电力通信OTN 设备供电方式研究

荀思超，沈雨生，徐 明，魏林风

（国网盐城供电公司，江苏 盐城 224000）

0 引 言

近年来，国网盐城供电公司（以下简称公司）信息化建设快速发展。随着信息系统、营销系统、配用电系统以及智能电网的深化建设，物联网、云平台及变电站全面监控等新业务的涌现，数据中心的建设，无线专网在江苏省内的全覆盖，公司带宽需求急剧上升。

光传送网（Optical Transport Network，OTN）技术作为同步数字系列（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）、波分复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）等技术的下一代传送网应用的主流技术，不仅继承了SDH 和WDM 技术的主要优势，而且采用了大带宽颗粒调度、多级串联连接监视（Tandem Connection Monitor，TCM）、光层组网等更多的新型功能，能够很好地满足当前及未来一段时期对大带宽业务传送需求，适应电网的网架结构发展和调整[1]。

OTN 设备涉及大量波道的光电转换，设备功耗大且对供电可靠性要求较高，因此OTN 设备交叉复用部分通常采用分区供电，并且与线路传输部分相互独立。基于OTN 设备的供电需求，如何配置设备供电方式和改造现有站点机房电源，是急需研究的问题。

1 OTN 设备基本组成及功耗

根据OTN 网络中各站点所处层级及可靠性要求不同，公司OTN 网络主要包括OTN 站点（汇聚节点、骨干节点、接入节点）和光线路放大器（Optical Line Amplifier，OLA）站点[2]。典型配置如下：一是OTN设备站点配置电交叉矩阵板、波长转换器（Optical Transponder Unit，OTU）、光功率放大器、光前置放大器、光监控信道（Optical Supervisory Channel，OSC）分波器/合波器；二是OLA 配置光线路放大器、OSC 分波器/合波器等；OTU 板可采用多端口的板卡，但至少要配置2 块OTU 母卡；三是系统控制板、电源板卡、电交叉矩阵板卡均冗余配置；四是光子框数量原则上按照一个方向配置一个子框，如果机位紧张可多方向合并子框；五是OTU 采用支线路分离的OTU，灵活配置业务与线路板件。根据各类站点网络层级及配置要求，站点OTN 设备配置功耗对比如表1 所示。

计算各类站点OTN 设备平均运行负载电流和启动负载电流，具体结果如表2 所示。由表2 的数据可知，不同类型OTN 站点设备的功耗和负载电流存在显著差异。具体而言，市公司站点设备的平均启动功耗为4 768 W，平均启动电流为99 A；县公司站点设备的平均启动功耗为2 306 W，平均启动电流为47 A；5 00 kV 汇聚点站点设备的平均启动功耗为4 208 W，平均启动电流为88 A；220 kV 汇聚点站点设备的平均启动功耗为3 286 W，平均启动电流为68 A；一般组网站点设备的平均启动功耗为3 142 W，平均启动电流为65 A；线放站站点设备的平均启动功耗为416 W，平均启动电流为9 A。

表2 OTN 设备平均负载电流

根据表1 和表2 数据，对比各类站点设备的功耗和负载电流数据可以发现，市公司站点设备的平均启动功耗和平均启动电流明显高于其他类型站点设备，而线放站站点设备的平均启动功耗和平均启动电流则相对较低。在实际应用中，需要根据不同类型站点设备的特点和功耗需求，合理配置设备，扩容现有通信电源系统，以保障网络的稳定性和可靠性。

目前，主流品牌OTN 设备采用左右两分区均衡供电，每个分区均需主备2 路电源输入，1 套OTN设备一共需要4 路电源输入[3]。分区供电示意如图1所示。

图1 OTN 设备分区供电示意

2 电源配置原则

根据OTN 设备技术特性以及供电需求特点，配套通信电源配置应满足以下原则。一是OTN 设备电源应由来自不同交流母线的2 路电源供电。二是市公司、县公司、500 kV 变电站应采用独立通信电源系统供电，更新改造容量或端子不满足需求的通信电源系统。三是对于已经安装独立通信电源的220 kV变电站，优先选择使用独立通信电源，更新改造容量或端子不满足需求的通信电源系统。四是对于没有安装独立通信电源的220 kV 变电站，优先选择使用保护通信传输设备专用直流/直流（Direct Current/Direct Current，DC/DC）电源，对整流容量或空开端子不满足的进行扩容模块或改造端子，再选择使用站用220 V 直流电源，对整流容量或空开端子不满足的进行扩容模块或改造端子，如果现有220 V 直流电源不具备改造条件，可新增DC/DC 变换器；再次新增独立通信电源系统。五是新增或改造独立通信电源系统应符合《通信电源技术、验收及运行维护规程》（Q/GDW 11442—2020）要求[4]。六是当选择使用保护通信传输设备专用DC/DC 电源系统以及站用220 V 直流电源系统时，应与地市检修部门核实220 V蓄电池容量是否满足，原则上不改造变电站220 V 直流电源系统蓄电池组。七是OTN 设备含电子框机架供电端子原则上按4×63 A 配置，仅含光子框机架按4×32 A 配置。

3 电源系统改造原则

根据OTN 设备功耗分析，对于常规OTN 节点设备，单套设备平均启动功耗超过3 142 W，平均启动电流超过65 A，进一步增加现有机房电源容量的需求，需要校核和改造现有机房的整流器以及蓄电池容量。

3.1 整流器改造原则

改造整流器时，单套整流容量需要满足的条件为

式中：QZ为单套整流容量，A；ID为现有主备整流器电流读数值，A；IC为新上OTN 设备电流计算值；QR为冗余模块容量。

改造后的整流器容量配置原则为

式中：QG为改造后单套整流器容量，A；ID为现有主备整流器电流读数值，A；IC为新上OTN 设备电流计算值；QR为冗余模块容量。

改造后的整流器由变电站交流屏不同母线分别供电。同时，计算时整流器工作环境温度取25 ℃，电压取48 V。

3.2 蓄电池改造原则

蓄电池改造原则如下：对不满足4 h 放电要求的蓄电池进行改造；计算时电池温度系数取15 ℃，蓄电池电压取放电终止电压43.4 V；根据蓄电池容量计算公式计算蓄电池容量[5]。蓄电池容量公式为

式中：QC为蓄电池的容量，Ah；K为安全系数，取1.25；IC为负荷电流，按各站点实际负荷计算，A；TF为放电小时数，取4 h；η为放电容量系数，根据规范取0.79；α为电池温度系数，1 ≤TF＜10，取0.008；t为实际电池所在地最低温度数值，取25 ℃。

4 结 论

随着通信技术的不断迭代和演进，通信设备对于配套电源的容量和可靠性都有了更高的需求，要合理配置通信机房配套电源设备，保障各类生产业务的平稳运行。文章通过对比分析目前主流品牌OTN 设备的功耗数据，结合公司对通信电源运行、维护的要求，提出OTN 传输节点机房电源的配置方案和配套电源改造整体原则。该通信电源系统配置和改造原则为电力系统通信电源设计提供了一种新的思路和可行方案。公司的OTN 光传输网络投运以来，设备电源供电正常设备运行稳定，能够满足调度运行需求。通信电源作为通信设备的重要配套设施，在电力通信系统中担任着重要的作用。随着通信技术的不断迭代和演进，通信设备对于配套电源的容量和可靠性都有了更高的需求，要合理配置通信机房配套电源设备，保障各类生产业务的平稳运行。