回顧通信電源技術進步

幾年，在電話網(wǎng)、移動網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的帶動下通信電源（含動力設備及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)）的產(chǎn)品品種、規(guī)格、系列、質(zhì)量及產(chǎn)品新技術的采用，都有長足的進步，與20世紀90年代相比最顯著的變化是：

（1）大批應用新技術、新器件的低耗節(jié)能產(chǎn)品完全替代了過去的高能耗產(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(nèi)通信局站的需要；

（3）產(chǎn)品的自動化程度高，監(jiān)控能力強，加快實現(xiàn)無人或少人維護和值守。

根據(jù)《通信局站電源系統(tǒng)總技術要求》行業(yè)標準，局站電源系統(tǒng)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）、動力與環(huán)境集中監(jiān)控等六大分系統(tǒng)組成，現(xiàn)照此就它們的技術進步與適用性分述如下。

1 整流，交、直流配電與監(jiān)控設備

整流，交、直流配電與監(jiān)控設備是局站電源系統(tǒng)的核心部分，擔負著將交流電轉(zhuǎn)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足大中小各種類型局站需要。蘼鄞喲籩諧鞘中心長途局，大型電話交換局，移動、數(shù)據(jù)匯接局，一級傳輸干線中心，還是到中小型交換局、農(nóng)話、接入網(wǎng)、移動基站、傳 輸中繼站、衛(wèi)星通信站的寬大范圍內(nèi)；不管是有人或無人值守，都有配套性、適用性非常好的相應產(chǎn)品系統(tǒng)提供。而且都能做到高穩(wěn)定、高可靠、高智能化與擴容方便，在 世紀 年代是不能想象的。由新一代高頻開關整流模塊、監(jiān)控模塊、交流配電柜、直流配電柜組成的大容量電源系統(tǒng)，單整流架滿裝15個整流模塊可以實現(xiàn)1500A輸 出，除柜內(nèi)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，實現(xiàn)無損傷熱插拔。系統(tǒng)的交流側(cè)、直流側(cè)、信號端設有完善的、全方位的智能化防雷系統(tǒng)與故障告警功能。據(jù)技術數(shù)據(jù)提供的說明，新一代的整流模塊內(nèi)部的功率電路采用全橋 DC/DC變換ZVS技術，效率能達到93%， 在系統(tǒng)處于缺相狀態(tài)時，模塊仍有50%的額定電流輸出，保證電能的可靠供應。由于采用無級限流技術，在監(jiān)控模塊的控制下，限流點可在10%-110%額定 電流之間連續(xù)可調(diào)。模塊內(nèi)有內(nèi)置CPU， 用以監(jiān)測和控制模塊運行。

這種大容量電源系統(tǒng)的整流架上可安裝監(jiān)控模塊，其最重要的特點之一是按國內(nèi)運營商要求設計，可實現(xiàn)三級監(jiān)控，能收集、處理、上送配電、模塊等監(jiān)控板數(shù)據(jù)，還能根據(jù)電源系統(tǒng)當前數(shù)據(jù)對蓄電池進行智能化管理，有溫度補償、充電電流限制、電池容量計算、在線電池測試等功能，也能通過后臺實現(xiàn)“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(shù)，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(shù)，兩種機柜分別有輸入過欠壓、頻率異常、防雷器故障或輸入過欠壓、充電過流、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，易于實現(xiàn)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。針對中型交換局、農(nóng)話、接入網(wǎng)、移動基站、傳輸中繼站、衛(wèi)星通信站，國內(nèi)已能生產(chǎn)與之相配的單相交流電工作,大、中、小容量規(guī)格齊全，對電網(wǎng)適應能力強，允許輸入電壓超寬范圍變動（120～290V或90～290V） 的電源系統(tǒng)。而系統(tǒng)所用的整流模塊、監(jiān)控模塊、交流配電柜、直流配電柜各項性能、功能與擁有的技術特點都可完全達到與上述一致，所以在用電環(huán)境低劣時我們?nèi)钥捎酶咝?、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(tǒng)的安全工作。

野外作業(yè)柜式整體性電源系統(tǒng)，將整流模塊、監(jiān)控模塊、交流配電、直流配電均置于一個集裝箱機柜內(nèi)，二路市電輸入，電壓適應范圍寬至90V～290V，靜 態(tài)可長期承受380V AC，可承受最大40kA的雷電沖擊；整流總?cè)萘孔畲罂蛇_采用零電壓軟開關和無損傷熱插拔技術，風冷與自然冷兩種相結(jié)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、在線電池測試等功能。

目前國內(nèi)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(guī)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(nèi)部分通信電源產(chǎn)品企業(yè)還能為客戶定制獨特需求的電源產(chǎn)品。

通過上面介紹，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(nèi)城市與農(nóng)村、東部與西部、南方與北方、室內(nèi)與野外等等用電、環(huán)境條件差異巨大的情況，設計、開發(fā)和生產(chǎn)出能廣泛滿足這些需求的相應產(chǎn)品，墻昀賜ㄐ諾源產(chǎn)品新技術應用和產(chǎn)品設計與質(zhì)量進步的最明顯變化。

2 UPS產(chǎn)品

我國各類通信網(wǎng)裝備的程控化以及網(wǎng)絡管理、運營維護、計費等大幅度應用計算器，加之數(shù)據(jù)通信與互聯(lián)網(wǎng)的大面積普及，對UPS類產(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。可喜的是短短幾年，國內(nèi)已可生產(chǎn)出質(zhì)量高、品種與規(guī)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，不間斷供電時間短，可靠性差的情況已不可同日而語。

根據(jù)有關生產(chǎn)企業(yè)提供的產(chǎn)品品種和數(shù)據(jù)：對互聯(lián)網(wǎng)中心、電信交換機房、網(wǎng)管中心、衛(wèi)星控制中心，有相應的三進三出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(shù)據(jù)中心、信息中心，有三進三出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)絡控制中心、ATM自動取款機、通信基站、室外通信與數(shù)據(jù)基站，可配置三進單出10～20kVA系列或單進單出 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，極大地滿足了現(xiàn)代通信發(fā)展的需要。從技術上看，國內(nèi)產(chǎn)品大多數(shù)都有以下特點：

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

（2）在線功能強，對用戶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)絡監(jiān)控功能，使UPS運行維護實現(xiàn)最佳化；

（5）大多數(shù)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(nèi)有的產(chǎn)品企業(yè)提供的數(shù)據(jù)，他們的最新一代智能高頻在線式三進三出UPS產(chǎn)品，采用2個16bit的40MHz全數(shù)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 IGBT（絕緣柵雙極性晶體管）高頻智能整流和逆變技術以及多重保護技術，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(tǒng) 技術產(chǎn)品；當需多機并機使用時，可無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，可有72%額定負載）和40～60Hz，擴大了適用面。

目前國內(nèi)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)絡管理功能，提供RS232、RS485、Modem、SNMP網(wǎng)卡等多 種接口，監(jiān)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Internet或Intranet實現(xiàn)遠程監(jiān)控。操作簡單“一 鍵開機”， 操作維護具有友好人機界面，全中文大屏幕顯示，可查詢各項電氣參數(shù)、UPS功能設置、電源事件告警提示和故障定位。UPS系統(tǒng)具備自診斷、自保護功能，當市電出現(xiàn)故障或電池即將用盡時可通過監(jiān)控軟件自動存儲用戶計算器數(shù)據(jù)、笆蓖出操作系統(tǒng)，安全關閉計算器和服務器。

國產(chǎn)UPS有一種室外型智能在線式UPS系列產(chǎn)品，適用于城市的角落，邊遠的公路、山區(qū)等環(huán)境差的地區(qū)，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（電壓長期低至160V或高于260V，頻率異常多變）等條件。

UPS遠程網(wǎng)絡監(jiān)控管理系統(tǒng)是配合UPS群近端或遠程管理設計、開發(fā)和生產(chǎn)的，最大監(jiān)控數(shù)量可達6萬多臺UPS單機，這種專業(yè)化的UPS網(wǎng)絡監(jiān)控管理系統(tǒng)，有效地對網(wǎng)絡上的所有UPS實事狀態(tài)信息的實時監(jiān)控與集中統(tǒng)一管理。

系統(tǒng)能實時后臺偵聽電源故障告警，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(shù)據(jù)庫中以備管理人員查詢；能遠程控制電源自測與開關機，并安全地進行配置修改；可對網(wǎng)絡上計算機進行斷電保護。

SNMP卡介于UPS和網(wǎng)絡之間，通過網(wǎng)絡實現(xiàn)遠程監(jiān)控UPS。國內(nèi)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無需關 機插卡，支持WEB瀏覽和各種NMS管理系統(tǒng)，可在任何操作平臺上對UPS實現(xiàn)遠程監(jiān)控，并形成瀏覽、控制、系統(tǒng)管理員三級安全體系，在方便管理的同時有效避免各種誤操作和惡意破壞。

目前，各類電信網(wǎng)絡，互聯(lián)網(wǎng)、專業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)在運行、操作、維護、管理上用的計算器實現(xiàn)了網(wǎng)絡化，UPS用量很大，已成為各通信局站總電源系統(tǒng)不可缺的組成部分，國內(nèi)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(tǒng)現(xiàn)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(tǒng)中具有舉足輕重、不可替代的地位，全國范圍內(nèi)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變化，市場上可供通信部門選用的蓄電池經(jīng)歷了固定型防酸鉛蓄電池、早期閥控式密封鉛酸蓄電池（以下簡稱閥控蓄電池）和近年新一代閥控蓄電池三個階段。閥控蓄電池的出現(xiàn)從根本上解決酸霧擴散和電解液蒸發(fā)問題。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)量問題很多，主 要集中在：密封技術未完全掌握，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)過近幾年新技術的采用，設計和工藝的改進與提高，從宏觀上講國產(chǎn)閥控蓄電池產(chǎn)品 質(zhì)量已有了長足進步，產(chǎn)品進入了成熟穩(wěn)定，可規(guī)模、經(jīng)濟性生產(chǎn)的階段。

根據(jù)各生產(chǎn)企業(yè)提供的資料，現(xiàn)時國產(chǎn)閥控蓄電池密封、閥控兩項重要技術已得到改進、過關，產(chǎn)品容量從大到小品種和規(guī)格都已齊全，廣泛裝備于全國通信局站。特別是近年來市場上出現(xiàn)了一種專用于電信及大型UPS的高可靠閥控蓄電池，滿足了通信網(wǎng)現(xiàn)代化建設需要。

目前市場上常見的閥控蓄電池，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，同時提高了負極析氫過電位，在充電后期有效抑制氫氣析出，保持電解液水份不被分解，另通過超細玻璃纖維作隔板，利用氣體再化合技術，實現(xiàn)內(nèi)部氧的循環(huán)復合，再加上端頭柱用多層特殊密封，確保 了密封與無泄漏，在整個壽命期間無須定期補水或補酸等維護。

蓄電池的安全性有明顯改進與提高，安全閥能自動調(diào)節(jié)內(nèi)壓，內(nèi)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(xiàn)場見到，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(cè)置也可，一組蓄電池靠墻側(cè)立，大幅度地減少占用機房面積，為電池組進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(tǒng)總技術要求》對于閥控蓄電池章節(jié)中最重要的“主要技術要求”與“開閉閥壓力標準”這兩小段，在標題下無內(nèi)容都為待定，可見早期閥控蓄電池產(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(guī)格與參數(shù)數(shù)據(jù)，反映主要性能指針的電池放、充電特性曲線和電池容量速查圖、循環(huán) 壽命特性圖、浮充壽命特征圖十分完整，用戶都能拿到這些實實在在的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)去設計、應用和維護，足以說明國產(chǎn)閥控蓄電池這幾年來的技術進步和產(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(tǒng)的柴油發(fā)電機組，現(xiàn)時的品種規(guī)格比以往更加齊全，啟動與油污都有較大改善，并配有遠程智能監(jiān)控系統(tǒng)，在屏顯、并車性能上都有很大提高，實現(xiàn)多臺柴油發(fā)電機組聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。

與此同時，滬、穗兩大城市引進和應用了國產(chǎn)或進口燃氣發(fā)電機組這一新品種，利用它功率大、體積小、重量輕、啟動快、維護簡單的特點，用于特大城市或特大型電信樞紐局，或構(gòu)成輕型車載移動電站，經(jīng)過多年使用是成功的，為進一步推廣應用這項新技術、新品種積累了許多寶貴的技術、經(jīng)濟數(shù)據(jù)與豐富經(jīng)驗。

5 動力設備及環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)

原1995年版《通信局站電源系統(tǒng)總技術要求》曾提出加快建立電源系統(tǒng)及設備監(jiān)控和集中維護管理系統(tǒng)，逐步實現(xiàn)少人或無人值守問題。經(jīng)過多年摸索，目前高度統(tǒng)一和規(guī)范化，性能與功能強、監(jiān)控完整的“通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)”已在各級通信局站普遍使用，對分散的局站和局站內(nèi)的各個電源設備和機房空調(diào)進行遙測、遙信和遙控，實時監(jiān)視和顯示其運行參數(shù)，自動監(jiān)測和處理系統(tǒng)內(nèi)各種故障的設備。

監(jiān)控系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上可成為一個多級的分布式計算器監(jiān)控網(wǎng)絡，一般形成監(jiān)控中心、監(jiān)控站、監(jiān)控單元三級系統(tǒng)。

在整個國內(nèi)各運營商的各類網(wǎng)絡的日常維護工作中發(fā)揮了重要作用，具有良好的技術、經(jīng)濟的綜合效益。這可以青島通信為例說明之。青島通信公司于1996年 開始引入動力設備及環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)，2002年又加以改進，進一步規(guī)范化，按維護體制和職能劃分，將系統(tǒng)分離成動力監(jiān)控和環(huán)境監(jiān)控兩個相對獨立應用系統(tǒng)，相關的監(jiān)控值班班組和部門負責運行、維護和管理

。動力監(jiān)控負責監(jiān)控轄區(qū)內(nèi)53個局站（內(nèi)為18個端局、35個模塊局）動力設備，包括高、低壓配電設備，油機，空調(diào)，整流電源模塊，蓄電池組等。環(huán)境監(jiān)控 負責監(jiān)控79個局站（內(nèi)為21個端局、58個模塊局接入網(wǎng)）的門禁系統(tǒng)，圖像系統(tǒng)，溫濕度、紅外、煙感、水浸、地濕、手動滅火等環(huán)境量。環(huán)境監(jiān)控中心設有 26臺圖像監(jiān)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(xiàn)的異常情況進行自動或手動錄像。兩套系統(tǒng)運行的結(jié)果將全公司20多個市話局的 近300人的交換、電力值班人員替換下來，各機房、電力室實現(xiàn)了無人值守；門禁系統(tǒng)使用員工進入局房用刷卡方式，改變了以往用鑰匙開門的不便，管理更加科學化；動力設備維護不再在現(xiàn)場觀察，當有設備告警時監(jiān)控系統(tǒng)會及時彈出告警通知值班員，平時通過報表打印、查詢各種數(shù)據(jù)進行質(zhì)量分析與參考。

青島通信公司的兩套監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運轉(zhuǎn)，為動力、空調(diào)設備的正常工作運行提供了有力保障；為動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，實現(xiàn)無人值守提供了有力保障。技術、經(jīng)濟綜合效益是可觀的。

6 其它配合設備

近幾年，通信局站電源系統(tǒng)整體化、精細化過程中還表現(xiàn)在國內(nèi)通信電源企業(yè)提供許多重要的系統(tǒng)配合設備，包括市電與市電、市電與交流備用電源之間的《自動切換開關》設備、抗瞬態(tài)浪涌抑制設備、機房專用精密空調(diào)機、大型UPS用的精密交流配電柜、戶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/手動切換得以完成，從總配電到末端負載的全過程將實現(xiàn)多重保護，緯扇方位的相線—相線、相線—中線、中線—地線的抗浪涌保護，達到高質(zhì)量的供電。

7 結(jié)論

以上介紹了國內(nèi)通信電源產(chǎn)品的技術進步與回顧，不難看出，這幾年電源產(chǎn)品企業(yè)依靠新材料、新技術、新設計對通信電源產(chǎn)品進行了更新?lián)Q代，產(chǎn)品的門類、品種、規(guī)格都比過去有了極大改觀，并以產(chǎn)品的完整、齊全及性能價格比合適，贏得了市場，抵御了國外產(chǎn)品的直接進口，并為從特大型樞紐局到精干的無線通信基 站、從室內(nèi)型到戶外型的各類通信局站提供了高質(zhì)量、不間斷及自動化、精細化都較理想的綜合電源系統(tǒng)。所有這些都確保了我國通信現(xiàn)代化建設。