行产生的能耗较大。为了减少变压器在通信电源运行中的能耗，相关设计人员应根据通信系统设备的运行模式选择合适的通信电源变压器运行节能方案，结合变压器在实际运行中的能量损耗情况进行研究分析，科学合理地设置通信电源变压器的启动和停止时间，从而减少变压器运行中的能量损耗。近年来，通信市场出现了智能变压器，已逐渐代替传统变压器。智能变压器在传统变压器的基础上进行了改造和升级，通过添加智能芯片使变压器运行达到一体化和自动化，符合通信系统的节能环保要求。变压器在投入通信系统运行后，负载值在60%～70%额定容量下的损耗最小，运行的费用最低。此外，合理分配通信电源系统变压器的荷载也是减少运行能耗的有效途径之一。在2个或2个以上的变压器运行中，随着电容量的变化，其荷载分配也存在差异。如果分配不合理，超额荷载运行损耗加大，超轻荷载导致无功损耗加大。基于此，在通信电源系统节能中，还需要关注变压器荷载的合理分配，从而取得良好的节能效果。
2.2.5 补偿电容器
补偿电容器设备是电网中常用的无功功率补偿设备，其主要作用是有效减少电网中的无功损耗，进而提高电功率利用率。通信电源设备正常运行时会产生大量的无功功率，通过增设补偿电容器设备，可以有效保证通信线路电压的稳定性，同时提高通信电源的传输效率，减少能耗。在进行通信电源设计时，相关设计人员应优先选择自身运行能耗低的电源设备。
目前，对于电源系统运行维护节能影响较大的因素是无功功率补偿和系统的谐波处理。通过无功功率补偿可以有效提升供电设备利用率，实现更多有效负荷的应用，节约资源、降低成本。此外，可以提高电能传输的效率，根据输电功率的变化保证供电电压的稳定性，同时有效减少设备能耗。根据供电电流的大小有效提高供电的质量，不但能够减少通信电源线路的电压能耗，还能保证线路的安全。通过对谐波电流进行有效处理，可以减少其带来的电能损耗，达到节能的效果。针对通信电源系统的谐波处理，行之有效的方法是在谐波的源头放置谐波处理器进行谐波动态过滤，从而减少下游线路的电能损耗，提升节能效果。
在日常的通信系统运行维护中，要做好电源设备的采购管理，确保电源设备可以做到持续供应，大大提高通信系统的电力运行效率。在运行维护阶段进行电源设备采购时，相关人员需要考虑设备自身可靠性、自护功能、运行节能以及性价比等多种因素，确保选择的电源设备符合国家相关质量标准的要求，同时还要考虑设备的售后维护等。
随着信息时代的快速发展，通信电源系统将会更节能、更环保。在通信电源系统的设计和运行维护方面，相关工作人员需要利用先进的科学技术和设计理念，以通信系统的节能减排为出发点，结合实际运行体系有效控制电能消耗，从而推动通信行业的可持续发展。
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