通信电源维护与管理研究

2020-10-26丛常地

通信电源技术 2020年13期

丛常地

（山东省信宇通信工程监理有限公司，山东济南 250021）

0 引言

随着社会经济的发展，我国通信技术发展有了长足的进步，各个行业使用通信设备的数量和种类越来越多，通信设备的内部结构越来越复杂。通信设备的安全稳定运行离不开通信电源的辅助，因此通信电源是整个通信设备的关键环节和组成部分。如果在通信设备运行过程中通信电源出现问题，就会对通信设备的运行造成严重的影响，不仅会影响通信企业的正常运转，而且会对正常的工业生产和生活造成影响。现代社会对于通信的要求越来越高，因此必须加大对于通信电源的维护与管理力度，充分认识到通信电源在运行过程中存在的问题并提出相应的改进措施，以保障通信电源安全稳定运行。

1 通信电源概述

1.1 常见的通信电源组成

作为通信工程的核心元件，通信电源起到了非常重要的作用。因此，一定要注重对通信电源的维护与管理，维护之前要充分了解通信电源系统的构成。通常，一个完整的通信电源系统包括直流通信电源设备、交流市电接入设备、不间断交流电源UPS设备、交流配电屏和蓄电池等，如图1所示。

图1 通信电源系统组成

1.2 通信电源系统的运行要求

通信电源在通信设备运行中起到了关键的作用，因此，为了保障通信设备稳定运行，要求通信电源系统必须满足以下要求。

1.2.1 通信电源的可靠性

通电电源供电必须可靠，才能确保通信通畅。在通信系统中，通信电源所起的作用就是对各种通信设备进行供电，让设备能正常运行。因此，通信系统中如果单纯只是某个设备出了问题，不会影响其他通信设备的运行，而如果通信电源出现问题，就会影响整个通信系统的运行，导致通信中断、通信系统停止工作。因此，电源故障必须得到及时处理[1]。

1.2.2 通信电源的稳定性

通信电源对通信系统进行稳定供电，才能确保通信设备正常运行。各种通信设备对于运行电压有明确的要求，如果设备运行电压超过规定的电压，就会影响设备的稳定性。尤其是设备运行中电压过高，不但会损害通信设备，而且会造成安全事故。随着信息化技术的发展，现在很多通信设备都由计算机进行控制，这对通信设备的电压提出了更高的要求。

1.2.3 通信电源的集成化和小型化

随着通信技术的发展，通信设备的体积越来越小，占用的空间也在不断减少，因此通信电源也应向集成化和小型化方向发展，从而适应通信设备的发展趋势[2]。

1.2.4 通信电源的高频率

社会的进步使得通信设备的数量和种类不断增加，导致通信电源的荷载越来越大，通信设备的电力消耗越来越多。因此，为了节约能耗，减少通信行业的成本损失，要求通信电源必须具有高频率的特点。通信电源的开关总效率不能低于90%，这样能减少通信设备自身的损害，从而解决通信设备增容和节能之间的矛盾。

2 通信电源维护和管理需注意的问题

首先，在通信电源使用过程中，必须根据通信电源承载的服务对象相关的使用要求和荷载功率，对通信电源的负载进行合理配置。如果通信电源满载运行或者超载运行，会使电源设备的使用负载过高，进而使通信设备的使用出现问题，导致通信信号中断。通常情况下，通信电源的输出负载应控制在60%～70%，在这个范围内的通信电源使用最为稳定，可靠性最高，达不到或者超出这个标准就会造成通信设备工作不稳定。

其次，要注意通信电源的充放电，避免过度充电或者过度放电的现象发生。虽然设计通信电源时一般都可以耐受较大电流的冲击，但是在实际使用过程中还是要避免这种情况的发生，否则通信电源的极板易因为大电流而造成膨胀变形，导致电源极板中的活性物质产生脱落现象，极大地缩短了通信电源的使用寿命。在通信电源的使用过程中，要避免出现过充和过放的情况。通信电源的充电循环是有次数限制的，超过一定次数，电源的电量衰减程度会很高。电源的放电深，度越深使用寿命越短。通常情况下，通信电源在检修或者容量实验中电量保持在40%左右即可[3]。

最后，重视对通信电源容量的检测和维护。通信电源使用铅酸材质较多，其容量和电解液的比重呈正相关关系。通过对通信电源的电解质进行测量，可以了解电池的存储能量情况。而通信电源使用的阀控式密封蓄电池属于贫液电池，很难准确测量出电解液的比重。因此，对于判断阀空式密封蓄电池的使用损耗及其质量，还没有较好的解决办法。在通信电源维护与管理过程中，不能仅仅局限在对电源的均充或者浮充上，也不能只把管理重点放在温度补偿等方面，而是应从更深层次的领域包括电源的充放电曲线、电源容量的测试和恢复等方面进行管理，确保通信电源使用安全。

3 通信电源维护与管理对策

3.1 监控通信电源使用环境

通信电源的使用环境温度对电源的使用寿命具有重要的影响。如果环境温度过高，会明显影响使用寿命。电源周围温度过高，会使通信电源电池的极板腐蚀变快，同时会消耗更多的水量，缩短电源的使用寿命。一般通信电源的使用环境温度在25 ℃左右为宜。如果通信电源长期运行而没有采取有效的降温措施，将会影响电源的使用寿命。经研究，如果通信电源运行温度提高10 ℃，使用寿命会降低1/2左右，因此在通信电源维护和管理中必须做好电源温度的监测。对通信电源进行监测的系统原理如图2所示。

图2 通信电源监测系统原理图

通信电源监测系统主要包括电压湿度采集、温度采集、89S51单片机、显示电路、键盘控制、通信模块和RS485总线。利用该系统可以同时监测6组以上的通信电源温度，1路能对机房的温度和湿度进行测量，2路能对直流电压和交流电压进行测量，数据的传输速度超过200 m[4]。

以电源监测采用的单片机89S51为例，这种单片机成本相对较低，同时功能有所改进，具备ISP在线编程的功能，工作频率最高可以达到33 MHz，因此运算速度很快，具备UART串行通道、双数据显示器等功能，而且具有很强的向下兼容性。通信电源温度的采集选择DS18B20。采用这种设备只需要一根端口线就能实现双通信功能，不用借助其他元器件。内部的寄生电源让通信系统用来供电，或者采用VDD进行供电。设备的工作电压为4.0～5.5 V，温度数字转换时的工作电流为1.5 mA，待机电流很小，仅为1 μA，功耗仅为5 mW，对通信电源的测量温度为-55～125 ℃，工作中温度测量的误差不到0.5 ℃，因此可以有效实现对通信电源的温度测量和管理。一根总线可以挂多个温度传感器，具备多点测温的能力，同时具备负压的特性。利用DS18B20与89S51单片机相连接可以使用VCC直接供电，末端采用1个4.7 kΩ的上拉电阻，利用DQ直接连接到89S51单片机的P1.0接口上，连接图如图3所示。

图3 DS18B20与89S51单片机连接图

3.2 阀控式通信电源维护管理的方式

通常，通信设备使用的电源应在干燥通风的环境中使用，有利于电源散热，同时可以避免不必要的安全事故。当通信电源周围的环境温度为0～25 ℃时，环境温度每下降1 ℃，放电的容量会下降1%左右，因此通信电源通常最适宜的工作温度在25 ℃左右。在使用过程中要采用具有良好性能的自动稳压限流充电设备。如果通信电源的负载变化范围比较正常，则充电设备必须达到±2%的稳压精度。对于新安装的阀控式通信电源，初次使用要进行安全的充放电处理，使用一段时间后，每隔2年做一次电源的核对性放电实验。运行6年以上的阀控式蓄电池，每年做一次核对性放电实验。如果经过3次核对性放电实验，蓄电池容量还不能达到其额定电量的80%，那么可以重新更换阀控式蓄电池。使用阀控式蓄电池时，应对每只单体电池的电压及内阻数据进行准确测量，同时将这些资料作为原始数据进行保管，阀控式蓄电池每隔运行半年后，需要单独提取一次数据并与原始数据进行比较，发现问题并及时处理。

3.3 高频开关电源的维护

在通信电源维护与管理的过程中，对于高频开关电源的维护也是一项重要的工作，如果在通信系统运行过程中出现了主干网失压问题，要对高频电源开关进行检查。除了开关以外，还要检查整理模块。如果发现整理模块中电压较小或者没有电压，就要彻底检查连接线路是否正常，同时查看电源的电路板是否出现松动现象。经过修复以后的通信电源使用不能掉以轻心，要继续对通信电源进行持续观察，避免电源出现其他异常问题。一般通信系统失压发生后，必须对相应的控制插件进行全面排查，同时做好相应的加固管理工作，同一电源维修完毕后要及时观察和处理关键插件。

3.4 通信电源系统的维护管理

通信设备都有一定的使用年限，一旦达到了使用年限，就有可能出现各种使用故障。但是，如果日常使用过程中注重对于通信设备的维护与管理，就能大大延长通信设备的使用寿命。例如，在通信电源正常使用过程中，对于主机的维护主要是防尘和保养等，要检查通信电源电池两端的电压是否压差过大，温度是否过高，电池两极是否发生腐蚀现象，检查连接条的压降情况，查看通信电源外观是否完好无损、是否存在变形或者泄漏液体的情况，安全阀周围有没有酸雾溢出。总之，对于通信电源的维护要认真、细致、规范，确保通信设备能持续稳定运行，从而延长设备的使用年限。在维护过程中，直流母线必须保持合格的电压和放电量[5]。