电源建设及维护中的几点考虑

在通信行业中，人们通常把电源设备比喻为通信系统的“心脏”，这充分证明了通信电源在通信系统中所处地位的重要性。通信电源系统运行质量的好坏直接关系到通信网的运行质量和通信安全，随着通信网整体水平的提高，通信电源系统也有了突飞猛进的发展。如何保证通信电源系统安全可靠的工作就是保证我们通信网正常运行的基础。下面从几个各种电源系统的应用来探讨一下。

一、关于开关电源和发电机组匹配的问题（主要基站发电时）

问题一：发电机组和开关电源不匹配的问题可能会使发电机输出电压不稳定，震动加大。例如发电机的空载电压为230V ，在增加开关电源负载后输出电压可能增至250V ，我们的维护人员可能会到发电机组上去查找原因，造成这种状况的原因大多是负载和发电机组的不匹配造成的。

高频开关电源系统的整流模块均属于容性负载，所谓容性负载就是负载电流超前于负载电压（功率因数超前），该电流与发电机的励磁系统的励磁电流矢量相加后使得发电机的励磁电流增加，其产生的助磁作用导致发电机输出电压上升，负载电流越大，电压上升越高，发电机震动越大。

问题二：造成发电机输出功率不足的问题。例如50A 的模块， 计算时按照60V*50A =3000VA 考虑，若是一个基站有2个这样的模块，从而要求额定功率6000VA 的发电机组来带载，这种在计算上的方法，会造成输出功率不足的问题。

以为开关电源的特殊性（自身是容性负载），要求供电要有较大的冗余。例如某开关电源厂家的使用说明中：“整流模块的容量不宜超过发电机组容量的30%，否则整流器产生的高次谐波电流流过同步发电机组定子绕组时，电压波形产生严重畸变，一方面造成发电机组的不稳定运行和机械振动，另一方面谐波电流造成发电机过热，加速电机的绝缘老化等”。由于整流模块采用了不同品牌，在计算发电机容量时最好按照1：2来计算，例如6000VA的发电机组最好带载3000VA 开关电源（容性负载），发电机剩余的容量可带感性负载或者阻性负载，这样发电机的输出特性会有大大的改善。

以上问题的解决方法，首先是增加发电机的容量，可以采用容量较小的发动机来驱动容量较大的发电机，这样就可以满足整流模块对发电机容量的要求，也可以提高发动机的利用效率。

其次就是降低发电机转速，采用电感和电容相复励的小发电机，发电机的转速与电压成正比，降低转速，就降低了空载电压，当带载开关电源等纯容性负载时，输出电压会上升，前提是负载和发电机的容量比为1：2，只有按这个比例才能降低转速，发电机的输出功率不会受影响。

二、关于直流开关电源的双电源配置和单电源配置的比较

1、关于双系统供电问题的探讨

我公司现有核心网机房所有直流设备均是采用从一套电源系统引接电源，所谓的双路供电只是在一套电源系统上两个不同保险引接而已，这样的话存在很大的隐患性，即电源系统是一个瓶颈，如果电源系统出现问题，其上所有负载均会瘫痪。电路引接图如图1所示  



为提高供电质量，我们可以采用另外一种双路供电的方式来提高现有电网的可靠性，主设备的DC柜可以从两套不同电源系统的直流屏上引接电源这样就可以解决直流电源系统得供电瓶颈问题，从始至终的实现双电源供电。供电系统图如图2所示 　



从图示来看，明显的第二种供电方式比第一种要可靠，下面我们就分析一下两种供电方式的优缺点。

方式一的缺点：前面已经阐述了，不能形成真正的双路供电，存在单点瓶颈问题。（有监控的情况下，并且故障在维修有保障的情况下，可靠性还是很高）

方式二的缺点：在两套电源设备都正常工作时，两电路上都可有电流，我们必须按照极限情况来考虑电源的配置，即每一套系统带载能力都不能超过其设计电流的50%，必须要满足在一套系统出现问题时全部负载能够转到另一套系统上来。首先带来的问题就是投资增大，还有每套的负载小了，电源总套数增加，需要更大的电力室，在河北移动的核心网机房中，电力室一直比较紧张。考虑这种供电模式时还有两个方面要注意。

方式二相比方式一的优点，供电可靠性大大提高。

对于由两套分系统组成的并联电源系统来说，只要由一个系统能工作，整个电源系统就能正常工作，或者说只有当所有的分系统都出现故障时，才会使电源系统不能正常工作。

对于并联系统来说：
MTBF系统= MTBF子系统（1＋1／2＋1／3＋……1／m）
式中MTBF系统表示系统的可靠性, MTBF子系统表示子系统的可靠性, m 是并联子系统的个数。
对于两个子系统构成的并联系统来说，MTBF系统= MTBF子系统（1＋1／2）＝3／2 MTBF子系统。所以双电源系统MTBF为单电源系统的1.5倍。

实际上，在有监控的情况下，及时对出现故障的电源系统维修，可以大大降低整个系统的故障率，双电源系统的可靠性水平远高于上述值。

采用方式二供电的情况下主设备配电柜最好用高阻配电柜：

由于两套电源系统接同一个负载。如果单路负载短路会波及两套电源的输出，从而造成全部负载瞬间断电，所以为了保证一路负载短路时不影响其它路负载的供电，配电柜宜采用高阻配电方式。（用不用高阻配电柜取决于主设备厂家，现在用此种配电柜的厂家主要有爱立信，其它厂家很少）。