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(一)供电系统的现状
通信电源是通信系统必不可少的重要组成部分,其设计目标是安全、可靠、高效、稳定、不间断地向通信设备提供能源。通信电源必须具备智能监控、无人值守和电池自动管理等功能,从而满足网络时代的需求。通信电源系统由交流配电、整流柜、直流配电和监控模块组成。
(二)通信电源设备的更新换代
近年来,随着技术的进步,特别是功率器的更新换代,新型电磁材料的不断使用,功率变换技术的不断改进,控制方法的不断进步,以及相关学科的技术不断融合,通信电源在系统的可靠性、稳定性,电磁兼容性,消除网侧电流谐波、提高电能利用率、降低损耗、提高系统的动态性能等等方面都取得长足的进步。
(三)现行通信电源的电路模型和控制技术
目前通信电源的变换电路拓扑结构主要采用双单端电路,半桥电路和全桥电路,各有优缺点。一般认为,在中、小功率场合,采用双单端电路或半桥电路是适宜的;在大功率场合则采用全桥变换电路。
二、通信电源发展趋势
(一)开关器件的发展趋势
电源技术的精髓是电能变换,即利用电能变化技术将市电或电池等一次电源变换成适用于各种用电对象的二次电源。其中,开关电源在电源技术中占有重要地位,从10kHz发展到高稳定度、大容量、小体积、开关频率达到兆赫兹级,开关电源的发展为高频变化提供了硬件基础,促进了现代电源技术的繁荣和发展。
(二)通信直流电源产品的技术发展市场需求发展
在需求与技术的共同推动下,通信直流电源产品体现了如下的发展态势:
体系架构相当长的一段时间内维持稳定。通信直流电源在相当长的时间内还是维持现有的交流配电、整流器模块(并联)、直流配电、监控单元、蓄电池等为主要组成部分的架构;功率变换模式也将维持现有的高频开关模式,暂时不会出现类似从线性电源到开关电源的阶跃性的变化。
功率密度不断提高。通信一次电源的核心部件整流器的功率密度不断提高,推动了通信直流电源整机的功率密度不断提高,但配电器件、蓄电池等密度基本维持稳定,一定程度制约了整机系统的功率密度的提高比率。
更高的可靠性。高可靠性是通信电源的最基本要求。随着器件技术、通信电源技术的成熟,以及各通信直流电源设备厂家在可靠性研究上大力投入,通信直流电源产品可靠性呈不断提高的趋势。
按照TRIZ理论(“创造性解决问题的理论”的俄语缩略语)描述的技术系统发展进化规律,一般而言,技术的生命周期包含四个阶段:婴儿期、成长期、成熟期和衰退期,种种迹象表明,通信直流电源的核心技术,开关电源技术基本上开始步入成熟期:效率的提升变得缓慢和困难、而电源损耗不能大幅度降低限制了功率密度的进一步提高,未来几年甚至十几年内,通信直流电源产品将进入一个缓慢发展的阶段,直至有一天,一种新的电源变换技术出现,通信直流电源产品就会再出现一个阶跃性的发展,就像开关稳压技术替代线性稳压技术,给电源带来了革命性的变化。
(三)通信用蓄电池技术研究的新进展
通信用蓄电池作为通信系统后备的能源供应手段,其研制、生产和应用技术一直备受世界各国通信行业的重视。随着科技的发展和技术的不断进步,国外正在研制和试验新一代的通信用蓄电池,有的已经进入商用化阶段。这些新的蓄电池,由于其材料、结构和技术上的先进性,在性能上具有传统的VRLA电池无可比拟的优越性。
[论文关键词]:通信电源通信网现状发展趋势
[论文摘要]:通信电源是向通信设备提供交直流电的电能源,是整个通信电信网的能量保证。通信电源系统由交流供电系统、直流供电系统和相应的保护系统构成。通信电源系统的设备多,分布广,不仅单个电源设备的可靠性会影响系统的可靠性,电源系统的总体结构也会对自身的可靠性造成很大的影响。
一、通信电源的发展现状
(一)供电系统的现状
通信电源是通信系统必不可少的重要组成部分,其设计目标是安全、可靠、高效、稳定、不间断地向通信设备提供能源。通信电源必须具备智能监控、无人值守和电池自动管理等功能,从而满足网络时代的需求。通信电源系统由交流配电、整流柜、直流配电和监控模块组成。
(二)通信电源设备的更新换代
近年来,随着技术的进步,特别是功率器的更新换代,新型电磁材料的不断使用,功率变换技术的不断改进,控制方法的不断进步,以及相关学科的技术不断融合,通信电源在系统的可靠性、稳定性,电磁兼容性,消除网侧电流谐波、提高电能利用率、降低损耗、提高系统的动态性能等等方面都取得长足的进步。
(三)现行通信电源的电路模型和控制技术
目前通信电源的变换电路拓扑结构主要采用双单端电路,半桥电路和全桥电路,各有优缺点。一般认为,在中、小功率场合,采用双单端电路或半桥电路是适宜的;在大功率场合则采用全桥变换电路。
二、通信电源发展趋势
(一)开关器件的发展趋势
电源技术的精髓是电能变换,即利用电能变化技术将市电或电池等一次电源变换成适用于各种用电对象的二次电源。其中,开关电源在电源技术中占有重要地位,从10kHz发展到高稳定度、大容量、小体积、开关频率达到兆赫兹级,开关电源的发展为高频变化提供了硬件基础,促进了现代电源技术的繁荣和发展。
(二)通信直流电源产品的技术发展市场需求发展
在需求与技术的共同推动下,通信直流电源产品体现了如下的发展态势:
体系架构相当长的一段时间内维持稳定。通信直流电源在相当长的时间内还是维持现有的交流配电、整流器模块(并联)、直流配电、监控单元、蓄电池等为主要组成部分的架构;功率变换模式也将维持现有的高频开关模式,暂时不会出现类似从线性电源到开关电源的阶跃性的变化。
功率密度不断提高。通信一次电源的核心部件整流器的功率密度不断提高,推动了通信直流电源整机的功率密度不断提高,但配电器件、蓄电池等密度基本维持稳定,一定程度制约了整机系统的功率密度的提高比率。
更高的可靠性。高可靠性是通信电源的最基本要求。随着器件技术、通信电源技术的成熟,以及各通信直流电源设备厂家在可靠性研究上大力投入,通信直流电源产品可靠性呈不断提高的趋势。
按照TRIZ理论(“创造性解决问题的理论”的俄语缩略语)描述的技术系统发展进化规律,一般而言,技术的生命周期包含四个阶段:婴儿期、成长期、成熟期和衰退期,种种迹象表明,通信直流电源的核心技术,开关电源技术基本上开始步入成熟期:效率的提升变得缓慢和困难、而电源损耗不能大幅度降低限制了功率密度的进一步提高,未来几年甚至十几年内,通信直流电源产品将进入一个缓慢发展的阶段,直至有一天,一种新的电源变换技术出现,通信直流电源产品就会再出现一个阶跃性的发展,就像开关稳压技术替代线性稳压技术,给电源带来了革命性的变化。
(三)通信用蓄电池技术研究的新进展
通信用蓄电池作为通信系统后备的能源供应手段,其研制、生产和应用技术一直备受世界各国通信行业的重视。随着科技的发展和技术的不断进步,国外正在研制和试验新一代的通信用蓄电池,有的已经进入商用化阶段。这些新的蓄电池,由于其材料、结构和技术上的先进性,在性能上具有传统的VRLA电池无可比拟的优越性。
1.钒电池(VanadiumRedoxBattery)。钒电池(VRB)是一种电解值可以流动的电池,目前正在逐步进入商用化阶段。
2.燃料电池。燃料电池是一种化学电池,也是一种新型的发电装置,它所需的化学原料由外部供给,如氢氧燃料电池,只要外部供给氢和氧,经过内部电极、催化剂和碱性电解液的作用,就能产生0.9V电压的直流电能,同时产生大量的热能.
3.电源监控系统的发展。随着互联网技术应用日益普及和信息处理技术的不断发展,通信系统从以前的单机或小局域系统逐渐发展至大局域网系统或广域网系统,大量人力、物力被投入到网络设备的管理和维护工作上。不过通信设施所处环境越来越复杂,人烟稀少、交通不便都会增大维护的难度,这对电源设备的监控管理提出了新的需求,保护通信互联网终端的电源设备必须具备数据处理和网络通信能力。此时,数字化技术就表现出了传统模拟技术无法实现的优势,数字化技术的发展逐步表现出传统模拟技术无法实现的优势.
4.通信电源的环保要求。环保问题,一方面的指标是通信电源的电流谐波要符合要求,降低电源的输入谐波,不但可以改善电源对电网的负载特性,减少给电网带来严重污染的情况,还可减少对其他网络设备的谐波干扰。另一个重要方面,是材料的可循环利用和环境的无污染,这方面需要产品满足WEEE/ROHS指令。
在通信电源开发、生产早期,人们主要集中研究电源的输出特性,较少考虑到电源的输入特性。例如:传统的在线式电源输入AC/DC部分通常采用桥式整流滤波电路,其输入电流呈脉冲状,导通角约为π/3,波峰因数大于纯电阻负载的1.4倍。这些谐波电流大的电源给电网带来了严重的污染,使电网波形失真,实际负荷能力降低,对于三相四线制的电网来说,还很有可能因中性线电流过大而出现不安全隐患。
参考文献:
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[8]王改娥、李克民,《我国通信电源的发展回顾与展望》.
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[10]《全球通信电源技术发展呈现五大趋势》.
[11]《通信电源需求现状分析》.
[12]唐勇伟,《通信电源技术的发展》.
1通信电源概述
从远古时代以来,阳光、空气、食物和水一直是人们赖以生存的必需品,而今在科学技术飞跃发展的时代,电也已成为人们的必需品。因为有了电,我们的生活才有了欢乐。正是由于通信系统的安全优质运转,无处不在的通信电源则是坚实的基础和根本保障。实施集中监控管理是网络技术发展的必然趋势,是现代通信网的要求,也是企业减员增效的有效措施。各种电源设备要智能化、标准化,符合开放式通信协议。若电源系统不能输出规定电流,电压超出允许波动范围,杂音电压高于允许值时间并持续10s以上者均判定为系统故障。原交流系统中的电压、频率或波形畸变超出规定范围持续时间大于60s者均判定为故障。为此,要保证通信电源系统的可靠性,有条件的通信部门应尽量从两个不同的地方引入2路市电输入,并设置2路市电电能自动倒换装置;所用设备要选用可靠性高的高频开关整流设备,采用模块化、热插拔式结构以便于更换,并合理配置备份设备。任何新技术、新设备未经充分验证、试运行前均不得进入供电系统。供电方式要大力推广分散供电,使用同一种直流电压的通信设备采用两个以上的独立供电系统,这也是今后通信网络容量和规模不断扩大、各种新业引入的新要求。为了尽量缩短设备的平均故障修复时间,要经常分析运行参数,预测故障发生的时间并及时排除。还要提高技术维护水平,采用集中维护、远程遥信、遥测维护。在实施过程中,三遥点的设置要合理,绝不是越多越好,要以可靠性、实用性为基本原则,宜简勿繁。
2电源系统使用中应重视的问题
电源系统目前广泛使用高频开关电源系统设备,其智能化程度高,电池采用了免维护蓄电池,这虽给用户带来了许多便利,但在使用过程中还应在多方面引起注意,确保使用安全。
2.1按电源系统的使用要求和功率余量大小来分,在使用中要避免随意增加大功率的额外设备,也不允许在满负载状态下长期运行。工作性质决定了电源系统几乎是在不间断状态下运行的,增加大功率负载或在基本满载状态下工作,都会造成整流模块出故障,严重时将损坏变换器。自备发电机的输出电压、波形、频率和幅度应满足电源系统对输入电压的要求,另外发电机的功率要大于开关电源设备的额定输入功率,否则,将会造成电源系统设备工作异常或损坏。
2.2电池应避免大电流充放电,理论上充电时可以接受大电流,但在实际操作中应尽量避免,否则会造成电池极板膨胀变形,使得极板活性物质脱落,电池内阻增大且温度升高,严重时将造成容量下降,寿命提前终止。在任何情况下都应防止电池短路或深度放电,因为电池的循环寿命和放电深度有关。放电深度越深循环寿命越短。在容量试验或放电检修中,通常放电达到容量的30%-50%就可以了。
2.3铅酸蓄电池的容量和电解液的比重是线性关系,通过测量比重可以了解电池的存储能量情况。阀控式密封蓄电池是贫液电池,且无法进行电解液比重测量,所以如何判定它的好坏,预测贮备容量已成为当今业界的一大难题。用电导仪测电池的内阻是判定蓄电池好坏的一种有参考价值的方法,但尚不能准确测定电池的好坏程度。目前,最可靠的方法还是放电法。在可靠性、经济性、可使用性、维护性等方面综合比较,应选用四冲程油机为原动机发电机组。四冲程油机结构简单,采用多缸均衡做功、增压等一系列成熟技术适合于大容量机组的要求。其噪音小、污染小、性价比高。使用中把机组产生的热量排到室外,保证机组周围环境湿度不超过指标要求。
1UPS
1、UPS组成。UPS由整流器、逆变器、静态开关、维修旁路开关和监控模块组成,当交流正常供电时,UPS可看成一台稳频稳压电源,输入电源既向蓄电池组充电又向逆变器供电,逆变器输出洁净的交流电源。市电中断时,UPS立即将电池的直流电能,通过逆变器向负载供电。为保证通信设备在主电源中断或波动等情况下通信各子系统仍能可靠的工作。
2、UPS运行方案。本工程选取了艾默生的UL33系列UPS系统,根据实际情况,将UPS的运行分成控制中心并机方案和车站、车辆段、停车场单机方案。a)控制中心并机方案(1、2号线合用UPS)。在南关岭控制中心由专用通信系统对UPS进行整合,为1、2号线专用通信、信号、AFC、FAS、BAS、SCADA系统统一供电。此方案采用由2台三进三出工频UPS构成“1+1”冗余并联设备。b)车站、车辆段、停车场单机方案3、UPS系统的几种工作模式.正常工作模式:整流器将三相交流电转化为直流电,经逆变器后转为交流供给负载,主要起到稳定电流的作用。蓄电池工作模式:主电源供电中断,蓄电池由充电状态转为放电状态,经逆变器给负载供电。由于蓄电池放点的时间由实际设置的数量决定,所以,当主电源恢复供电前,电池有可能放电停止,这种情况下,逆变器将会停止运行;若主电源在蓄电池电未放尽前恢复供电,则蓄电池自动由放电状态转为充电状态。静态旁路工作模式:当逆变器的输出出现负载短路、过载、欠压、过压或故障时,系统会自动切断逆变器,转为静态旁路直接输出给负载。手动旁路模式:手动旁路模式通常是在维修时用到,首先手动合上旁路开关,将负载转向维修旁路直接供电,以实现对UPS不停电维护。此时,维修人员可对UPS柜内的设备进行维修。
2开关电源
开关电源为传输设备、电话交换机、部分无线设备等通信设备提供质量良好的直流不间断电源。直流配电输出单元将整流器输出端接入配电装置的输入端进行分配,输出至有关通信设备。高频开关电源的工作方式采用输出电压软启动工作方式,所有模块和插板均可带电插拔。开关电源具备对蓄电池限流充电、过放电保护;具有电池容量在线监测、设置电池放电终止电压,并具有强制蓄电池退出功能;能够在网管中心对电池进行定期充放电维护。
3交流配电屏
交流配电屏在控制中心、车站、车辆段为专用地铁通信系统提供UPS输入输出配电。在控制中心可实现在停电期间对负载回路进行分时供电方式(2小时、1小时、0.5小时):为专用通信系统后备时间2小时,信号系统后备时间0.5小时,AFC后备时间2小时,FAS后备时间1小时,BAS后备时间1小时,SCADA后备时间1小时的分时输出配电。
4蓄电池
在我国当前社会发展形势下,通信电源在通信网络中的作用越来越突出了。通信电源是通信系统最重要的基础设施,是保障所有通信设备的正常运行的基本条件。随着科学技术的不断发展,信息化技术在我国当前社会发展领域中得到了广泛的应用。通信电源作为我国当前社会发展下的一种重要设备,以科技为核心,不断提高通信电源的性能,实现通信电源的智能化发展已成为通信事业发展的必然趋势。同时在构建社会主义和谐社会过程中,发展节能经济、绿色经济、环保经济已成为我国社会发展的主要方向,针对通信电源而言,发展节能的通信电源也将成为当代通信行业发展的一个重要方向。
1.1智能化在我国当前社会发展形势下,通信网络对通信电源的需求越来越高,而通信电源对通信网络的稳定性的影响也越来越大,如何确保通信电源的质量已成为现代社会发展的一个重要问题。在这个科技不断发展的时代,我国当前通信网络已经得到了普遍的覆盖,智能化已成为科技发展的必然,高度集成化、通过采用模块化线路实现体积小型化,化解了通信网络对尺寸要求的压力。智能化技术在其应用中主要体现在计算机技术,精密传感技术,GPS定位技术的综合应用。随着产品市场竞争的日趋激烈,产品智能化优势在实际操作和应用中得到非常好的运用,其主要表现在:大大改善操作者作业环境,减轻了工作强度;提高了作业质量和工作效率;一些危险场合或重点施工应用得到解决;环保、节能;提高了机器的自动化程度及智能化水平;提高了设备的可靠性,降低了维护成本;故障诊断实现了智能化,降低不必要的人力、物力、财力的投入,节约成本,保障通信网络的稳定性、可靠性、连续性。
1.2节能在我国通信网络系统中,通信电源作为通信设备中的重要组成部分,其能耗也是相当大的。随着社会的发展,能源紧缺问题已成为我国社会发展的一大问题。我国经济的发展是以牺牲环境为代价的,发展节能已成为我国当前社会发展的重要方向。不加快调整经济结构、转变增长方式,资源支撑不住,环境容纳不下,社会承受不起,经济发展难以为继。只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展,才能实现经济又好又快发展。在通信行业中,通信电源只有不断发展节能技术,不断提高通信电源设备的资源利用率,才能响应我国可持续化发展战略的号召,从而促进我国社会的稳定、健康发展。
2结语
关键词:通信电源 监控系统 实时监控 数据采集
1 通信电源监控系统结构
在通信行业,电源设备通常被人们比作通信系统的“心脏”,通信网运行质量和通信安全取决于通信电源系统的运行质量。如图1所示,交流供电系统、直流供电系统以及接地系统共同组成了电信局站的电源系统。
主用交流供电系统均采用市电,此外还采用油机发电机等设备作为备用交流电源以防备市电停电。一般大中型的电信局站均采用10KV高压市电,而小型局站一般采用地压市电电源。按照安装电源设备的地点不同,可将直流供电系统分为集中直流供电系统和分散直流供电系统。
根据原邮电部1996年颁布的《通信电源和空调集中监控系统技术要求(暂行规定)》(YDN023-1996),以及1997年原邮电部电信总局电网综[1997]472号文《通信电源、机房空调集中监控管理系统(暂行规定)》的规定:监控系统的建立和实施应以电信局(站)为基本单位,通过分布式计算机控制系统,逐步建成区/县监控系统和本地网(城市级)监控系统。
根据图2可看出,整个监控系统是由多个监控级自下而上逐级以汇接的方式组成的一个分布式计算机控制系统网络,分别对应通信局、区县以及地市三级电信管理体制。从网络结构来看,监控系统采用逐级汇接的拓扑结构,每个上级监控级均呈辐射状与若干下级监控级形成一点对多点的网络连接,最后通过监控模块与被监控的若干设备相连。
电源和空调设备在通信局内分散的安装于不同的机房,由SM采集这些设备的运行参数和告警信息后实时传递给SU,因此,局监控系统的网络拓扑可以采用星形结构或总线结构。由于在区/县监控系统中,SU将SM传送来的监控数据加以处理后传送给SS,SS向SU下达控制命令,而SU之间不需要相互传送数据,因此,此系统结构采用星形结构。
2 采集内容分析
2.1 被监控设备
2.1.1 按照用途可将监控对象分为通信动力系统和环境系统。
①通信动力系统是电源监控系统的主要监控对象,包括高压配电、低压配电、UPS(三相电压、三相电流、功率、功率因数等),柴油发电机组(三相电压、三相电流、频率、柴油油位、启动电池电压等),整流器(输出电压、电流等)、蓄电池组(电池组总电压、电池单体电压、电池表面温度、电池组充放电电流)等动力设备。
②环境系统包括空调、局房环境(门禁、温湿度、红外、烟雾、水浸等)。电源监控系统通过对动力设备和环境合理布置监测点,就能准确地将设备运行状态和运行数据集中反应到监控中心。
2.1.2 按照监控设备本身的特性,可将监控对象分为智能设备和非智能设备。
①智能设备指设备本身具有一定的数据采集和处理能力,并带有智能接口(口和网络接口),可以直接与计算机进行通信,如艾默生电源、Liebert UPS、海洛斯空调、卡特彼勒油机等。
②非智能设备本身不具备数据采集和处理能力,无智能接口,如低压配电柜、普通分体空调、蓄电池组等。
对于智能设备,可通过获取智能设备协议(包括智能设备通信协议、接口方式、数据包的结构和内容),直接纳入监控系统。对于非智能设备则需通过专门的信号采集器使其智能化再接入监控系统。
2.2 被监控信号
2.2.1 被监控信号有非电量信号和电量信号。对于温度、湿度以及邮箱油位等非电量信号应当通过传感器将其变成电量信号后接入采集设备;对于三相电压以及电流等不能直接测量的电量信号则应当通过变送器变换成适合采集信号后接入采集设备。
2.2.2 信号有模拟量,也有数字量。模拟量指随时间连续变化的量(如交流电压、交流电流、温度等),对这些信号的测量,需采用模/数转换设备把模拟量变成数字量后才能适合计算机采集;而数字量指不连续变化的、具有确定的几种状态的量,计算机一般可以直接测量。
3 采集方案的设计
3.1 模块局、AG及接入网数据采集
3.1.1 以艾默生公司PMC-3设备作为现场监控单元(SU)方式。
PMC-3设备适用于市话模块局、AG及接入网等小规模局站。PMC-3采用模板结构设计,内部有四个扩展槽,可插入四块采集板,对采集板又分为三种类型:相控电源专用采集板、通用模拟量采集板和通用开关量采集板。相控电源专用采集板用于对一组-48V或24V通信电源的总电压和分流器输出进行测量;通用模拟量采集板设有12路模拟量输入及1路频率输入;通用开关量采集板设有12路开关量输入和两路开关量输出。开关量输入可以是有源信号,也可以是无源干接点以及LED灯输入。RS422、RS232用于CPU板同上位机的通信。模块局PMC-3现场接入方式如图3所示。
3.1.2 采用ESC板作为动力设备监控装置的监控方案分析。
这个方案利用华为公司的ESC板作为动力设备监控装置对端局设备进行监控,ESC板有302,303两种型号,对于302板,只能接入数字开关量,对于接入网供电系统,无法在停电、电池放电等告警发生时进行现场抢修,只有在模拟量采集上后,通过告警等级及相应阀值设定,进行判断后才决定是否进行现场故障处理,302板实现不了这些功能,无法达到集中监控要求,故舍弃此方案。ESC303板方案采用华为ESC303板做为端局采集设备,通过RS232接口与华为接入网设备内部网管传输时隙连接,网管中心通过客户端软件读取监控数据。
ESC303板方案在两个模块局及接入网机房进行了试点。在完成了ESC303动力环境监控箱的安装与调试工作后,对该方案进行了专门的数据采集对比和调查分析,并与华为技术中研部开发人员座谈,试点结果如下:
①ESC板采用一48VDC工作电源,满足通信供电要求。
②挂壁式安装,具有6个模拟量扩展通道,16个数字量扩展通道,一个智能设备端口,能够对机房温湿度、烟感、水浸、门禁等环境量以及华为整流器进行数据采集。
③在客户端软件,可以设定告警门限值,并以不同颜色区分告警与正常状态。
④具备遥控功能,如对整流器进行远程均浮冲,或模块的开关机。
⑤能提供报表功能,如电池组放电电压曲线、电压波动曲线的报表。可查询历史告警数据。
但该方案仍存在较大不足,主要有:
①只能接入华为公司HONENT产品,对于其他公司设备均无法接入。
②智能设备接入端口仅有一个,该接口只能接入华为几种类型的电源。这对于智能设备多于一个及非华为电源的机房来说,将是一个不容忽视的问题。
③ESC板采集温度时,发现有近2摄氏度的误差。
④系统运行时,读取端局交换设备初始化数据较缓慢,且经常失败。
⑤当前界面显示的机房信息,无法对需欲查询机房进行迅速定位,端局过多时难以及时了解所关心的机房情况。
⑥没有单独的当前告警一览表,且没有单独的声光提示,若想查看各个机房有无动力环境告警,需在华为接入网网管界面上所有网管告警上逐个浏览,而网管告警是海量数据。
⑦告警不分级别,如一般、重要、紧急等,使得维护人员不便于对告警的轻重缓急进行区别对待。
⑧虽然能提供历史告警数据查询,但查询结果无法打印,查询到的数据没有进行分析统计功能。
⑨动力环境监控系统数据利用接入网网管内部控制通道传输。数据配置、上报及存储均在端局交换设备上完成,数据量过大时是否会对V5产生影响待观察。
⑩该系统底端采用专用的采集板;且传输利用华为交换的控制通道,日后维护将会带来极大不便。
综合上述,利用ESC303板作为模块局动力设备监控的装置方案可以达到基本的监控要求,但如果采用该方案只能接入华为设备。考虑到西安电信本地网中接入网设备大多采用华为公司HONENT产品,因此在华为设备接入网中采用此种数据采集方案。
3.2 端局数据采集
目前电源监控系统对西安电信所有的端局相关设备都进行了监控,在端局采用的现场监控单元(SU)是艾默生公司的PMC-3设备,PMC-3与现场被监控设备的连接如图4所示。其中AMS-1是数据处理单元,OCI-4是协议转换器。每一个AMS-1都可以接入模拟量、开关量或控制量信号。如果这些信号是工业标准信号,可以直接接入,否则,可以通过加装传感器、变送器接入。端局的专用空调如Lfabert,Hirnss,Atlas等型号的专用空调可以通过协议转换器OCI-4接入系统。
4 结论
本论文以西安电信电源监控系统工程为背景,根据西安电信通信网络的实际情况,设计并确定了电源监控系统的管理层次及系统设备组网结构;并通过对监控对象的确定,对采集设备的分析研究,对模块局、AG、接入网及端局进行数据采集方案的设计,保证了通信电源监控数据上报的准确性和实时性。
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关键词: 通信电源 管理维护 防雷接地 发展前景
一、通信电源的发展及重要性
(一)、电源的发展
随着中国通信事业的跨步飞越式发展,伴随着通信电源的发展,并其需求也随之增加,同时国外市场进入中国,给中国带来的更多更新的技术,通信电源除了作通信主设备的配套产品以外,应用范围更加广泛,现已涉及众多领域,通信电源市场更加繁荣。
(二)、通信电源的重要性
通信电源是通信设备必不可少的重要组成部分,其核心内容是保证整个通信网络的正常运行,它可以被喻为“心脏”。如果通信电源发生故障,通信系统将全部中断,即要求通信电源的可靠性和稳定性极高,所以电源系统要有备份设备以防止电源系统发生中断故障。
二、通信电源的管理
(一)、通信电源的管理应被提到重要位置
在众多电信运行公司忽视电源设备,有的地方还存在设备满负载、超年限运行、已淘汰型号的交流开关电源设备仍在使用等问题,这就使通信设备载在一个不堪重荷的电源系统上;另外,由于种种原因形成几个部门共同管理电源,这就不会形成合力,容易造成管理漏洞,所以其应被行业足以重视,这才是通信畅通的重要保证。
(二)、加强通信电源管理人员
电源是电信网的心脏,各级领导应给予足够的重视.随着电信网装备水平逐步提高,电源也同样处在大量引进新设备,淘汰旧设备的时期,同时为配合维护体制全专业、大配套的改革,用了许多新的维护手段,出台了许多新的维护管理办法。因此,要维护和管理好现在的电信网,电源专业其它专业一样存在着维护人员的素质、水平待提高的问题。要解决这一问题可以采取这样一些措施:
1.加强日常及定期管理;根据新设备、新技术的采用及新的网络体系结构重新制定、完善各种规章制度。
2.在新上工程中,从工程设计、方案会审、工程实施到验收竣工要积极参与把关。
3.继续搞好技术练兵,加大培训力度。
4.引进电源专业的高素质人才。
(三)、重视通信电源系统初期的设计、安装
电源系统设计应充分考虑容量大小、地理位置、空间布置、未来发展、设备质量、工程勘察与设计、运行方式选择、建设管理、运行维护等环节。
(四)、实施集中监控、集中维护模式
建立此模式有四大好处:
1.依靠监控平台进行电源空调设备的告警处理和障碍修理。
2.依靠监控系统收集大量的运行数据进行智能管理。
3.依靠监控平台对电源维护工作进行监控。
4.依靠监控平台检查无人值守流程是否正常运转。
三、通信电源设备的维护与新设备的选择
(一)蓄电池仍以固定型防酸隔爆式与阀控式密封铅酸蓄电池共存。
自60年代末以来,通信主要采用防酸隔爆铅酸蓄电池。从目前情况看,它的主要优点是:维护人员对它较为熟悉;内阻小、大电流放电性能好;使用寿命长。它的主要缺点是:在充电过程中有酸雾溢出对环境和设备有腐蚀作用,需在通风良好的专用房间,需经常添加蒸馏水。90年代初以来,阀控式密封铅酸蓄电池大量进入通信电源市场,它的主要优点是:使用中几乎无酸溢出,对环境和无污染和腐蚀,可以不单设蓄电池室,维护工作量少,占地面积少。它的主要缺点是电池电压均匀性、一致性较差;使用寿命对环境温度、浮充电压有着严格的要求。但随着阀控式密封铅酸蓄电池生产量的加大,工艺水平的提高,它的价格会越来越低,质量会越来越好,所以用阀控式密封铅酸蓄电池是发展方向。
(二)高频开关整流器将取代相控整流器
高频开关整流器较相控整流器体积小、噪声低、效率高、功率因数高、劝态性能好、可靠性高、对电网污染小,因此,取代相控整流器,作为更新换代产品,已是必然趋势。带有智能接口的20N-200A不同大小模块的开关整流器都已出现,它具有易于监控、易于扩容、易于实现N+1备份等优点。许多厂家根据用户的要求,生产的开关整流器系统已经具有了交直流配电一起考虑的单机架、双机架,这些结构都是进行供电改革进可选择的产品,但对机房设备应采取逐步更替的态度,不可一刀切,将原有设备随意报废。
(三)由于高精尖通信设备、仪表的大量使用,对环境温湿度要求较高,机房普遍配有通信专用空调。一旦外界停电,蓄电池容量再大,由于空调用电得不到保证,室温上升,通信设备仍不能保证正常运行。今后对交流系统的要求会越来越高,油机发电机组发展方向将是:体积紧凑、大容量、自动化功能完善、有智能接口、高可靠性、低噪声。
四、通信电源安全的重要性
安全生产是电源专业最重要、最根本的要求。电源集中监控的基本原则是把可靠性放在第一位。因此,要求监控系统本身的可靠性应高于被监控系统的可靠性。目前,监控系统以监为主、以控为辅,对可要可不要的监控点就不要设置。实施监控管理的设备以智能化、自动化的新型设备为主,在新建通信设备选型时应考虑集中监控的实施,选用具有集中监控管理功能和标准接口的设备。对于老设备,不宜花费很大精力和物力对其进行大量的改造工作。就当前的情况看,在安全大检查时发现了一些隐患。因某些维护人员技术不熟练、误操作、责任心不够强、擅离职守等造成通信电源系统故障。实行集中监控后,对电源专业注入了很多新产品、新技术、智能化的系统能大减少许多人为的事故,但也应有新的管理、新的维护和新的操作规章制度出台。
五、通信电源系统的防雷
(一)、雷击产生的危害
雷击产生强电流和高电压对人体和设备都将造成重大损害。直接雷和间接雷都将对通信设备产生巨大危害。防雷是一个系统工程,某种有效技术和器件的采用,只能降低雷击危害的概率、减少损害,必须对所有进出局的电缆电线进行屏蔽和防雷处理,采用完善的接地系统,按照规范要求严格接地,减少雷害。
(二)、防雷接地
为了防止雷电产生的过电压过电流损坏电源设备,在通信电源系统中,一般设有防雷接地装置,其接地阻值≤5Ω,在土壤电阻率低的地方,接地阻值应≤1Ω。在通信电源系统中,要求防雷接地线一定要与工作接地线和保护接地线分开,而在电力通信电源系统中,要求防雷接地、工作接地、保护接地共用地线。
现在已开发出了各种各样的雷电防护及接地技术,这些都是确保通信网络可靠性的重要技术,也是通信领域中重要的基础技术。现已普遍采用的联合接地系统和进出线防雷系统以及各种保安器,是目前行之有效的办法。搞好通信设备防雷工作,同时还要采用理论和实用方面都比较成熟的避雷针、避雷带、避雷线、避雷网等设备,诱导雷电流通过接地线进入大地。事实证明,联合接地系统和进出线的防雷系统处理得好时能大大降低雷击损害概率。
从接地的目的来看,特别是室外设备接地,防漏电和防雷显得特别重要。对它们的接地电阻要求,照技术规范的规定执行即可。为了保证接地电阻值符合规范要求,施工后的接地及接地电阻的检查和测试工作就非常必要,定期或不定期的对接地电阻进行测试,检查接地装置系统,是一项应坚持的必要的制度。
六、通信电源的展望
我国通信电源走过一条引进技术、合资生产、自主研制开发的道路。由于通信电源市场前景好,产品的附加值高,所以,国内不少的科研院所、厂家投入大量的人力和物力, 研制开发性能良好的通信电源。目前,具有自主知识产权的国内通信电源厂家主要有:武 汉的洲际通信电源集团有限责任公司,深圳的华为公司、中兴公司,北京的动力源公司, 珠海金电电源公司,杭州侨兴公司等等。国内主要的合资厂家有:上海的新电元公司,上海的西门子通信电源公司,上海的中达――斯米泰克公司,广州的珠江电信设备制造有限 公司等等。市场上见到的主要国外通信电源的厂家有:美国的力博特公司和瑞达公司,挪威的易达集团公司, 英国的万斯电源等等。进入90年代后,随着技术的创新与进步,目前国外通信 电源厂家的产品一般都具有以下技术特点:
(1)采用电流控制模式代替电压控制的模式。
(2)采用相移控制模式的软开关技术,即全桥零电压开关。
(3)采用功率因数校正技术。
(4)具有模块自动均流功能。
(5)具有完善的遥控、遥测、遥信、遥调四遥功能。
(6) 具有完善的蓄电池监测、充电限流、二次下电等管理技术。
(7)界面友好的监控软件。
(8)良好的电磁兼容性和防雷措施。
(9)完备的保护和告警功能。从整体性能来看,我国通信电源水平与国外同类产品相比,存在一定的差距。主要差距在工作的可靠性、稳定性和技术性能等方面。因此,组织力量研制开发具有自主知识产权,技术含量高的新一代通信电源,对振兴民族工业、提高产品的质量和竞争力,提高开发队伍的研究水平具有重要的意义,也会带来显著的经济效益和良好的社会效益。
参考文献:
1、本 《电信技术》 人民邮电出版社会 2003年
2、陈振华 《现代通信电源运行维护与集中监控实用全书》
北京科大电子出版社 2004年
作者简介:
论文摘要:在通信行业中,人们通常把电源比喻为通信系统的心脏。近年来,电信网全方位快速发展,同时也给从事电源维护管理工作的人员提出了许多新的问题。由于电源设备正处在新老并存、逐步更新换代的时期。基于此,本文就通信电源的维护和管理方面谈几点想法。
0 引言
由于历史发展的原因,当前通信电源供电体制基本上是以集中放置、集中供电方式为主,有人值守、故障维修为主。而电源的负载,如传输、交换、数据、移动等专业的维护方式正朝着集中监控、集中维护、少人或无人值守方向发展。通信基站是通信网络系统中的重要组成部分,保证任何情况下的正常供电,是保证通信网络安全运行的重要环节。为此各通信基站内均配备了较先进的电力电源供电系统,包括开关整流设备、免维护蓄电池、油机等。这些设备是保障供电稳定和连续性的重要设备,对这些设备维护的好坏,不仅影响电源系统设备的寿命和故障率,而且直接涉及通信网络的平稳运行。
1 通信电源概述
从远古时代以来,阳光、空气、食物和水一直是人们赖以生存的必需品,而今在科学技术飞跃发展的时代,电也已成为人们的必需品。因为有了电,我们的生活才有了欢乐。正是由于通信系统的安全优质运转,无处不在的通信电源则是坚实的基础和根本保障。实施集中监控管理是网络技术发展的必然趋势,是现代通信网的要求,也是企业减员增效的有效措施。各种电源设备要智能化、标准化,符合开放式通信协议。若电源系统不能输出规定电流,电压超出允许波动范围,杂音电压高于允许值时间并持续10s以上者均判定为系统故障。原交流系统中的电压、频率或波形畸变超出规定范围持续时间大于60s者均判定为故障。为此,要保证通信电源系统的可靠性,有条件的通信部门应尽量从两个不同的地方引入2路市电输入,并设置2路市电电能自动倒换装置;所用设备要选用可靠性高的高频开关整流设备,采用模块化、热插拔式结构以便于更换,并合理配置备份设备。任何新技术、新设备未经充分验证、试运行前均不得进入供电系统。供电方式要大力推广分散供电,使用同一种直流电压的通信设备采用两个以上的独立供电系统,这也是今后通信网络容量和规模不断扩大、各种新业引入的新要求。为了尽量缩短设备的平均故障修复时间,要经常分析运行参数,预测故障发生的时间并及时排除。还要提高技术维护水平,采用集中维护、远程遥信、遥测维护。在实施过程中,三遥点的设置要合理,绝不是越多越好,要以可靠性、实用性为基本原则,宜简勿繁。
2 电源系统使用中应重视的问题
电源系统目前广泛使用高频开关电源系统设备,其智能化程度高,电池采用了免维护蓄电池,这虽给用户带来了许多便利,但在使用过程中还应在多方面引起注意,确保使用安全。
2.1 按电源系统的使用要求和功率余量大小来分,在使用中要避免随意增加大功率的额外设备,也不允许在满负载状态下长期运行。工作性质决定了电源系统几乎是在不间断状态下运行的,增加大功率负载或在基本满载状态下工作,都会造成整流模块出故障,严重时将损坏变换器。自备发电机的输出电压、波形、频率和幅度应满足电源系统对输入电压的要求,另外发电机的功率要大于开关电源设备的额定输入功率,否则,将会造成电源系统设备工作异常或损坏。
2.2 电池应避免大电流充放电,理论上充电时可以接受大电流,但在实际操作中应尽量避免,否则会造成电池极板膨胀变形,使得极板活性物质脱落,电池内阻增大且温度升高,严重时将造成容量下降,寿命提前终止。在任何情况下都应防止电池短路或深度放电,因为电池的循环寿命和放电深度有关。放电深度越深循环寿命越短。在容量试验或放电检修中,通常放电达到容量的30%-50%就可以了。
2.3 铅酸蓄电池的容量和电解液的比重是线性关系,通过测量比重可以了解电池的存储能量情况。阀控式密封蓄电池是贫液电池,且无法进行电解液比重测量,所以如何判定它的好坏,预测贮备容量已成为当今业界的一大难题。用电导仪测电池的内阻是判定蓄电池好坏的一种有参考价值的方法,但尚不能准确测定电池的好坏程度。目前,最可靠的方法还是放电法。在可靠性、经济性、可使用性、维护性等方面综合比较,应选用四冲程油机为原动机发电机组。四冲程油机结构简单,采用多缸均衡做功、增压等一系列成熟技术适合于大容量机组的要求。其噪音小、污染小、性价比高。使用中把机组产生的热量排到室外,保证机组周围环境湿度不超过指标要求。
3 电源系统的维护与检修
当电源系统出现故障时,应先查明原因,分清是负载还是电源系统,是主机还是电池组。虽说开关电源系统主机有故障自检功能,但它对面而不对点,对更换配件很方便,但要维修故障点,仍需做大量的分析、检测工作。另外如自检部分发生故障,显示的故障内容则可能有误。对主机出现击穿、断保险或烧毁器件的故障,一定要查明原因并排除故障后才能重新启动,否则会接连发生相同的故障。再好的设备也有寿命期,也会出现各类故障,但维护工作做得好可以延长寿命并减少故障的发生,不要因为高智能、免维护而忽略了本应进行的维护工作,预防在任何时候都是安全运行的重要保障。高频开关电源设备在正常使用情况下,主机的维护工作量很少,主要是防尘和定期除尘。特别是气候干燥的地区,空气中的灰粒较多,灰尘将在机内沉积,当遇空气潮湿时会引起主机控制紊乱造成主机工作失常,并发生不准确告警。另大量灰尘也会造成器件散热不好。一般每季度应彻底清洁一次。其次就是在除尘时检查各连接件和插接件有无松动和接触不牢的情况。由于整流器对瞬时脉冲干扰不能消除,整流后的电压仍存在干扰脉冲。蓄电池除有存储直流电能的功能外,其等效电容量的大小与蓄能电池容量大小成正比。因此,维护检修蓄电池的工作是非常重要的,虽说蓄电池组目前都采用了免维护电池,但这只是免除了以往的测比、配比、定时添加蒸馏水的工作。但因工作状态对电池的影响并没有改变,不正常工作状态对电池造成的影响没有变,所以蓄电池的工作全部是在浮充状态,在这种情况下至少应每年进行一次放电。放电前应先对电池组进行均衡充电,以达全组电池的均衡。放电过程中如有一只达到放电终止电压时,应停止放电,继续放电须先排除落后电池后再放。核对性放电不是追求放出容量的百分比,而是关注并发现和处理落后电池,经对落后电池处理后再作核对性放电实验。这样可防止事故,以免放电中落后电池恶化为反极电池。平时每组电池至少应有8只电池作标示电池,作为了解全电池组工作情况的参考,对标示电池应定期测量并做好记录。在日常维护中需经常检查的项目有:清洁并检测电池两端电压、温度;连接处有无松动腐蚀现象,检测连接条压降;电池外观是否完好,有无壳变形和渗漏;极柱、安全阀周围是否有酸雾逸出;主机设备是否正常等。免维护电池要做到运行、日常管理周到、细致和规范,保证设备保持良好的运行状况,从而延长使用年限;保证直流母线经常保持合格的电压和电池的放电容量;保证电池运行和人员的安全可靠。这是电池维护的目的,也是电池运行规程中包括的内容和运行规则。当电池组中发现电压反极、压降大、压差大和酸雾泄漏的电池时,应及时采用相应的方法恢复和修复,对不能恢复和修复的电池要换掉。但不能把不同容量、不同性能、不同厂家的电池联在一起,否则可能会对整组电池带来不利影响。对寿命已过期的电池组要及时更换,以免影响到电源系统和设备主机。
参考文献