通信电源系统设计及运行维护中的节能策略分析

2022-10-18 10:05
通信电源技术 2022年11期
关键词:滤波器谐波电能

罗 彬

(铁塔能源有限公司 湖南省分公司,湖南 长沙 410000)

0 引 言

随着现代化电子信息技术的发展,通信系统实现了运转结构体系和技术水平的大幅度提升,相关行业的技术人员需要应用科学的技术手段,推动通信系统的正常运行。在云计算技术、移动互联网技术蓬勃发展的背景下,我国通信网络能耗总量一直居高不下,通信能耗总量也在快速增长,每年的电能消耗量巨大,节能减排的压力较大,难度也前所未有。目前,我国高度重视节能减排,通信领域的技能工作者需要从电源系统出发,设计节能方案,让通信行业朝着节能化、现代化的方向发展。

1 通信电源系统内容概述

1.1 特 点

通信电源系统又被称为通信供电系统,能够为电信设备提供交直流电,在通信系统中具有十分重要的地位。电源系统的运行质量直接关系到通信系统的运行,如果通信电源系统发生故障,整个通信系统就会瘫痪,只有不断提升其安全性、稳定性以及可靠性,才能充分发挥各类通信设备的作用,同时发挥现代通信技术的实际价值。

集成、高效、稳定是通信电源系统的主要特点,随着我国现代通信技术的发展,通信电源系统的集成性越来越高,系统构造和机械设备都在朝着小型化的方向发展,占地面积不断缩小,应用成本也有所降低。在稳定性方面,通信电源系统能够保证稳定供电,一旦发生供电故障,就会自动切换备用电源,从根本上杜绝断电现象发生。

1.2 构成以及功能

通信电源系统结构及功能如图1所示。

图1 通信电源系统结构及功能

(1)交流供电系统。该系统主要包括交流供电线路、低压交流配电柜、不间断电源(Uninterruptible Power System,UPS)等,系统中的每个设备都有重要的功能。交流供电系统的主用电源为市电,其中大中型电信局采用的是10 kV高压市电,进而运用电力变压器,将其转化为380 V/220 V低压电,输送到低压配电柜中。低压交流配电柜的作用是实时检测电压和电流,在市电发生中断后自动启动发电机组,工作人员还可以对其进行手动切换,为通信系统提供稳定的交流电。

(2)直流供电系统。该系统包含了蓄电池和整流器等部分,其中蓄电池可以作为备用电源,在市电中断时为通信系统供电。蓄电池在平时处于充电状态,可以在市电短时间中断时发挥作用,但如果市电中断时间较长,就要应用发电机组进行供电[1,2]。

(3)接地系统。接地系统利用大地完成供电回路,可以防止地缘不良,延长通信设备的使用寿命,提高电压的稳定性。一方面可以保护设备安全,另一方面可以保证工作人员的人身安全。

2 通信电源系统设计中的节能分析

2.1 充电、放电智能控制设计分析

为了贯彻落实节能减排的基本要求,全面降低通信电源系统的能耗,技术人员首先要从系统设计上入手,在系统设计中融合节能理念,降低电源系统的能耗。通过引入智能控制设备,通信电源的充电和放电能够更加高效、安全。首先,技术人员可以引入在线智能蓄电池充放电设备,利用UPS远程放电装置实现智能控制,采取按容量放电、定时放电的方法,利用个人计算机(Personal Computer,PC)客户端实时监测电池的放电现象,达到节能的效果。智能设备可以实时监测蓄电池容量,对剩余的电池容量进行科学分析,进而控制电压,调节充电时间与电流。在实际操作中,如果充电电压过高,智能控制设备就能发出警报,技术人员可以及时进行处理,对电池进行维护。总而言之,智能控制设备能够避免过度充电或者过度放电,最大程度地降低电池安全隐患,有效节约电能,减少成本投入。

2.2 设备配置设计中的节能分析

在通信电源系统设计的节能措施中,设备配置非常关键,不同的设备选型方案会直接影响到通信电源系统的节能性。设备节能是节能方案设计的重点,技术人员需要选择高效、节能的设备,降低设备能耗,提高系统运行效果。在变压器的选择上,技术人员需要综合考虑变压器的电能损耗与运行噪音,提高变压器型号的科学性和适应性。目前,很多通信电源系统全部使用容量大于1 600 kVA的变压器,这种变压器在长期使用中容易出现较高的电能损耗,因此需要结合实际情况进行调节。

2.3 开关电源设计中的节能分析

为全面加强节能减排,通信电源系统需要在开关设计中引入节能理念,降低系统的电能损耗,这样不但能够节约能源,还能减轻通信电源系统的发热问题。工作人员可以将开关电源安装在通信设备的机房中,使开关电源靠近负荷中心,降低电能损耗,同时为后期的维修提供方便。另外,将开关电源安装在通信机房中有效减少直流配电屏和通信设备之间的导线损耗,进一步提升节能效果。

3 通信电源系统运行维护中的节能措施

3.1 控制电源系统运行

在系统运行维护中,工作人员需要采取有效的节能措施,控制好电源系统的运行,有效降低电源系统运行中产生的电能浪费。通信站中通常包含了很多非线性设备,如高频开关电源、大功率UPS等,这些设备会使供电系统中产生谐波。谐波会影响通信系统的供电质量,危害线网运行,引发噪声,对周围的通信系统造成干扰。另外,谐波电流还会造成变压器损耗,使元器件发热,加速绝缘介质老化,缩短变压器的使用寿命,造成电能浪费。针对这种情况,技术人员首先需要明确谐波的产生原因,然后对谐波进行处理,从根本上减轻电能损耗。

在具体的处理措施上,工作人员可以应用滤波器。滤波器拥有稳定的滤波能力,能够允许有用信号的电流通过,减少有用信号的衰减,降低无用信号对有用信号的干扰。通常情况下,滤波器有两个端口,分别用于输入和输出信号,减少谐波的影响。在实践中,技术人员可以在开关电源、UPS电源的输入和输出位置安装滤波器,对谐波进行治理,这种方法通常用于设备较少的供电系统中。针对大型综合枢纽,谐波治理可以采用集中治理的方法,将谐波控制在一定范围内,最大程度地降低谐波影响,同时减少维护成本。

为加强对电源系统的合理控制,技术人员需要科学使用滤波器,发挥不同种类滤波器的作用。无源滤波器是一种机械滤波器,有源滤波器是一种电子滤波器,主要应用于小电流中,工作人员需要选择好滤波器的类型,搭配好两种滤波器,让滤波器全面接收谐波信号,然后分离谐波结构,达到最佳的滤波效果[3-5]。

3.2 变压器的经济运行

在通信电源系统的运行中,变压器具有十分重要的作用,它能够对电压和电能进行转换,简言之,变压器的功能就是转变电压。为加强通信电源系统的节能效果,技术人员需要提高变压器运行过程中的经济性,提高运行质量,最大程度地降低变压器能耗。首先,选择节能型的变压器,结合通信电源系统科学设计变压器的运行方式,优化电网的补偿设置,安排好变压器的补偿容量。另外,技术人员可以结合变压器的临界荷载选择恰当的节能方案,控制好通信系统中变压器的开启和停止时间,达到高效、节能的运行效果,进一步提高变压器工作的稳定性[6-8]。

目前,通信领域已经有了新型的节能变压器,采用智能芯片能够对现有的技术进行升级,满足通信系统的节能需求。此外,为进一步提高变压器的节能效果,技术人员还可以引入自动电压调节器,加强对供配电系统中电压值的监测,全面提高供配电系统的电能质量,确保供配电系统实现高效运行,增强节能降耗的效果。电力变压器经济运行自动投切装置(见图2)就是一种新型的节能设备,包含了电流信号检测电路、电流信号判断处理电路、延时电路、变压器投入合闸电路以及变压器退出分闸电路几个部分,能够按照设定值完成自动投切,可以应用于子母变压器运行、变压器并列运行中,降低电网运行损耗。

图2 电力变压器经济运行自动投切装置

3.3 调整变压器的负载

为进一步提高通信电源系统的节能效果,变压器负载的调节非常重要,工作人员需要对变压器的负载进行合理分配,通过这种方式对整个通信电源系统进行维护,全面提高节能效果。变压器是按额定容量设计的,67%是变压器经济运行的平衡点,一旦变压器的负荷超过了额定容量,损耗就会大幅度上升,输出的电压也会降低,其寿命将受到严重影响,并且机器容易出现过热、烧毁等问题。因此,工作人员需要科学、合理地设置变压器负载,让变压器的负载保持在一定范围内,防止出现高耗能的问题,这样才能对通信电源系统起到保障作用。在通信电源系统的维护过程中,技术人员需要明确整个系统中变压器的数量,记录其型号和功率,把握好变压器的运行参数,科学计算每一个变压器需要承担的负荷,用数据来衡量变压器的运行效果,提高系统运行的效率[9,10]。

4 结 论

针对通信电源系统,工作人员需要高度重视节能方案的设计,调整系统能耗,优化维护方案,运用先进的科学技术来提高系统运行效率,降低能耗比例。在系统设计中,工作人员需要完成设备配置设计、充电和放电智能控制设计以及开关电源设计,在设计方面降低系统能耗,考虑以往存在的高能耗因素,从源头上解决问题。此外,后期的系统维护过程中,工作人员需要全方位控制电源系统的运行水平,合理分配变压器负载,提高变压器运行的经济性和适应性,将节能减排作为最终目标,降低设备能耗和系统运行能耗,减少通信电源系统的运转成本。

猜你喜欢
滤波器谐波电能
关于电力电网中产生谐波的分析探讨
浅谈有源滤波器分析及仿真
基于多模谐振器的超宽带滤波器设计
对称和不对称分子谐波辐射与其结构的内在关系
澎湃电能 助力“四大攻坚”
配电网中谐波源识别方法比较
闪电潮汐转化仪
可输出电能的椅子
第11讲 电能与电功率专题复习
FIR滤波器线性相位特性的研究