OTN设备直流电源分配单元供电方案设计与实现

汪大洋 李沛 张厦千 魏琳琅

【摘 要】近年来，OTN技术开始在电力系统通信领域广泛地应用。OTN设备功耗大、供电较复杂，对机房动力环境要求高。文章以华为技术有限公司（以下简称华为）生产的OTN设备为例，首先介绍了设备的组成原理及供电要求，提出了OTN设备供电在现有机房动力环境下遇到的问题，然后比较分析了2种OTN设备子架电源分配单元的输入连接方式；在此基础上，文章进一步阐述了OTN设备子架电源分配单元空气开关的容量配置和电源输入正极接地的实现方式，最后总结了采用此种供电方案的优点，以及带来的施工效益和运维效益。

【关键词】OTN设备；PDU；供电方案

【中图分类号】TN86 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2016）02-0033-05

0 引言

随着电网规模化、智能化、信息化的不断发展，承载在电力通信网上的业务种类和数量快速增长，所需的传输带宽也在不断扩大。这种背景下发展的OTN（光传送网，Optical Transport Network）技术，整合了密集波分复用技术和SDH/MSTP技术；其通过对大颗粒业务的交叉复用、管理配置和多种用户信号的封装及透传，实现了多业务、大容量、全透明的传输功能[1-2]。

江苏电网采用华为研发的整套OTN技术组建省级电力通信骨干传输网，主环带宽达到400 Gbit/s，支持2.5 Gbit/s和10 Gbit/s的SDH业务或以太网业务光信号的直接接入，能够传输不同波长的80波载波信号，最大接入波长的速率可达100 Gbit/s。组建的整个环网采用了光波长共享保护（OWSP），通过占用2个不同的波长实现对所有站点间一路分布式业务的保护，有效地解决了电力通信系统存在的光缆资源、网络架构、业务带宽和网络安全等方面的问题。

OTN设备涉及众多波道的光电转换，设备功耗大，对供电的可靠性要求高，故OTN交叉复用部分常采用分区供电；而且，OTN设备的交叉复用部分和线路传输部分是分立的，虽一般并存于同一机柜中，但需各自独立供电。故OTN设备的供电输入路数一般较多，空开容量较大，对机房动力环境要求较高。

1 OTN设备基本组成及供电方式

我们以华为开发的OSN系列产品为例，介绍OTN设备的基本组成及其供电方式。华为生产的OTN设备由OptiX OSN 8800智能光传送平台（简称0SN8800）和OptiX OSN 6800智能光传送平台（简称0SN6800）2个部分组成。0SN8800实现业务接入、封装映射和波长调制等功能，0SN6800实现波道解复用、光信号放大、信道调制等功能。0SN8800和0SN6800之间通过光尾纤进行信号传输。

由于0SN8800对波长的调制解调都是通过光电转换实现，且当接入的业务量较大时，功耗往往较高。故在设备供电中，0SN8800采用两分区均衡供电，即0SN8800供电需要2路输入，加上备用供电，总共需要4路输入（如图1所示）。

而0SN6800功耗相对较小，采用集中1路供电，加上备用供电，总共需要2路输入（如图2所示）。

但是，由于采用环网组建，1个OTN网元将对应东、西向至少2个方向的信号流，所以1套OTN网元往往至少需要东、西向2台0SN6800设备。

以1套OTN网元由1台0SN8800和东、西向2台0SN6800设备组成为例，则其子架直流配电总共需要8路输入（如图3所示）。当1个站点需要安装多套OTN设备时，供电输入路数将以8的倍数上升，很多电力通信站点难以提供如此多的电源分配单元。

此外，华为原厂机柜配发的PDU（Power Distribution Unit，电源分配单元）空开容量为63 A、32 A，其中0SN8800使用63 A，OSN6800使用32 A。而目前电力通信直流分配柜配置的空开容量一般最大也仅为63 A，若直接和OTN设备子架PDU空开相连，则不符合直流系统空气开关级差配合保护的需要。

故需对OTN设备供电方案进行优化和改进，提出一种既满足设备运行需要，又能适应现有电力通信机房的供电方案。

2 OTN设备子架PDU输入连接方式

若按照OTN设备子架PDU每路供电都对应独立输入的方式，则所需电源输入路数将会以8的倍数呈现，不仅直流分配屏空开端子数量难以满足，还会增加运维的复杂度，误动、误操作的风险也会上升。为了降低所需的电源输入路数，我们采用新的供电连接方式，对PDU输入进行适当并接。

仍以1台0SN8800和2台0SN6800设备组成为例，总共需要8路输入，主、备各4路。显然，可选择的PDU输入并接方式有2种：一种是4路全并接，另一种是两两并接。以下主要是针对这2种方式进行阐述并得出最后结论。

2.1 4路全并接方式

4路全并接方式是指PDU输入4路全部并接，这种连接方式下，只需要提供主、备各1路，总共2路输入即可（如图4所示）。这种连接方式大大减少了电源输入路数，简化了OTN设备电源供电的复杂度，便于操作和维护。

但是，据实验测量，现配置的一套OTN设备满负荷运行大约需要通过60 A的电流，而电力通信站点内直流电源分配屏提供的空开容量最大一般仅为63 A。按照直流系统空气开关级差保护的要求，且考虑到以后设备扩容的需要，将4路输入合并为1路输入的方式无法保证OTN设备的正常运行。因此，4路并接、1路输入的方式在现有动力环境下无法实現。

经过改进，可再增加1路输入，改为4路并接、2路并联输入的方式。这种连接方式下，需要提供主、备各2路，总共需要4路输入（如图5所示）。这种连接方式同样减少了电源输入路数，而且两路输入负载均衡，共同分流，理论上能够承载达到100 A的电流负载，可以满足OTN设备的正常运行。

但是，这种连接方式存在着安全隐患：当其中一路输入正常，另一路输入由于故障断开时，OTN设备仍然可以在一段时间内维持正常运行，无告警发生。此时，运维人员无法通过设备网管信息，实时掌握供电输入的故障状态，导致缺陷不能及时处理，埋下了安全隐患。因此，这种连接方式对OTN设备也是不可取的。

2.2 两两并接的方式

两两并接的方式是指将电源输入的4路两两并接，从而需要主、备各2路输入，总共4路输入，减少了输入路数。两两并接有2种实现方式。

第一种是将对应OSN8800左右分区的2个输入并接，将剩余的2台OSN6800的2个输入并接（如图6所示）。据实验测量，现配置的1台OSN8800满负荷运行大约需要通过50 A的电流，而电力通信站点内直流电源分配屏提供的空开容量最大一般仅为63 A。按照直流系统空气开关级差保护的要求，而且考虑到以后设备扩容的需要，将OSN8800左右分区的2个输入空开并接的方式无法保证OTN设备的正常运行。而将对应2台OSN6800的输入并接也是不合理的，因为一旦该输入故障断开，则该OTN设备环网的东、西向2个信号都将失电中断，配置的环网保护也将失效，整个站点将被迫“下线”。因此，这种两两连接方式是不合适的。

第二种两两并接方式是将OSN8800的左右分区供电输入各与1台OSN6800的输入并接。据实验测量，现配置的1台OSN8800左右分区满负荷运行大约需要各通过25 A的电流，而OSN6800大约需要通过5 A的电流；如此测算，在这种并接方式下，通过每路输入的电流约30 A，直流电源分配屏提供的63 A空开可以满足直流系统空气开关级差保护的要求。而且将2台OSN6800分配到2个不同输入空开下，也最大限度地保证了环网保护的实现。但是，这种并接方式在现有原厂安排的PDU输入空开排列下，需要进行跨接实现，接线不可靠也不美观。

经过进一步改进，将PDU空开排列顺序稍作调整，从左至右，按照OSN8800左分区，西向OSN6800，OSN8800右分区，东向OSN6800排列（如图7所示）。这样就能使得并接的2个空开邻近，且可以使用原厂配发的短接铜片进行并接，安全、可靠且美观。

综上分析，我们采用两两并接、4路输入的方式，具体实现是以OSN8800的左右分区输入各与1台OSN6800输入并接，以此达到OTN设备输入路数简化的目的。

3 OTN设备子架PDU空開容量设置

OTN设备子架PDU空气开关容量的原厂配置OSN8800左右分区为63 A，OSN6800为32 A。直流空气开关常见额定电流规格有1 A、2 A、3A、6 A、10 A、16 A、20 A、25 A、32 A、40 A、50 A、63 A，每相邻两者之间为一个级差。直流空气开关上下级之间必须保证2～4个级差，这是为了防止直流空气开关越级跳闸，造成事故扩大[3-4]。而电力通信站点内直流电源分配屏提供的空开容量最大一般仅为63 A，按照级差要求，OTN设备子架PDU空气开关容量必须下降2～4个级差；同时，考虑到以后设备扩容的需要，配电盒空气开关所带负载电流也应在其容量以下2～4个级差内。

在上一节我们已经选择的子架PDU输入连接两两并接方式的前提下，可以将OTN设备子架PDU空气开关容量重新进行设置。前文已经提到，现配置的1台OSN8800左右分区满负荷运行大约需要各通过25 A的电流，而OSN6800大约需要通过5 A的电流。因此，按照级差要求，我们将OTN设备子架PDU空气开关容量调整如下：OSN8800左右分区为40 A，OSN6800为20 A（如图8所示）。

这样设置能够保证PDU空气开关容量向上级在直流电源分配屏空开容量（63A）的2个级差之下，向下级在其所承载负载电流的2个级差之上，确保了OTN设备的安全稳定运行。

4 OTN设备子架PDU正极接地

通信设备的直流供电一般采用-48 V；以大地为零电位参考点，在电力通信站点通信直流电源供电中，常常将电源正极进行工作接地。电力通信设施的有关规定要求通信直流电源正极在电源设备侧和通信设备侧均应良好接地[5-6]。

按照正极在通信设备侧接地的要求，我们需要将OTN设备子架PDU的8路正极输入全部工作接地，而如果每路输入全部引出接地线，又会带来施工繁杂且不美观等问题。因此，对于正极接地，我们仍然采用两两并接的方式，每两个相邻正极引出一根接地线即可。最终的OTN设备供电方案示意图如图9所示。

5 总结与展望

通过对OTN设备子架PDU输入接线的设计和空开容量的重新设置，我们对OTN设备供电方案进行了优化和改进，提出了一种既能满足设备运行需要，又能适应现有电力通信机房的供电方案。在设备安装过程中，工作人员反映此种供电方案便于施工，而且安全可靠、整洁美观。在近3个月的试运行过程中，运维人员反映OTN设备供电正常运行，电源系统操作简明，对应关系明确，空开的状态能实时地反映到设备网管告警中，满足了实际调度运行的需要。

随着智能电网的建设和企业信息化管理的提升，各类新业务不断涌现，电力通信设备承载的数据量日益扩大，对动力环境的要求也不断提高，因此必须确保供电电源的安全、稳定、可靠，才能确保通信网各类系统的安全稳定运行。

参 考 文 献

[1]程路明，盛建雄.OTN技术在电力通信中的应用[J].湖州师范学院学报，2015，37（4）：17-21.

[2]张雪宁.OTN技术在电力通信传输网中的应用[J].信息安全与技术，2015（4）：83-84.

[3]苏国泷.直流系统空气开关级差配合的分析[J].电子制作，2013（22）：36.

[4]李辰龙，孔珍宝，刘亚南，等.直流电源可靠性应用研究[J].江苏电机工程，2015，34（1）：59-61，64.

[5]王云涛，赵艳棋.分析电力通信直流电源运维要点[J].通讯世界，2015（17）：117.

[6]王伦娥.刍议电气控制线路设计基础[J].企业科技与发展，2015（15）：107-108.

[责任编辑：钟声贤]