通信工程中电源系统的稳定性与维护探究

2020-01-10秦昌浩

通信电源技术 2020年18期

秦昌浩

（中国移动通信集团广西有限公司，广西南宁530000）

0 引言

通信工程建设规模持续扩大，逐渐朝着自动化和智能化发展。通信电源作为重要组成部分，在其中占据的地位较高，可以为通信设备的正常运行提供支持，保障通信系统运转平稳。需要注意的是，通信电源设备作为故障率较高的装置，如果设计施工或维护不当，将会为通信网络运行的稳定性埋下风险隐患，所以做好电源设计施工及维护十分必要。加强该方面的研究，有利于推动通信电源相关技术的创新优化，为后续工作开展提供支持和参考。

1 通信电源系统构成和供电方式

1.1 通信电源系统构成

通信电源是通信设备正常运转的基础保障，其中涵盖直流供电系统和交流供电系统等部分。其中，通信直流供电系统由直流配电、蓄电池、整流设备以及电源监控等装置构成，可以为通信设备运行提供48 V直流电源。监控单元接收交流配电单元、蓄电池以及整流模块反馈的信息，并将收集到的监控信息反馈给集中监控中心[1]。通信电源蓄电池容量大、放电电流小且寿命长。通信交流供电系统包括不间断电源设备、交流配电屏以及逆变器等装置，用于为移动通信设备提供交流电源。

1.2 供电方式

通信电源的供电方式有两种，一种是集中供电方式，另一种是分散供电方式。前者包括交流供电系统和直流供电系统，为通信设备提供所需的交流电源和直流电源，对机房设备集中供应[2]。集中供应方式较为传统，有着设备集中、供电容量大、与通信设备分离以及专人维护等优势。如果有部分通信设备发生故障，则会直接威胁其他设备的稳定运行，影响通信电源系统运行的稳定性。加之供电距离长，热损大，一定程度上增加了基础投资费用。后者设置总交流供电系统，结合通信机房分布位置、通信设备性质、类型以及稳定性等相关要求将交流电源送入到通信机房，在通信机房的配电屏、蓄电池组以及整流设备附近分散设置电源。分散供电方式的实际应用有助于改善集中供电方式稳定性不足的问题，逐步从完全直流模式朝着交流模式转化，在提升供电可靠性的同时，最大程度上减少热损耗[3]。

2 通信电源在设计规划、施工中的有效实施方案

2.1 通信电源运行稳定的重要性

通信电源在通信工程中占据重要地位。如何保障电源稳定性，直接关乎到通信系统运行的安全可靠。通信系统如果出现电源故障，可能造成系统整体瘫痪，通信设备无法正常运转。其他通信系统设备出现故障，很少会对通信系统带来较大的影响。所以，保障通信系统电源可靠性，提升电源质量可以保障通信质量，维护工作人员的人身安全。电源系统多配备双路输出，交流电和直流电互为备用，一个电源出现故障问题无法运行时，另一个电源可以正常运行。由此看来，在通信系统中，电源占据着重要地位[4]。

2.2 通信电源在设计规划和施工中存在的问题和解决方案

通信电源系统需要具备好的设备和规范标准的设计方案，才可保障通信电源运行的稳定性。对于通信电源的施工设计，在系统设计图纸、设备以及施工材料等方面均须有完善的设计实施方案。目前，随着大量通信局站的快速建立，需要设计人员充分测量和分析各局站的配置，对未来局站的扩容有清晰完善的设计预案。不合理的实际方案会增加后期施工和维护难度，无法保障电源运行的稳定性，同时也增加了通信系统的安全隐患[5]。通信容量增加导致的电缆发热和压降过大是设计规划中必须充分考虑的因素之一，设计方案也必须从长远角度考虑，确保电流系统能够保持一个阶段的稳定性。

在通信电源的设计和施工中，必须足够重视电源系统的走线和电缆截面等问题，充分考虑暖气管道与走线架的位置，避免因管道泄漏将水引入设备的问题，同时避免冬季供暖期间暖气管道对电缆的影响，防止电缆外皮变质老化。对于蓄电池组的布线和扩容问题，需要在设计中为电缆预留扩容空间，便于更换电池组，简化扩容过程，进一步保障通信系统整体的安全性和可靠性。

施工中对施工质量和安全隐患的监测和解决是保障通信电源稳定运行的必要条件。施工人员必须深入了解开关电源架，控制保险等位置的连接安全问题。对于一组蓄电池的断开操作必须保持断开两个及以上的控制保险[6]，施工人员在操作过程中必须保持清醒，兼顾将来扩容和维护等后续操作的考量，杜绝发生一切安全事故。鉴于此，做好电源系统维护和管理，可以选择整流器和电池并联浮充方式供电，为通信系统稳定运行提供保障。此外，开关整流器选择多个并联整流模块，即便有一个模块发生故障，也不会对其他通信网络的正常运行产生影响。

3 通信电源系统在施工及维护中故障调试解决方案

3.1 交流系统故障

交流系统故障是移动通信电源系统常见故障之一，具体表现为以下4点。

3.1.1 交流输入缺相

后台告警显示交流输入缺相时，如果三相交流电有缺相情况，可以检查交流输入端，结合相关数据全面判断交流输入电压是否出现缺相情况。如果输入端没有此类问题，可以进一步检查交流配电屏的内部结构，通常故障是空开和汇流排连接点不牢固导致。如果交流配电屏配备了专门的交流接触器，那么可使用万用表交流电压检测接触器线圈两侧的电压，分析接触器运行情况是否安全可靠[7]。

3.1.2 交流输入欠压

如果出现交流输入欠压，那么应检查交流配电屏的输入情况，观察交流电压表数值和指示灯，以此来评估交流电供电质量。电压稳定直接关系到是否符合通信电源设备输入电压标准，控制输入电压在-15～+10 V。出现交流输入欠压，但是交流正常时，多是电路故障导致。可以检测交流变送器的输入和输出电压，如果检测数值为1∶60，则判断为监控系统故障，及时更换即可。

3.1.3 接触器不吸合

对于当前市场上常见的两路市电自动切换交流屏，一个重要环节则是检查交流接触器线圈供电保险，以此为依据来判断接触器线圈的好坏。接触器自身带有高低压保护装置发生过电压保护和接触器电子互锁装置发生故障是诱发接触器吸和不上的主要原因。

3.1.4 接触器运行温度较高

接触器温度过高，接触电阻大。一旦有过大电流通过，则会导致接触器温度持续升高，需要结合实际情况及时更换交流接触器[8]。

3.2 直流系统故障告警

直流系统故障的出现，表现在以下5点。

3.2.1 直流输出电压偏低

在炎热的夏天，温度较高，因此不可避免出现温度补偿效应。除了温度因素，故障可能是由监控模块故障或开关电源模块输出浮充电压参数不合理导致的，前者更换或返厂维修即可，后者依据标准调整参数。

3.2.2 直流输出显示错误

这一问题的出现，表现为直流输出显示值较之实测值偏大，多是电流传感器斜率选择不合理导致的，应及时调整斜率。如果交流输入检测正常，那么可能是模块故障导致，及时更换故障模块即可解决。

3.2.3 整流模块无输出

发生故障，指示灯不亮时，可以停运电源模块后检查交流输入电压是否正常，检查输入熔丝有无断裂情况，检查交流配电屏。交流输入数值正常时，判断是否为模块故障，及时更换故障模块，同直流供电系统分离。更换电源模块后控制直流供电系统正常运行。

3.2.4 整流模块过热

检查整流模块，主散热器温度在85 ℃以上，模块输出停止，在监控单元上即可发现。结合实践经验了解到，整流模块温度过高，可能是风扇老化导致，技术更换风扇模块，确保风扇正常运行起到降温作用。内部电路工作不良时，需及时检修和维护电源模块。直流电源系统设计中，还需控制整流模块冗余，这样即便有单一模块故障，其他模块仍然可以正常运行，满足系统运行需要。

3.2.5 蓄电池组故障

蓄电池蓄的故障原因多样，需要工作人员及时检查蓄电池充电电压是否在标准范围。如果是处理阀控蓄电池组故障，可以将另一组正常蓄电池组并入供电系统提供稳定移动供应，退出故障蓄电池组即可。此外，电池端电压异常，多是开关电源诱发的设备故障，及时判断阀控蓄电池有无故障即可。

4 通信电源维护中存在的问题分析

通信系统中，加强电源维护和管理，目标是维护电源系统稳定性，确保通信设备可靠运行。通信网络设备是否正常运转，关乎到系统电压。应将通信电源输出电压控制在稳定范围内，为通信网络的正常运行提供保障。

4.1 通信电源系统规划不合理

电源是通信系统的基础保障，在前期规划和建设阶段，对通信电源系统整体质量把控不当，将直接埋下安全隐患。部分单位在电源设计和规划期间，仅仅考虑通信设备的电源可靠性因素，很少去探究其他因素对通信系统整体稳定性的不良影响。例如，部分传输汇聚机房仅仅设置了单一交流电用于供电，没有其他的备用电源，加之未能定期检修，长期高负荷运行下将不可避免出现故障问题。一旦电源故障无法运行，则会导致蓄电池供电不足，从而影响到移动通信设备的正常运转[9]。此外，电源系统规划和建造中缺少统一规范标准，应用材料和摆放位置等不规范，为后续使用埋下了一系列安全隐患。

4.2 移动通信电源系统维护力度不足

移动通信电源系统维护不当，主要表现在电源系统运行期间很多单位并未设立专门的岗位负责移动通信电源的运行维护。即便有相应人员负责，但所选择的维护方法和技术较为滞后，具体工作未能契合通信电源特点和实际情况，针对性的维护和管控，因此出现了很多风险薄弱环节，增加故障率[10]。通过统计分析相关数据可知，70%以上的移动通信电源故障是由蓄电池组故障导致的，而高频开关电源事故几率为10%，高压问题为20%。

5 通信工程中通信电源系统设计施工及维护的有效技术

5.1 对于电源模块的设计施工和管控

为了确保通信工程电源系统的稳定运行，降低故障几率，一个重要内容是加强电源模块设计和管控。多数电源模块为开关电源方式，智能高频开关电源产品在更新换代下愈加成熟，可以大大提升产品运行可靠性，但是不会过高要求机房环境温度和湿度。无论是风冷式电源模块，还是自冷式电源模块，都应该在设计和施工中做好防尘工作，便于后期清洁，避免灰尘堆积影响主机设备正常运行。另外，电源模块散热器件运行效果较差，可能为通信设备的正常运行带来负面影响。因此，在设计电源模块时，须在保证机房内部环境清洁基础上，避免大量大功率额外设备的同时使用，避免机房设备长期处于超负荷运行状态，降低故障率。电源系统长期不间断运行，可能导致电源模块磨损和老化，从而出现故障问题。开关电源相较于线性电源频率有所不同，不同厂家生产的开关电源频率同样有所差异，如果忽视这一问题，可能出现负荷分配不均匀，从而影响系统稳定。因此，施工材料应统一选购同一厂家和同一型号的开关电源，实现负荷的均匀分配。

5.2 蓄电池设计施工及维护技术

蓄电池在通信电源系统中占据重要地位，也是通信电源系统设计和维护的重要内容。整流设备运行异常时，蓄电池应积极承担系统运行负荷。市电供应正常，通过并联运行蓄电池和整流设备可显著提升供电质量，维护电源系统运行稳定。因此，设计中应充分考虑控制电压的浮动范围，大概在53.5～53.8 V[11]，如果数值过高可能会损坏蓄电池，过低可能导致蓄电池在缺点状态，加快蓄电池组的破损进程。另外，要规避蓄电池过度放电，影响蓄电池组的使用寿命。在施工过程中应注重把控蓄电池组的运行温度，将电池放电过程温度控制在-15～+45 ℃，避免蓄电池组在高温环境下运行，否则电池放电现象会严重。定期落实电源系统维护管理工作，观察蓄电池组运行情况，保证蓄电池组运行稳定，规避出现裂缝和变形情况。以3～6个月为周期对蓄电池进行防电处理，如果电池容量下降到60%，就要将蓄电池组进行报废处理，不允许再投入使用。

5.3 设计构建完善的通信电源维护制度体系和监控系统

为保障电源系统的稳定运行，需要改善通信电源维护管理制度体系滞后问题，为现代移动通信企业发展需求提供支持。如何有效提升通信企业市场竞争优势，应摸索市场发展规律，设计并构建通信电源维护和管理系统。通信企业在发展中，完善配套电源管理制度体系，了解电源系统的运行情况，便于针对性改善移动通信企业经营管理中的电源故障问题。科技进步和发展下，通信电源监控系统的建立尤为必要[12]，应注重调整电源设备的运行参数，远程检测电源设备的运行情况。加强通信监控系统管理和监督，便于第一时间发现和改进电源故障问题。