回顧通信電源技術(shù)進(jìn)步

幾年，在電話(huà)網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的帶動(dòng)下通信電源（含動(dòng)力設備及環(huán)境監控系統）的產(chǎn)品品種、規格、系列、質(zhì)量及產(chǎn)品新技術(shù)的采用，都有長(cháng)足的進(jìn)步，與20世紀90年代相比最顯著(zhù)的變化是：

（1）大批應用新技術(shù)、新器件的低耗節能產(chǎn)品完全替代了過(guò)去的高能耗產(chǎn)品，體積也縮小了；

（2）產(chǎn)品的適用性、完整性、配套性更符合國內通信局站的需要；

（3）產(chǎn)品的自動(dòng)化程度高，監控能力強，加快實(shí)現無(wú)人或少人維護和值守。

根據《通信局站電源系統總技術(shù)要求》行業(yè)標準，局站電源系統將由市電交流（含自備交流電源）、高壓配電、直流電源與蓄電池組、低壓配電、UPS（不間斷電源）、動(dòng)力與環(huán)境集中監控等六大分系統組成，現照此就它們的技術(shù)進(jìn)步與適用性分述如下。

1 整流，交、直流配電與監控設備

整流，交、直流配電與監控設備是局站電源系統的核心部分，擔負著(zhù)將交流電轉換成通信設備基礎電壓所需的直流不間斷電源。殼骯諫惱獠糠植紡莧方位的滿(mǎn)足大中小各種類(lèi)型局站需要。蘼鄞喲籩諧鞘中心長(cháng)途局，大型電話(huà)交換局，移動(dòng)、數據匯接局，一級傳輸干線(xiàn)中心，還是到中小型交換局、農話(huà)、接入網(wǎng)、移動(dòng)基站、傳 輸中繼站、衛星通信站的寬大范圍內；不管是有人或無(wú)人值守，都有配套性、適用性非常好的相應產(chǎn)品系統提供。而且都能做到高穩定、高可靠、高智能化與擴容方便，在 世紀 年代是不能想象的。由新一代高頻開(kāi)關(guān)整流模塊、監控模塊、交流配電柜、直流配電柜組成的大容量電源系統，單整流架滿(mǎn)裝15個(gè)整流模塊可以實(shí)現1500A輸 出，除柜內并機擴容外還可柜外并機擴容，輸入為三相工作模式，缺一相時(shí)輸出仍可達到50%，適應特大型、大型通信樞紐或交換局需要。其整流模塊為維護方 便，實(shí)現無(wú)損傷熱插拔。系統的交流側、直流側、信號端設有完善的、全方位的智能化防雷系統與故障告警功能。據技術(shù)數據提供的說(shuō)明，新一代的整流模塊內部的功率電路采用全橋 DC/DC變換ZVS技術(shù)，效率能達到93%， 在系統處于缺相狀態(tài)時(shí)，模塊仍有50%的額定電流輸出，保證電能的可靠供應。由于采用無(wú)級限流技術(shù)，在監控模塊的控制下，限流點(diǎn)可在10%-110%額定 電流之間連續可調。模塊內有內置CPU， 用以監測和控制模塊運行。

這種大容量電源系統的整流架上可安裝監控模塊，其最重要的特點(diǎn)之一是按國內運營(yíng)商要求設計，可實(shí)現三級監控，能收集、處理、上送配電、模塊等監控板數據，還能根據電源系統當前數據對蓄電池進(jìn)行智能化管理，有溫度補償、充電電流限制、電池容量計算、在線(xiàn)電池測試等功能，也能通過(guò)后臺實(shí)現“三遙” 功能。與整流架配套的交流配電柜、直流低阻配電柜也很有特色，都經(jīng)過(guò)智能化設計，自帶CPU和智能接口，前者可檢測交流電壓、電流、頻率、防雷器狀態(tài)等參 數，后者可檢測直流電壓、負載及蓄電池電流、熔絲狀態(tài)等參數，兩種機柜分別有輸入過(guò)欠壓、頻率異常、防雷器故障或輸入過(guò)欠壓、充電過(guò)流、熔絲斷等聲光告警。

在防雷、電氣絕緣、 EMC等都嚴格按國際IEC標準設計。兩種機柜都可獨立工作，易于實(shí)現分散供電，擴容靈活方便，安裝維護方便，確保設備、人身安全，可靠等特點(diǎn)。針對中型交換局、農話(huà)、接入網(wǎng)、移動(dòng)基站、傳輸中繼站、衛星通信站，國內已能生產(chǎn)與之相配的單相交流電工作,大、中、小容量規格齊全，對電網(wǎng)適應能力強，允許輸入電壓超寬范圍變動(dòng)（120～290V或90～290V） 的電源系統。而系統所用的整流模塊、監控模塊、交流配電柜、直流配電柜各項性能、功能與擁有的技術(shù)特點(diǎn)都可完全達到與上述一致，所以在用電環(huán)境低劣時(shí)我們仍可用高效、高質(zhì)量、高可靠的新一代電源產(chǎn)品確保通信設備和系統的安全工作。

野外作業(yè)柜式整體性電源系統，將整流模塊、監控模塊、交流配電、直流配電均置于一個(gè)集裝箱機柜內，二路市電輸入，電壓適應范圍寬至90V～290V，靜 態(tài)可長(cháng)期承受380V AC，可承受最大40kA的雷電沖擊；整流總容量最大可達采用零電壓軟開(kāi)關(guān)和無(wú)損傷熱插拔技術(shù)，風(fēng)冷與自然冷兩種相結合的散熱方式；智能化電池管理具有溫度補償、電池保護、充電電流限制、在線(xiàn)電池測試等功能。

目前國內已可生產(chǎn)微蜂窩基站等室外型設備用電源模塊，220V AC輸入，輸出有27V DC多路、26V、15V、8V、5V DC等規格，應用于微蜂窩基站，直放站，小容量基站和接入網(wǎng)，室外惡劣環(huán)境-45℃～ 65℃能正常工作，外殼防護達到，電磁兼容性達到國際通用的B級， 具有完善的保護和電池管理功能。國內部分通信電源產(chǎn)品企業(yè)還能為客戶(hù)定制獨特需求的電源產(chǎn)品。

通過(guò)上面介紹，不難看到我國通信電源產(chǎn)品企業(yè)緊緊環(huán)繞我們通信網(wǎng)多元化、全方位發(fā)展的需求，針對國內城市與農村、東部與西部、南方與北方、室內與野外等等用電、環(huán)境條件差異巨大的情況，設計、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)出能廣泛滿(mǎn)足這些需求的相應產(chǎn)品，墻昀賜ㄐ諾源產(chǎn)品新技術(shù)應用和產(chǎn)品設計與質(zhì)量進(jìn)步的最明顯變化。

2 UPS產(chǎn)品

我國各類(lèi)通信網(wǎng)裝備的程控化以及網(wǎng)絡(luò )管理、運營(yíng)維護、計費等大幅度應用計算器，加之數據通信與互聯(lián)網(wǎng)的大面積普及，對UPS類(lèi)產(chǎn)品提出了許多特殊要求， 新一代國產(chǎn)UPS就是在這種背景下產(chǎn)生和得到發(fā)展，成為通信電源的一種重要產(chǎn)品?？上驳氖嵌潭處啄?，國內已可生產(chǎn)出質(zhì)量高、品種與規格齊全的UPS產(chǎn)品， 單機容量可涵蓋， 回顧20世紀80年代中UPS品種單一，功率小，不間斷供電時(shí)間短，可靠性差的情況已不可同日而語(yǔ)。

根據有關(guān)生產(chǎn)企業(yè)提供的產(chǎn)品品種和數據：對互聯(lián)網(wǎng)中心、電信交換機房、網(wǎng)管中心、衛星控制中心，有相應的三進(jìn)三出80～800kVA系列UPS產(chǎn)品可供選用；對一般的通信、銀行、航空、交通、證券的中、大型數據中心、信息中心，有三進(jìn)三出30～120kVA系列、20～60kVA系列UPS產(chǎn)品可供選 用；對小型通信計費中心、網(wǎng)絡(luò )控制中心、ATM自動(dòng)取款機、通信基站、室外通信與數據基站，可配置三進(jìn)單出10～20kVA系列或單進(jìn)單出 1～10kVA、1kVA/2kVA系列的UPS產(chǎn)品。

以上品種繁多，系列齊全，特別是針對大型機房計算器群使用出發(fā)的UPS產(chǎn)品，極大地滿(mǎn)足了現代通信發(fā)展的需要。從技術(shù)上看，國內產(chǎn)品大多數都有以下特點(diǎn)：

（1）采用 DSP全數字控制技術(shù)，大幅度提高控制的靈活性和穩定性，使產(chǎn)品具有較好的一致性和可靠性；

（2）在線(xiàn)功能強，對用戶(hù)設備提供全面徹底的電力保護；

（3）具有智能化電池管理，可延長(cháng)UPS電池使用壽命，有些產(chǎn)品能幾近50%；

（4）備有完善的網(wǎng)絡(luò )監控功能，使UPS運行維護實(shí)現最佳化；

（5）大多數大容量UPS產(chǎn)品均允許單機或1 1雙機并機運行，或N 1并機柜多機并機運行（資料介紹多至）。

從國內有的產(chǎn)品企業(yè)提供的數據，他們的最新一代智能高頻在線(xiàn)式三進(jìn)三出UPS產(chǎn)品，采用2個(gè)16bit的40MHz全數字DSP控制，可比老產(chǎn)品處理速 度更快，輸出性能更優(yōu)異，可靠性更高；同時(shí) IGBT（絕緣柵雙極性晶體管）高頻智能整流和逆變技術(shù)以及多重保護技術(shù)，使輸入功率因子可高至0.99，輸入電流諧波3%，輸出性能更優(yōu)于傳統 技術(shù)產(chǎn)品；當需多機并機使用時(shí)，可無(wú)需并機柜而直接并機；允許最寬的輸入電壓和頻率范圍，120～276V AC（相壓120V AC時(shí)，可有72%額定負載）和40～60Hz，擴大了適用面。

目前國內UPS產(chǎn)品都具有優(yōu)良的防雷裝置和防浪涌沖擊與EMC性能。有高強的網(wǎng)絡(luò )管理功能，提供RS232、RS485、Modem、SNMP網(wǎng)卡等多 種接口，監控軟件具備電源事件記錄和分析功能，支持TCP/IP協(xié)議，可靈活組網(wǎng)，可通過(guò)Internet或Intranet實(shí)現遠程監控。操作簡(jiǎn)單“一 鍵開(kāi)機”， 操作維護具有友好人機界面，全中文大屏幕顯示，可查詢(xún)各項電氣參數、UPS功能設置、電源事件告警提示和故障定位。UPS系統具備自診斷、自保護功能，當市電出現故障或電池即將用盡時(shí)可通過(guò)監控軟件自動(dòng)存儲用戶(hù)計算器數據、笆蓖出操作系統，安全關(guān)閉計算器和服務(wù)器。

國產(chǎn)UPS有一種室外型智能在線(xiàn)式UPS系列產(chǎn)品，適用于城市的角落，邊遠的公路、山區等環(huán)境差的地區，在高溫50℃。嚴寒零下40℃、灰塵、高濕多雨、算霧侵蝕，電網(wǎng)質(zhì)量低劣（電壓長(cháng)期低至160V或高于260V，頻率異常多變）等條件。

UPS遠程網(wǎng)絡(luò )監控管理系統是配合UPS群近端或遠程管理設計、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的，最大監控數量可達6萬(wàn)多臺UPS單機，這種專(zhuān)業(yè)化的UPS網(wǎng)絡(luò )監控管理系統，有效地對網(wǎng)絡(luò )上的所有UPS實(shí)事?tīng)顟B(tài)信息的實(shí)時(shí)監控與集中統一管理。

系統能實(shí)時(shí)后臺偵聽(tīng)電源故障告警，以E-mail、手機短信、圖像、聲音等方式向值班人員送達告警信號，能保存在事件記錄數據庫中以備管理人員查詢(xún)；能遠程控制電源自測與開(kāi)關(guān)機，并安全地進(jìn)行配置修改；可對網(wǎng)絡(luò )上計算機進(jìn)行斷電保護。

SNMP卡介于UPS和網(wǎng)絡(luò )之間，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )實(shí)現遠程監控UPS。國內有些電源產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)為國外代理提供該卡，SNMP卡采用熱插拔設計，UPS無(wú)需關(guān) 機插卡，支持WEB瀏覽和各種NMS管理系統，可在任何操作平臺上對UPS實(shí)現遠程監控，并形成瀏覽、控制、系統管理員三級安全體系，在方便管理的同時(shí)有效避免各種誤操作和惡意破壞。

目前，各類(lèi)電信網(wǎng)絡(luò )，互聯(lián)網(wǎng)、專(zhuān)業(yè)數據網(wǎng)在運行、操作、維護、管理上用的計算器實(shí)現了網(wǎng)絡(luò )化，UPS用量很大，已成為各通信局站總電源系統不可缺的組成部分，國內電源產(chǎn)品企業(yè)能全方位、高質(zhì)量、配套完整地提供UPS產(chǎn)品，為我國通信電源系統現代化創(chuàng )造了條件。

3 閥控式密封鉛酸蓄電池（VRLA）

眾所周知，蓄電池在通信局站電源系統中具有舉足輕重、不可替代的地位，全國范圍內的使用量屬海量級，蓄電池的質(zhì)量，充放電效率和耐久性（壽命）直接影響網(wǎng)絡(luò )暢通與高效運行，具有重要的經(jīng)濟意義。

回顧近十年蓄電池的技術(shù)變化，市場(chǎng)上可供通信部門(mén)選用的蓄電池經(jīng)歷了固定型防酸鉛蓄電池、早期閥控式密封鉛酸蓄電池（以下簡(jiǎn)稱(chēng)閥控蓄電池）和近年新一代閥控蓄電池三個(gè)階段。閥控蓄電池的出現從根本上解決酸霧擴散和電解液蒸發(fā)問(wèn)題。但20世紀90年代中、后國產(chǎn)早期的那些閥控蓄電池產(chǎn)品，質(zhì)量問(wèn)題很多，主 要集中在：密封技術(shù)未完全掌握，尤蓄電池端頭柱處相當多產(chǎn)品因密封差存在著(zhù)酸霧泄漏和電解液散發(fā)；閥控功能由于設計或工藝不完善，時(shí)有造成蓄電池膨脹，甚至發(fā)生爆炸；從批量看質(zhì)量參差不齊，一致性差，影響電池組整體工作效率。經(jīng)過(guò)近幾年新技術(shù)的采用，設計和工藝的改進(jìn)與提高，從宏觀(guān)上講國產(chǎn)閥控蓄電池產(chǎn)品 質(zhì)量已有了長(cháng)足進(jìn)步，產(chǎn)品進(jìn)入了成熟穩定，可規模、經(jīng)濟性生產(chǎn)的階段。

根據各生產(chǎn)企業(yè)提供的資料，現時(shí)國產(chǎn)閥控蓄電池密封、閥控兩項重要技術(shù)已得到改進(jìn)、過(guò)關(guān)，產(chǎn)品容量從大到小品種和規格都已齊全，廣泛裝備于全國通信局站。特別是近年來(lái)市場(chǎng)上出現了一種專(zhuān)用于電信及大型UPS的高可靠閥控蓄電池，滿(mǎn)足了通信網(wǎng)現代化建設需要。

目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的閥控蓄電池，由于采用特種鉛鈣合金作板柵，或鉛鈣錫鋁四元合金板柵，具有較強耐腐蝕、抗伸延性能，同時(shí)提高了負極析氫過(guò)電位，在充電后期有效抑制氫氣析出，保持電解液水份不被分解，另通過(guò)超細玻璃纖維作隔板，利用氣體再化合技術(shù)，實(shí)現內部氧的循環(huán)復合，再加上端頭柱用多層特殊密封，確保 了密封與無(wú)泄漏，在整個(gè)壽命期間無(wú)須定期補水或補酸等維護。

蓄電池的安全性有明顯改進(jìn)與提高，安全閥能自動(dòng)調節內壓，內置的濾酸片具有阻液和防爆功能，加之安全閥、濾酸片、密封圈、密封套、隔板、密封膠等關(guān)鍵零部件與材料全部采用優(yōu)質(zhì)件，保證了電池的安全、可靠使用。從運行現場(chǎng)見(jiàn)到，目前國產(chǎn)閥控蓄電池已可自由安裝，不要求蓄電池單體端頭柱非得沖上不可，面對維 護人員側置也可，一組蓄電池靠墻側立，大幅度地減少占用機房面積，為電池組進(jìn)機房以最短饋電連接至通信設備的分散供電創(chuàng )造了條件。

原1995年版《通信局站電源系統總技術(shù)要求》對于閥控蓄電池章節中最重要的“主要技術(shù)要求”與“開(kāi)閉閥壓力標準”這兩小段，在標題下無(wú)內容都為待定，可見(jiàn)早期閥控蓄電池產(chǎn)品是多么的不成熟。如今閥控蓄電池已有完整而詳細的規格與參數數據，反映主要性能指針的電池放、充電特性曲線(xiàn)和電池容量速查圖、循環(huán) 壽命特性圖、浮充壽命特征圖十分完整，用戶(hù)都能拿到這些實(shí)實(shí)在在的數據與數據去設計、應用和維護，足以說(shuō)明國產(chǎn)閥控蓄電池這幾年來(lái)的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品成熟。

4 備用發(fā)電機組

通信局站必需設置備用發(fā)電機組。傳統的柴油發(fā)電機組，現時(shí)的品種規格比以往更加齊全，啟動(dòng)與油污都有較大改善，并配有遠程智能監控系統，在屏顯、并車(chē)性能上都有很大提高，實(shí)現多臺柴油發(fā)電機組聯(lián)網(wǎng)監控。

與此同時(shí)，滬、穗兩大城市引進(jìn)和應用了國產(chǎn)或進(jìn)口燃氣發(fā)電機組這一新品種，利用它功率大、體積小、重量輕、啟動(dòng)快、維護簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，用于特大城市或特大型電信樞紐局，或構成輕型車(chē)載移動(dòng)電站，經(jīng)過(guò)多年使用是成功的，為進(jìn)一步推廣應用這項新技術(shù)、新品種積累了許多寶貴的技術(shù)、經(jīng)濟數據與豐富經(jīng)驗。

5 動(dòng)力設備及環(huán)境集中監控系統

原1995年版《通信局站電源系統總技術(shù)要求》曾提出加快建立電源系統及設備監控和集中維護管理系統，逐步實(shí)現少人或無(wú)人值守問(wèn)題。經(jīng)過(guò)多年摸索，目前高度統一和規范化，性能與功能強、監控完整的“通信電源集中監控系統”已在各級通信局站普遍使用，對分散的局站和局站內的各個(gè)電源設備和機房空調進(jìn)行遙測、遙信和遙控，實(shí)時(shí)監視和顯示其運行參數，自動(dòng)監測和處理系統內各種故障的設備。

監控系統在結構上可成為一個(gè)多級的分布式計算器監控網(wǎng)絡(luò )，一般形成監控中心、監控站、監控單元三級系統。

在整個(gè)國內各運營(yíng)商的各類(lèi)網(wǎng)絡(luò )的日常維護工作中發(fā)揮了重要作用，具有良好的技術(shù)、經(jīng)濟的綜合效益。這可以青島通信為例說(shuō)明之。青島通信公司于1996年 開(kāi)始引入動(dòng)力設備及環(huán)境集中監控系統，2002年又加以改進(jìn)，進(jìn)一步規范化，按維護體制和職能劃分，將系統分離成動(dòng)力監控和環(huán)境監控兩個(gè)相對獨立應用系統，相關(guān)的監控值班班組和部門(mén)負責運行、維護和管理

。動(dòng)力監控負責監控轄區內53個(gè)局站（內為18個(gè)端局、35個(gè)模塊局）動(dòng)力設備，包括高、低壓配電設備，油機，空調，整流電源模塊，蓄電池組等。環(huán)境監控 負責監控79個(gè)局站（內為21個(gè)端局、58個(gè)模塊局接入網(wǎng)）的門(mén)禁系統，圖像系統，溫濕度、紅外、煙感、水浸、地濕、手動(dòng)滅火等環(huán)境量。環(huán)境監控中心設有 26臺圖像監視器和兩臺錄象機組成的屏幕墻，可輪流巡顯示各局站情況并將發(fā)現的異常情況進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)錄像。兩套系統運行的結果將全公司20多個(gè)市話(huà)局的 近300人的交換、電力值班人員替換下來(lái)，各機房、電力室實(shí)現了無(wú)人值守；門(mén)禁系統使用員工進(jìn)入局房用刷卡方式，改變了以往用鑰匙開(kāi)門(mén)的不便，管理更加科學(xué)化；動(dòng)力設備維護不再在現場(chǎng)觀(guān)察，當有設備告警時(shí)監控系統會(huì )及時(shí)彈出告警通知值班員，平時(shí)通過(guò)報表打印、查詢(xún)各種數據進(jìn)行質(zhì)量分析與參考。

青島通信公司的兩套監控系統的穩定、可靠運轉，為動(dòng)力、空調設備的正常工作運行提供了有力保障；為動(dòng)力設備維護管理及機房安全管理體制改革，優(yōu)化人員配置，實(shí)現無(wú)人值守提供了有力保障。技術(shù)、經(jīng)濟綜合效益是可觀(guān)的。

6 其它配合設備

近幾年，通信局站電源系統整體化、精細化過(guò)程中還表現在國內通信電源企業(yè)提供許多重要的系統配合設備，包括市電與市電、市電與交流備用電源之間的《自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)》設備、抗瞬態(tài)浪涌抑制設備、機房專(zhuān)用精密空調機、大型UPS用的精密交流配電柜、戶(hù)外一體化通信電源機柜等。有了這些裝置，單相或三相、交流或直流的保護性，不間斷的自動(dòng)/手動(dòng)切換得以完成，從總配電到末端負載的全過(guò)程將實(shí)現多重保護，緯扇方位的相線(xiàn)—相線(xiàn)、相線(xiàn)—中線(xiàn)、中線(xiàn)—地線(xiàn)的抗浪涌保護，達到高質(zhì)量的供電。

7 結論

以上介紹了國內通信電源產(chǎn)品的技術(shù)進(jìn)步與回顧，不難看出，這幾年電源產(chǎn)品企業(yè)依靠新材料、新技術(shù)、新設計對通信電源產(chǎn)品進(jìn)行了更新?lián)Q代，產(chǎn)品的門(mén)類(lèi)、品種、規格都比過(guò)去有了極大改觀(guān)，并以產(chǎn)品的完整、齊全及性能價(jià)格比合適，贏(yíng)得了市場(chǎng)，抵御了國外產(chǎn)品的直接進(jìn)口，并為從特大型樞紐局到精干的無(wú)線(xiàn)通信基 站、從室內型到戶(hù)外型的各類(lèi)通信局站提供了高質(zhì)量、不間斷及自動(dòng)化、精細化都較理想的綜合電源系統。所有這些都確保了我國通信現代化建設。