中國通信電源論壇特邀專家 李克民
摘 要：簡要的從五個方面綜述了我國通信電源行業(yè)的發(fā)展，提出可靠性和節(jié)能是通信電源發(fā)展的永恒主題，闡述了通信電源當(dāng)前的重點、熱點和難點問題，指出提高供電系統(tǒng)品質(zhì)是今后一段時間我國通信電源發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞：基礎(chǔ) 標(biāo)準(zhǔn) 供電系統(tǒng) 供電方式 技術(shù)維護 技術(shù)裝備 方向
通信電源是保證通信暢通的基礎(chǔ)，其基礎(chǔ)地位確保了電源專業(yè)將長久的興旺發(fā)展并保持其專業(yè)的穩(wěn)定性和獨立性，特殊的作用不會被其它專業(yè)所取代，所以自60年代以來通信電源事業(yè)一直方興未艾，技術(shù)在不斷的進步，設(shè)備在不斷的更新，專業(yè)地位日益得到提高，特別是進入90年代以來，隨著通信事業(yè)超常規(guī)的快速發(fā)展，電源專業(yè)尤為得到了長足的進步，新型的電子器件、新設(shè)備、微電子技術(shù)、計算機集中監(jiān)控技術(shù)等正在廣泛的被通信電源所采用。當(dāng)今，不僅我國的現(xiàn)代化通信網(wǎng)其規(guī)模和容量之大已躍居世界之最，而且電源技術(shù)和電源產(chǎn)品也已成為世界的嬌嬌者。
提高供電系統(tǒng)的可靠性和注重節(jié)能技術(shù)始終是通信電源發(fā)展的永恒主題，本文就圍繞這一核心問題對電源的發(fā)展予以回顧，其歸宿是對通信電源的發(fā)展方向作一綜述。
通信電源的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求相繼制定
標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求有系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)、維護標(biāo)準(zhǔn)、施工驗收標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)等。上述標(biāo)準(zhǔn)以次要求越來越高，越來越嚴(yán)格。這是為了保證供電系統(tǒng)正常工作所必須的，也是確保通信暢通的基礎(chǔ)。在70年代以前，由于通信電源專業(yè)尚不夠強大，地位較低，技術(shù)水平不高等諸方面的原因，使得通信電源專業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)甚少。進入80年代以來，隨著對電源可靠性的高要求，與現(xiàn)代化通信網(wǎng)相協(xié)調(diào)的無人值守要求等原因，通信用電源標(biāo)準(zhǔn)相繼制定，有通信用高頻開關(guān)電源技術(shù)要求，通信用閥控式密封鉛酸蓄電池技術(shù)要求、通信用柴油發(fā)電機組技術(shù)要求、微波無人值守電源技術(shù)要求、通信局站電源總技術(shù)要求、電源與環(huán)境集中臨控技術(shù)要求等，至今，標(biāo)準(zhǔn)已比較完整，技術(shù)水平較高，可以指導(dǎo)產(chǎn)品生產(chǎn)和技術(shù)維護，這標(biāo)志著我國通信電源專業(yè)已經(jīng)步入成熟、強大的全盛時期。
供電系統(tǒng)不斷完善
80年代以前，我國通信電源的供電系統(tǒng)主要是常規(guī)供電系統(tǒng)，所謂常規(guī)供電系統(tǒng)就是由市電、油機發(fā)電機組、整流配電設(shè)備、畜電池組組成的供電系統(tǒng)。進入80年代以來，隨著微波中間站、光通信中繼站、移動通信基站等迫切需要實現(xiàn)無人值守，太陽電池、風(fēng)力發(fā)電機組等新能源的成功開發(fā)，各種不同的混合供電系統(tǒng)相繼被采用。所謂混合供電系統(tǒng)就是由常規(guī)能源和新能源共同組成的供電系統(tǒng)。
太陽電池是穩(wěn)定、可靠的直流電源，使用壽命長，技術(shù)成熟，所以70年代已比較普遍的用于通信電源系統(tǒng)。風(fēng)力發(fā)電機組，88年我們曾在珠海市桂山島移動通信基站上對國產(chǎn)的風(fēng)力發(fā)電機組首次進行無人值守試驗研究工作；95年在西蘭鳥光纜干線的部分無人站應(yīng)用了從澳大利亞引進的風(fēng)力發(fā)電機組。由于各種原因，這兩次均不夠理想，還有待今后繼續(xù)進行試驗工作。
電源無人值守技術(shù)是70年代和80年代的熱點和難點問題，其要害是柴油發(fā)電機組的無人值守，要使其達到較高的可靠性，確實有不少的技術(shù)問題，其核心是柴油機的三濾、三補給。為此，75~77年我們在國內(nèi)首次研制成功了30GFW1型無人值守柴油發(fā)電機組，用于京津微波試驗段上。
真正實現(xiàn)供電系統(tǒng)的無人值守，關(guān)鍵不是加多遙控、遙信、遙測點，而是要提高設(shè)備的可靠性。隨著技術(shù)的進步和設(shè)備的不斷完善，通信電源供電系統(tǒng)已從有人值守、少人值守實現(xiàn)了無人值守。
供電方式逐步改革
長期以來，我國的供電方式一直是集中供電方式。所謂集中供電方式是在通信局站中設(shè)置公用的電源設(shè)備，給全局使用同一種電壓的各種通信設(shè)備供電的供電方式。當(dāng)某種直流電源系統(tǒng)發(fā)生故障時，將影響所有使用這一種電壓的通信設(shè)備的正常工作，另外直流供電饋線長，材料、施工費用高，電能損耗大，由于線路電感和耦合電容的存在，易引入干擾，會降低供電質(zhì)量。自90年代以來，國際上通信局站已普遍采用分散供電這種新的方式，提高了通信網(wǎng)各樞紐的可靠性，從而提高了全網(wǎng)的可靠性。所謂分散供電方式，主要是指將直流供電系統(tǒng)進行分散，即將使用同一電壓種類的通信設(shè)備采用兩個以上的獨立供電系統(tǒng)，并靠近通信設(shè)備安裝進行供電的方式。當(dāng)某一個供電系統(tǒng)故障時，不會造成整個通信系統(tǒng)的癱瘓，而且可以使直流供電饋線距離減少到最短。
90～93年，我們在國內(nèi)率先較為全面地討論和研究了采用分散供電的有關(guān)總體和各項技術(shù)問題�，F(xiàn)在移動通信交換局及基站，一些大的市話局已開始采用分散供電，綜合樓的分散供電的試驗工作也正在進行中，這是今后供電方式發(fā)展的主要趨勢。
技術(shù)維護已發(fā)生革命性的變革
長期以來，通信電源是人員密集型的分散維護，有人值班，定時抄表，包機，預(yù)檢預(yù)修的維護方式，這在當(dāng)時設(shè)備技術(shù)檔次低、可靠性差的情況下為了保證供電是必要的。進入90年代以來，計算機被廣泛的應(yīng)用，電源設(shè)備和系統(tǒng)的技術(shù)層次大大提高，在這種情況下有人值班看守已無實際意義，反而有可能增加人為故障，技術(shù)維護工作必需進行革命性的變革。
現(xiàn)代化的通信網(wǎng)要求供電系統(tǒng)、機房空調(diào)和環(huán)境實現(xiàn)計算機集中監(jiān)控管理，這也是技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，減員增效是社會發(fā)展的必然趨勢。與集中監(jiān)控相適應(yīng)的技術(shù)維護方式必需是集中維護，要求維護人員一專多能，既有比較全面的理論知識，更要有豐富的實踐經(jīng)驗。
在實施電源集中監(jiān)控管理的過程中，一定要把與網(wǎng)管中心的通信放在重要位置，不宜搞得過于龐大、繁雜、臃腫，應(yīng)注重實效，講究實用，三遙點可設(shè)可不設(shè)的點，一定不要設(shè)置，決不是三遙點越多越好，投資過大不符合我國的國情。以網(wǎng)絡(luò)運行為主體的中國電信企業(yè)，應(yīng)將技術(shù)維護放在十分重要的位置，已經(jīng)實現(xiàn)集中監(jiān)控、集中維護的部分，其技術(shù)維護工作主要應(yīng)是根據(jù)集中監(jiān)控的運行記錄，對數(shù)據(jù)、信息主動進行綜合分析，發(fā)現(xiàn)異常要及時發(fā)出指令，讓維護人員盡快排除潛在的故障，預(yù)防系統(tǒng)故障發(fā)生，確保安全供電。
技術(shù)裝備水平大大提高
近40年來通信電源的裝備水平在不斷的得到提高，尤其是近10年來從設(shè)備到系統(tǒng)都得到了超常規(guī)的發(fā)展，具有質(zhì)的飛躍。
1．柴油發(fā)電機組
柴油發(fā)電機組是保證交流供電的重要備用電源，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)無人值守的難點，在空調(diào)、消防等已成為保證通信暢通的重要子系統(tǒng)以來，柴油發(fā)電機組經(jīng)常處于良好的準(zhǔn)啟動狀態(tài)愈來愈顯得重要。從60年代使用的手啟動、有人值守的普通機組，70年代研制成功了自啟動機組、無人值守機組，但可靠性尚不夠高，80年代研制成功了無人值守風(fēng)冷機組、微計算機控制的自動化機組，90年代開始研制低噪聲機組和對閉式循環(huán)蒸汽透平發(fā)電機組、燃氣輪機發(fā)電機組等進行應(yīng)用研究，從而可以看出機組的技術(shù)裝備水平在不斷的得到提高。
整流配電設(shè)備
整流器是通信電源系統(tǒng)的心臟。整流技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了從60年代的硒整流器、可控硅整流器，70年代的縱橫制交換和電源系統(tǒng)、微波無人值守電源系統(tǒng)，80年代的萬門程控交換機電源系統(tǒng)，到90年代的高頻開關(guān)電源系統(tǒng)等幾個階段，說明我國自行研制、生產(chǎn)的能力在與日俱增，大大加強，現(xiàn)已躍居世界前列。特別是高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用，是整流配電設(shè)備技術(shù)上檔次的質(zhì)的飛躍。
整流技術(shù)的發(fā)展，可以從幾個方面來體現(xiàn)。
器件的選用
整流器件從最早期笨重的半導(dǎo)體硒，到可控硅，到VMOS場效應(yīng)管，到IGBT和MOSFET組合開關(guān)。
控制技術(shù)的的發(fā)展
從移向脈沖觸發(fā)，到多重環(huán)路控制，這是為使直流輸出能滿足各種要求而采用的一種并行控制技術(shù)。例如：高溫工作電流限制、電池充電電流限制、充電電流的溫度補償、負荷電流均分等組合組成各自的控制環(huán)路，保證在多種條件下，模塊均能可靠地工作。
功率因數(shù)校正技術(shù)的開發(fā)
過去可控硅相控整流器沒有功率因數(shù)校正網(wǎng)絡(luò)，它在正常運行時功率因數(shù)很低，一般在0.6左右；高頻開關(guān)電源有功率因數(shù)校正網(wǎng)絡(luò)，單機輸出最大功率不小于1500W的，功率因數(shù)均大于0.9。這樣可以減少交流電的無功損耗，降低對交流電的污染。
蓄電池
蓄電池是保證直流不間斷供電的關(guān)鍵設(shè)備，通信用蓄電池一般是指鉛酸蓄電池。60年代以開口式為主，70年代主要是防酸隔爆型電池，80年代消氫少維護電池被采用，90年代閥控式密封電池問世。
閥控式密封蓄電池在技術(shù)上還處于不斷完善階段，特別是在技術(shù)維護方面還是一個難點，其容量檢測方法除放電法以外尚沒有簡單、可行的在線測試方法。但是它有突出的優(yōu)點，所以現(xiàn)在已經(jīng)普遍的應(yīng)用于通信局站。閥控式密封蓄電池的失效主要原因是失水，可否每三年左右添加一次蒸餾水，正在討論中。我們認為：電源設(shè)備和主機設(shè)備需同室布放的或不適合采用防酸隔爆型電池的特殊場合，宜采用閥控式密封電池，因為它在正常使用情況下無酸霧逸出。在有單獨蓄電池室的情況下，它采用防酸式電池，因為它的使用壽命長，可維護性強，生產(chǎn)和維護技術(shù)更成熟，可靠性較高。
當(dāng)前通信電源技術(shù)維護工作的重點、熱點和難點問題
重點：通信電源永恒的重點是可靠性和節(jié)約能源。由于通信設(shè)備計算機化，要求交流不間斷供電的負荷越求越多，重要性愈來愈高，為了把因供電系統(tǒng)故障中斷通信的影響降到最低限度，所以，當(dāng)前UPS電源系統(tǒng)的技術(shù)維護工作是重點。
熱點：從90年代開始，通信電源、機房空調(diào)的集中監(jiān)控管理一直是熱點問題，應(yīng)進一步盡快完善、用上、發(fā)揮作用。當(dāng)前接入網(wǎng)電源是一大熱點，但并不是難點，應(yīng)首先按等級服務(wù)，分級制訂出接入網(wǎng)電源的可靠性指標(biāo)，按指標(biāo)要求組成供電系統(tǒng)，制訂維護規(guī)程，問題會得到有效解決。
難點：90年代主要是閥控式密封蓄電池的容量檢測，隨著科研、生產(chǎn)單位的重視和資金的投入，加上運行維護經(jīng)驗在不斷的豐富，這方面的問題在不斷的解決之中。由于我國地域遼闊，地形異常復(fù)雜，通信電源設(shè)備每年都有許多地區(qū)不同程度地遭受雷害，造成供電系統(tǒng)故障，中斷通信，特別是近年未使用耐沖水平很低的固體器件、集程電路越來越多，受雷電影響的頻次以及損壞程度均與日俱增，所以雷擊保護和減少雷電干擾的影響已成為通信電源專業(yè)當(dāng)前的一大難點。
提高供電系統(tǒng)品質(zhì)是今后一段時間我國通信電源發(fā)展的方向
在當(dāng)前全球電信業(yè)還沒有走出低谷的背景下，運營商主要將資金投放在能夠延長現(xiàn)有設(shè)備壽命和能力的技術(shù)上，研究如何降低運行成本和減少故障影響程度已經(jīng)成為最主要的任務(wù)。
在我國電信業(yè)仍是呈現(xiàn)持續(xù)、快速發(fā)展的良好勢頭，現(xiàn)在我國的通信網(wǎng)其規(guī)模和容量之大均已躍居世界之最，無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量也已經(jīng)走在世界的最前列。大市場才能有大產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)的培育關(guān)鍵是市場的滋養(yǎng)，任何保護和扶持都遠遠比不上興旺的市場。
中國電信業(yè)經(jīng)過分營、剝離、重組以后的各大運營商，都已經(jīng)成為名符其實的企業(yè)，既要加快發(fā)展，壯大實力，但更加注重經(jīng)濟效益的增長，所以各運營商都把現(xiàn)代化的通信網(wǎng)管理好、使用好、維護好，避免災(zāi)難性的大面積癱瘓，不斷提高其可靠性、安全性作為永恒的主題。但是要提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，向通信電源投入是花錢最少、效果最好、收益最長的有識之舉。
雖然日前我國的通信電源供電系統(tǒng)在可靠性、先進性、可維護性等方面已經(jīng)具有比較高的自動化水平，但與世界一流水平相比尚有一定的差距，需要與時俱進，不斷完善性能，提高品質(zhì)�，F(xiàn)在通信電源專業(yè)各設(shè)備制造商、研發(fā)、設(shè)計、運維等各個方面都在為提高供電系統(tǒng)品質(zhì)創(chuàng)造性的開展工作，在今后一段時間內(nèi)這將是一個大目標(biāo)。
要使我國為通信網(wǎng)服務(wù)的供電系統(tǒng)，具有世界一流水平，要扎實工作，穩(wěn)中創(chuàng)新。當(dāng)前應(yīng)認真關(guān)注以下8個方面的問題。
1．隨著新業(yè)務(wù)的拓展、新技術(shù)的進步、運行維護體制的改革，要不斷、認真而有效的解決在通信電源技術(shù)維護工作中出現(xiàn)的重點、熱點和難點問題，始終保持供電系統(tǒng)處于穩(wěn)定、可靠、良好運行狀態(tài)。
2．要盡快完善集中監(jiān)控管理系統(tǒng)，突出可用性，充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，贏得良好的經(jīng)濟效益，提升技術(shù)維護水平，增加可靠性，使因電源系統(tǒng)故障對通信的影響降低到最小。在完善集中監(jiān)控管理的過程中，即要把主要運行狀態(tài)傳遞給網(wǎng)管中心，又要保持相對的獨立性，確保各種告警點，特別是直流供電系統(tǒng)告警點的可靠、正確無誤。
3．要提高主要設(shè)備的國產(chǎn)化水平。為了消除供電系統(tǒng)潛在的不可預(yù)見的不可靠因素，大容量的UPS系統(tǒng)、機房專用空調(diào)系統(tǒng)、通信協(xié)議要逐步國產(chǎn)化。國內(nèi)組裝的柴油發(fā)電機組的質(zhì)量并不低于原裝進口的，國內(nèi)生產(chǎn)的高頻開關(guān)電源也已達到世界先時水平，因此應(yīng)大力提倡國產(chǎn)化。在國內(nèi)，穩(wěn)壓器已不僅單純是起穩(wěn)壓作用，而是綜合保護裝置，蓄電池再經(jīng)過一段時間的改進，也應(yīng)大力提倡國產(chǎn)化。
4．不斷提高技術(shù)裝備水平�？煽啃允枪╇娤到y(tǒng)的第一要務(wù)，技術(shù)裝備水平是影響供電系統(tǒng)品質(zhì)的最重要的因素，要積極采取新技術(shù)、新產(chǎn)品。衡量新技術(shù)、新產(chǎn)品的第一標(biāo)準(zhǔn)就是要可靠。
5．積極推進分散供電的實施�，F(xiàn)在實施分散供電方式已經(jīng)具備條件，用戶對信息網(wǎng)的可靠性要求也愈來愈高，為了避免因供電系統(tǒng)故障導(dǎo)致大面積通信中斷的后果，所以要采用分散供電。
6．加強統(tǒng)計分析、技術(shù)支撐工作。世界上的發(fā)達國家，很重視對系統(tǒng)和設(shè)備運行情況統(tǒng)計，根據(jù)大量的真實數(shù)據(jù)進行綜合分析，評估可靠性，可信度比較高。我國在這方面有較大的差距，應(yīng)當(dāng)根據(jù)判據(jù)要求，認真、真實地做好大量的統(tǒng)計工作，從而了解我國的供電系統(tǒng)在可靠性方面的真實水平，并從中不斷發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，予以改造，達到不斷提高供電系統(tǒng)品質(zhì)的目的。要做好這些工作，沒有高質(zhì)、高效、專門的技術(shù)支撐單位是做不好的。
7．加強管理。管理是科學(xué)，管理工作到位，可以提高供電品質(zhì)。而現(xiàn)在存在的問題是，在一些地方，電源技術(shù)維護組織很不健全，甚至無人管理。
8．要培養(yǎng)一批在一線工作的高技術(shù)人才。由于一些大的局站在電源割接時曾多次發(fā)生供電中斷的惡性事故，并且持續(xù)的時間較長，因此在每次割接前一定要先檢查閘刀、開關(guān)是否運作正常，認真核準(zhǔn)割接程序。由此也折射出一個問題，就是在一線工作的技術(shù)骨干太少，技術(shù)素質(zhì)還有待提高。所以，當(dāng)前UPS電源系統(tǒng)的技術(shù)維護工作是重點。
