淺談通信電源在通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中的重要作用

1、淺談通信電源在通信網(wǎng)絡(luò)根底設(shè)施中的重要作用淺談通信電源在通信網(wǎng)絡(luò)根底設(shè)施中的重要作用一、基站通信電源的開展過程與開展趨勢(shì)一基站通信電源的開展過程目前我國(guó)通信電源普遍采用高頻開關(guān)電源，相控電源已逐漸被淘汰。我國(guó)電源技術(shù)的開展是從1963年研制可控整流器開場(chǎng)的，1965年開場(chǎng)研制逆變器和晶論文聯(lián)盟體管直流一直流變換器，上世紀(jì)80年代引進(jìn)的開關(guān)電源技術(shù)在高等院校和一些科研院所進(jìn)展試驗(yàn)開發(fā)，到上世紀(jì)80年代中期開關(guān)電源產(chǎn)品開場(chǎng)推廣和應(yīng)用，但在通信領(lǐng)域所占比重還比擬低。當(dāng)時(shí)開關(guān)電源是采用20KHZ脈寬調(diào)制P技術(shù)，效率可達(dá)6570%。由于開關(guān)電源和相控電源相比具有顯著優(yōu)勢(shì)，自上世紀(jì)80年代末期開場(chǎng)在通信領(lǐng)

2、域大規(guī)模推廣應(yīng)用。1994年原郵電部作出重大決策，要求在通信領(lǐng)域推廣應(yīng)用開關(guān)電源以取代相控電源。目前國(guó)內(nèi)消費(fèi)的開關(guān)電源采用P技術(shù)的開關(guān)整流器，工作頻率大部分在40kHz至100kHz之間。新型磁性材料、變壓器等元器件的開展使開關(guān)電源進(jìn)一步小型化。開關(guān)電源和相控電源相比，在技術(shù)上是一次質(zhì)的飛躍，不僅可以方便地得到不同大小的直流電壓，而且甩掉了體大笨重的工頻變壓器。由于采用高頻功率變換，電源體積重量明顯減少，而且技術(shù)性能大大進(jìn)步。由于變換功率的進(jìn)步，減少了能耗，進(jìn)步了對(duì)能源的利用率。二基站通信電源的開展趨勢(shì)由于通信的高速開展，通信基站的數(shù)量也在不斷增加，新增基站不斷向遙遠(yuǎn)農(nóng)村開展?；镜臄?shù)量不斷增

3、加、分布面不斷擴(kuò)大、電網(wǎng)質(zhì)量不斷下降，這些因素為基站通信電源的運(yùn)行維護(hù)增加了不少困難。同時(shí)對(duì)基站通信電源的可靠性、故障診斷、系統(tǒng)容錯(cuò)等方面提出了新的更高要求。1、進(jìn)步電源的可靠性由于基站分布不斷向偏遠(yuǎn)地區(qū)開展，電源的維修時(shí)間在加長(zhǎng)。與有人值守的通信局站的通信電源相比，基站通信電源應(yīng)有更高的可靠性。2、拓寬電源設(shè)備的輸入電壓適應(yīng)范圍國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定通信電源的輸入電壓范圍為-15%+10%，目前從使用情況看，這個(gè)電壓范圍顯然不能適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，輸入電壓范圍即使拓寬到30%，仍有部分現(xiàn)場(chǎng)不能滿足要求，因此基站通信電源的輸入電壓范圍應(yīng)向更寬的方向開展。3、采用集中監(jiān)控系統(tǒng)來進(jìn)步工作效率一個(gè)城市的基站數(shù)量在1

4、00至1000之間，假如每站巡檢一次需要2個(gè)小時(shí)，那么人工全部巡檢一次需要的時(shí)間為25至250個(gè)工作日。因此，基站通信電源應(yīng)具有較完善的故障診斷才能和集中監(jiān)控系統(tǒng)，這樣，一方面可以通過集中監(jiān)控系統(tǒng)完成正常的電源巡檢任務(wù)；另一方面集中監(jiān)控系統(tǒng)可以準(zhǔn)確診斷電源系統(tǒng)的故障情況，為基站通信電源的維修提供第一手資料，可減少基站通信電源系統(tǒng)的故障維修時(shí)間。4、采取措施進(jìn)步基站通信電源的過電壓保護(hù)和防潮、防塵才能由于大部分基站地處偏遠(yuǎn)地區(qū)，經(jīng)常受到雷電損害。并且機(jī)房由于無人值守，所以溫濕度、整潔度難以保證。于是基站通信電源的過電壓保護(hù)設(shè)計(jì)、防潮設(shè)計(jì)、防塵設(shè)計(jì)顯得日趨重要?；就ㄐ烹娫吹倪^電壓保護(hù)設(shè)計(jì)是保證基

5、站通信電源系統(tǒng)可靠運(yùn)行的必不可少的環(huán)節(jié)，雷電對(duì)通信設(shè)備產(chǎn)生危害的根源在于雷電電磁脈沖，這種電磁脈沖包括雷電流和雷電電磁常雷電流是產(chǎn)生直擊雷過電壓的根源，而雷電電磁場(chǎng)那么是產(chǎn)生感應(yīng)雷過電壓的根源。對(duì)于基站通信設(shè)備而言，雷電過電壓來源主要包括感應(yīng)過電壓、雷電侵入和還擊過電壓。理論說明，對(duì)基站通信電源的過電壓保護(hù)設(shè)計(jì)，要考慮保護(hù)元件的可更換性。采用多級(jí)過電壓保護(hù)，具有保護(hù)指示與診斷功能的過電壓保護(hù)裝置，是基站通信電源過電壓保護(hù)開展的趨勢(shì)。防潮、防煙霧和防霉菌設(shè)計(jì)稱為三防設(shè)計(jì)。工程上通常選用耐蝕材料，通過鍍、涂或化學(xué)方法對(duì)電子設(shè)備的外表覆蓋一層金屬或非金屬保護(hù)膜，使之與周圍介質(zhì)隔離，從而到達(dá)防護(hù)的目的

6、；在構(gòu)造上采用密封或半密封形式隔絕外部環(huán)境；對(duì)印制板及組件外表涂覆專用三防漆，防止導(dǎo)線之間的短路，進(jìn)步電源的可靠性。變壓器必須進(jìn)展浸漆、端封，以防潮氣進(jìn)入引發(fā)短路。5、進(jìn)步基站通信電源及其監(jiān)控系統(tǒng)的智能化程度現(xiàn)代通信電源系統(tǒng)根本上都論文聯(lián)盟采用集中管理分散式監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)的各種狀態(tài)量和控制量進(jìn)展監(jiān)控，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將信息送入監(jiān)控模塊。同時(shí)，監(jiān)控模塊還可對(duì)電池進(jìn)展全自動(dòng)管理，包括電池在線管理、均浮充轉(zhuǎn)換、停電后的來電預(yù)限流控制和電池放電測(cè)試等。監(jiān)控模塊還可對(duì)整流模塊電壓進(jìn)展調(diào)節(jié)和無極限流控制，檢測(cè)整流模塊狀態(tài)，并根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的異常情況進(jìn)展保護(hù)和告警。通過監(jiān)控模塊上網(wǎng)，可以在監(jiān)控網(wǎng)上傳輸數(shù)據(jù)，維護(hù)

7、人員可進(jìn)展數(shù)據(jù)查詢等維護(hù)工作。二、避錯(cuò)設(shè)計(jì)及容錯(cuò)設(shè)計(jì)方法介紹一避錯(cuò)設(shè)計(jì)指通過加大功率器件參數(shù)的設(shè)計(jì)余量，進(jìn)步電子元器件的可靠性、優(yōu)化系統(tǒng)構(gòu)造等措施來進(jìn)步系統(tǒng)的性能的設(shè)計(jì)方法。進(jìn)步元器件的可靠性通信電源系統(tǒng)是由眾多的電子元器件組成的?？刂葡到y(tǒng)的可靠性在很大程度上取決于組成系統(tǒng)的電子元器件的可靠性。采用高可靠的元器件并進(jìn)展嚴(yán)格的老化篩癬加大功率器件參數(shù)的設(shè)計(jì)余量可以進(jìn)步通信電源系統(tǒng)性能。2、系統(tǒng)構(gòu)造的優(yōu)化設(shè)計(jì)1簡(jiǎn)化系統(tǒng)構(gòu)造。系統(tǒng)構(gòu)造越簡(jiǎn)單，系統(tǒng)的元器件越少，系統(tǒng)的可靠性也就越高。因此在不影響系統(tǒng)性能的前提下，應(yīng)盡量簡(jiǎn)化系統(tǒng)構(gòu)造。2采用固定構(gòu)造備份。對(duì)某些重要的子系統(tǒng)，如電源模塊可以采用雙重備份的方

8、法來進(jìn)步通信電源系統(tǒng)的性能。通過備份方式可以減少系統(tǒng)的停機(jī)時(shí)間，進(jìn)步系統(tǒng)的可用度。3采用帶有自動(dòng)切換裝置的待機(jī)構(gòu)造備份。這種構(gòu)造在某一子系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，由自動(dòng)切換裝置自動(dòng)切換到所備份的子系統(tǒng)上去。其缺點(diǎn)是要增加一套輔助裝置。二容錯(cuò)設(shè)計(jì)是指在通信電源系統(tǒng)中故障發(fā)生時(shí)，使故障的影響借助冗余技術(shù)而自動(dòng)抵消，從而使在系統(tǒng)存在故障的條件下，仍能維持為負(fù)載提供正確的輸出的才能。容錯(cuò)設(shè)計(jì)主要通過系統(tǒng)的模塊冗余、硬件冗余、軟件冗余、信息冗余及時(shí)間冗余來實(shí)現(xiàn)。三、進(jìn)步基站通信電源可靠性的有效途徑進(jìn)步基站通信電源可靠性的途徑很多，歸納起來大體上可以分為三類。一通過避錯(cuò)設(shè)計(jì)技術(shù)來進(jìn)步通信電源的可靠性。但是任何一個(gè)系

9、統(tǒng)很難做到絕對(duì)不發(fā)生故障，對(duì)元器件的挑選嚴(yán)格程度又不能無限地高，因此，避錯(cuò)設(shè)計(jì)對(duì)可靠性的進(jìn)步將會(huì)受到很大的限制，有其局限性。二在避錯(cuò)設(shè)計(jì)的根底上，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)的故障，通過容錯(cuò)設(shè)計(jì)技術(shù)消除故障影響，使系統(tǒng)最終給出正確結(jié)果。理論說明，容錯(cuò)設(shè)計(jì)對(duì)進(jìn)步基站通信電源系統(tǒng)的可靠性是非常有效的。對(duì)基站通信電源系統(tǒng)來講，影響其可靠性的主要因素是高頻開關(guān)電源模塊、電源監(jiān)控、交直流配電等。通過按最壞情況設(shè)計(jì)和采用高論文聯(lián)盟可靠元件及嚴(yán)格控制消費(fèi)質(zhì)量等方法，可以進(jìn)步電源系統(tǒng)的可靠性，但會(huì)大大增加系統(tǒng)本錢。因此提出理解析冗余容錯(cuò)技術(shù)。解析冗余容錯(cuò)技術(shù)是利用系統(tǒng)不同部件之間的內(nèi)在聯(lián)絡(luò)和功能上的冗余性，當(dāng)系統(tǒng)的某些部件

10、失效時(shí)，用其余完好的部件承當(dāng)起故障部件所失去的作用，以維持系統(tǒng)的性能在允許的范圍之內(nèi)。例如在基站通信電源系統(tǒng)中，我們需要檢測(cè)每一個(gè)模塊的輸出電流和電源系統(tǒng)總的輸出電流，當(dāng)電源系統(tǒng)某一模塊的電流檢測(cè)元件出現(xiàn)故障，而模塊本身工作正常時(shí)，我們可以通過電源系統(tǒng)總的輸出電流減去其余電源模塊輸出電流之和來計(jì)算發(fā)生電流檢測(cè)元件故障模塊的輸出電流?；诮馕鋈哂嗳蒎e(cuò)不需要增加硬件設(shè)備，具有本錢低和易于工程實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)，在容錯(cuò)控制中得到了廣泛的應(yīng)用。三基于故障檢測(cè)與診斷技術(shù)的容錯(cuò)設(shè)計(jì)不管采取什么方法來進(jìn)步通信電源系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)最終還是會(huì)發(fā)生故障的，這樣故障診斷技術(shù)成為進(jìn)步通信電源系統(tǒng)可靠性的最后一道防線。故障檢

11、測(cè)與診斷可以在線監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)通信電源系統(tǒng)發(fā)生某些部分故障時(shí)，可以迅速報(bào)警，并別離出發(fā)生故障的單元，以幫助維修人員進(jìn)展故障排除，防止故障的傳播與擴(kuò)大。基于故障檢測(cè)與診斷技術(shù)還可以構(gòu)造一種新的容錯(cuò)控制系統(tǒng)。根據(jù)故障檢測(cè)與診斷的信息，可自動(dòng)排除系統(tǒng)的故障單元，并以通信電源系統(tǒng)現(xiàn)有的完好硬件進(jìn)展構(gòu)造重構(gòu)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和平安。四、通信電源系統(tǒng)的可靠性、可維性與可用性設(shè)計(jì)方案通信的高速開展，基站的數(shù)量在不斷增加，并由城市逐步向偏僻的鄉(xiāng)村開展。散落在人們生活的每一個(gè)角落的基站，與一般通信機(jī)房相比形成了特殊的工作條件，這些特殊的工作條件對(duì)用于基站的通信電源設(shè)備提出了更高的要求。一基站通信

12、電源的可靠性設(shè)計(jì)基站電源系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)主要用于解決基站特殊環(huán)境對(duì)通信電源系統(tǒng)提出的過高要求?？煽啃越鉀Q方案如下：1、將電源模塊的交流輸入電壓范圍進(jìn)步至30%，這樣可進(jìn)步電源系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的適應(yīng)性。2、電源模塊采用自然冷卻方式，自然冷卻與風(fēng)冷相比可從根本上防止由于風(fēng)機(jī)損壞對(duì)電源系統(tǒng)可靠性的影響和電源運(yùn)行假設(shè)干年后大面積更換風(fēng)機(jī)的危險(xiǎn)。3、基站通信電源系統(tǒng)增加綜合過電壓保護(hù)電路。將基站通信電源的雷電過電壓保護(hù)、非雷電過電壓的保護(hù)一體化。保證基站通信電源在出現(xiàn)雷電過電壓、非雷電過電壓時(shí)，通信電源可以得到有效的保護(hù)。4、基站通信電源的故障隔離設(shè)計(jì)是進(jìn)步電源系統(tǒng)可靠性的重要方法。該設(shè)計(jì)將電源監(jiān)控故障與電源

13、模塊故障隔分開來；將故障電源模塊與正常電源模塊隔分開來。使電源系統(tǒng)在電源監(jiān)控故障、部分電源模塊故障時(shí)可以繼續(xù)供電。二基站通信電源系統(tǒng)的可維性設(shè)計(jì)基站通信電源可維性設(shè)計(jì)的目的是使通信電源系統(tǒng)的故障維修盡量簡(jiǎn)單。主要表如今電源模塊更換的方便性、系統(tǒng)故障的診論文聯(lián)盟斷性等?？删S性解決方案如下：1、電源模塊的安裝方式采用帶電插拔式，電源模塊在任何狀態(tài)下可任意插入和拔出。對(duì)此，我們?cè)O(shè)計(jì)了電源模塊動(dòng)態(tài)識(shí)別電路，該電路可以保證在電源模塊插拔過程中不影響系統(tǒng)均流電路的工作。電源模塊的帶電插拔可使電源系統(tǒng)基于故障診斷與容錯(cuò)技術(shù)的的維修時(shí)間最短、維修難度最低。2、基站通信電源系統(tǒng)監(jiān)控的故障診斷功能為電源系統(tǒng)的維護(hù)

14、提供方便。故障診斷軟件可對(duì)電源模塊的內(nèi)部故障，電源系統(tǒng)的輸入、輸出故障提供準(zhǔn)確的故障診斷及故障定位，并將電源系統(tǒng)的故障信息遠(yuǎn)傳至監(jiān)控中心的值班室，為電源系統(tǒng)的維修提供準(zhǔn)確的信息效勞。三基站通信電源系統(tǒng)的可用性設(shè)計(jì)基站通信電源系統(tǒng)的可用性設(shè)計(jì)的目的是使通信電源系統(tǒng)適應(yīng)基站特殊工況的要求。對(duì)基站通信電源系統(tǒng)的可用性，解決方案主要有以下幾個(gè)方面：1、電源模塊的帶載特性。基站的特殊工況是電源系統(tǒng)安裝調(diào)試時(shí)經(jīng)常處于空載狀態(tài)，電源設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)處于輕載狀態(tài)。對(duì)此，為進(jìn)步通信電源系統(tǒng)的可用性，我們對(duì)電源模塊的電路拓?fù)浼翱刂齐娐愤M(jìn)展了改良，使電源系統(tǒng)可以在空載狀態(tài)下長(zhǎng)期運(yùn)行，4850A電源模塊的空載損耗小于20，輕載時(shí)的效率得到進(jìn)步。2、電源模塊的缺相運(yùn)行特性?；镜墓╇娰|(zhì)量無法保證，有時(shí)輸入電源會(huì)缺相，對(duì)三相輸入的高頻開關(guān)電源模塊而言，正常應(yīng)該立即保護(hù)，關(guān)閉模塊。但這樣對(duì)電源維護(hù)時(shí)間