荀思超，沈雨生，徐 明，魏林風(fēng)（國網(wǎng)鹽城供電公司，江蘇 鹽城 224000）
0 引 言
近年來，國網(wǎng)鹽城供電公司（以下簡稱公司）信息化建設(shè)快速發(fā)展。隨著信息系統(tǒng)、營銷系統(tǒng)、配用電系統(tǒng)以及智能電網(wǎng)的深化建設(shè)，物聯(lián)網(wǎng)、云平臺及變電站全面監(jiān)控等新業(yè)務(wù)的涌現(xiàn)，數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，無線專網(wǎng)在江蘇省內(nèi)的全覆蓋，公司帶寬需求急劇上升。
光傳送網(wǎng)（Optical Transport Network，OTN）技術(shù)作為同步數(shù)字系列（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）、波分復(fù)用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）等技術(shù)的下一代傳送網(wǎng)應(yīng)用的主流技術(shù)，不僅繼承了SDH 和WDM 技術(shù)的主要優(yōu)勢，而且采用了大帶寬顆粒調(diào)度、多級串聯(lián)連接監(jiān)視（Tandem Connection Monitor，TCM）、光層組網(wǎng)等更多的新型功能，能夠很好地滿足當(dāng)前及未來一段時期對大帶寬業(yè)務(wù)傳送需求，適應(yīng)電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)發(fā)展和調(diào)整[1]。
OTN 設(shè)備涉及大量波道的光電轉(zhuǎn)換，設(shè)備功耗大且對供電可靠性要求較高，因此OTN 設(shè)備交叉復(fù)用部分通常采用分區(qū)供電，并且與線路傳輸部分相互獨立。基于OTN 設(shè)備的供電需求，如何配置設(shè)備供電方式和改造現(xiàn)有站點機房電源，是急需研究的問題。
1 OTN 設(shè)備基本組成及功耗
根據(jù)OTN 網(wǎng)絡(luò)中各站點所處層級及可靠性要求不同，公司OTN 網(wǎng)絡(luò)主要包括OTN 站點（匯聚節(jié)點、骨干節(jié)點、接入節(jié)點）和光線路放大器（Optical Line Amplifier，OLA）站點[2]。典型配置如下：一是OTN設(shè)備站點配置電交叉矩陣板、波長轉(zhuǎn)換器（Optical Transponder Unit，OTU）、光功率放大器、光前置放大器、光監(jiān)控信道（Optical Supervisory Channel，OSC）分波器/合波器；二是OLA 配置光線路放大器、OSC 分波器/合波器等；OTU 板可采用多端口的板卡，但至少要配置2 塊OTU 母卡；三是系統(tǒng)控制板、電源板卡、電交叉矩陣板卡均冗余配置；四是光子框數(shù)量原則上按照一個方向配置一個子框，如果機位緊張可多方向合并子框；五是OTU 采用支線路分離的OTU，靈活配置業(yè)務(wù)與線路板件。根據(jù)各類站點網(wǎng)絡(luò)層級及配置要求，站點OTN 設(shè)備配置功耗對比如表1 所示。
計算各類站點OTN 設(shè)備平均運行負載電流和啟動負載電流，具體結(jié)果如表2 所示。由表2 的數(shù)據(jù)可知，不同類型OTN 站點設(shè)備的功耗和負載電流存在顯著差異。具體而言，市公司站點設(shè)備的平均啟動功耗為4 768 W，平均啟動電流為99 A；縣公司站點設(shè)備的平均啟動功耗為2 306 W，平均啟動電流為47 A；5 00 kV 匯聚點站點設(shè)備的平均啟動功耗為4 208 W，平均啟動電流為88 A；220 kV 匯聚點站點設(shè)備的平均啟動功耗為3 286 W，平均啟動電流為68 A；一般組網(wǎng)站點設(shè)備的平均啟動功耗為3 142 W，平均啟動電流為65 A；線放站站點設(shè)備的平均啟動功耗為416 W，平均啟動電流為9 A。
表2 OTN 設(shè)備平均負載電流
根據(jù)表1 和表2 數(shù)據(jù)，對比各類站點設(shè)備的功耗和負載電流數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，市公司站點設(shè)備的平均啟動功耗和平均啟動電流明顯高于其他類型站點設(shè)備，而線放站站點設(shè)備的平均啟動功耗和平均啟動電流則相對較低。在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)不同類型站點設(shè)備的特點和功耗需求，合理配置設(shè)備，擴容現(xiàn)有通信電源系統(tǒng)，以保障網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。
目前，主流品牌OTN 設(shè)備采用左右兩分區(qū)均衡供電，每個分區(qū)均需主備2 路電源輸入，1 套OTN設(shè)備一共需要4 路電源輸入[3]。分區(qū)供電示意如圖1所示。
圖1 OTN 設(shè)備分區(qū)供電示意
2 電源配置原則
根據(jù)OTN 設(shè)備技術(shù)特性以及供電需求特點，配套通信電源配置應(yīng)滿足以下原則。一是OTN 設(shè)備電源應(yīng)由來自不同交流母線的2 路電源供電。二是市公司、縣公司、500 kV 變電站應(yīng)采用獨立通信電源系統(tǒng)供電，更新改造容量或端子不滿足需求的通信電源系統(tǒng)。三是對于已經(jīng)安裝獨立通信電源的220 kV變電站，優(yōu)先選擇使用獨立通信電源，更新改造容量或端子不滿足需求的通信電源系統(tǒng)。四是對于沒有安裝獨立通信電源的220 kV 變電站，優(yōu)先選擇使用保護通信傳輸設(shè)備專用直流/直流（Direct Current/Direct Current，DC/DC）電源，對整流容量或空開端子不滿足的進行擴容模塊或改造端子，再選擇使用站用220 V 直流電源，對整流容量或空開端子不滿足的進行擴容模塊或改造端子，如果現(xiàn)有220 V 直流電源不具備改造條件，可新增DC/DC 變換器；再次新增獨立通信電源系統(tǒng)。五是新增或改造獨立通信電源系統(tǒng)應(yīng)符合《通信電源技術(shù)、驗收及運行維護規(guī)程》（Q/GDW 11442—2020）要求[4]。六是當(dāng)選擇使用保護通信傳輸設(shè)備專用DC/DC 電源系統(tǒng)以及站用220 V 直流電源系統(tǒng)時，應(yīng)與地市檢修部門核實220 V蓄電池容量是否滿足，原則上不改造變電站220 V 直流電源系統(tǒng)蓄電池組。七是OTN 設(shè)備含電子框機架供電端子原則上按4×63 A 配置，僅含光子框機架按4×32 A 配置。
3 電源系統(tǒng)改造原則
根據(jù)OTN 設(shè)備功耗分析，對于常規(guī)OTN 節(jié)點設(shè)備，單套設(shè)備平均啟動功耗超過3 142 W，平均啟動電流超過65 A，進一步增加現(xiàn)有機房電源容量的需求，需要校核和改造現(xiàn)有機房的整流器以及蓄電池容量。
3.1 整流器改造原則
改造整流器時，單套整流容量需要滿足的條件為
式中：QZ為單套整流容量，A；ID為現(xiàn)有主備整流器電流讀數(shù)值，A；IC為新上OTN 設(shè)備電流計算值；QR為冗余模塊容量。
改造后的整流器容量配置原則為
式中：QG為改造后單套整流器容量，A；ID為現(xiàn)有主備整流器電流讀數(shù)值，A；IC為新上OTN 設(shè)備電流計算值；QR為冗余模塊容量。
改造后的整流器由變電站交流屏不同母線分別供電。同時，計算時整流器工作環(huán)境溫度取25 ℃，電壓取48 V。
3.2 蓄電池改造原則
蓄電池改造原則如下：對不滿足4 h 放電要求的蓄電池進行改造；計算時電池溫度系數(shù)取15 ℃，蓄電池電壓取放電終止電壓43.4 V；根據(jù)蓄電池容量計算公式計算蓄電池容量[5]。蓄電池容量公式為
式中：QC為蓄電池的容量，Ah；K為安全系數(shù)，取1.25；IC為負荷電流，按各站點實際負荷計算，A；TF為放電小時數(shù)，取4 h；η為放電容量系數(shù)，根據(jù)規(guī)范取0.79；α為電池溫度系數(shù)，1 ≤TF＜10，取0.008；t為實際電池所在地最低溫度數(shù)值，取25 ℃。
4 結(jié) 論
隨著通信技術(shù)的不斷迭代和演進，通信設(shè)備對于配套電源的容量和可靠性都有了更高的需求，要合理配置通信機房配套電源設(shè)備，保障各類生產(chǎn)業(yè)務(wù)的平穩(wěn)運行。文章通過對比分析目前主流品牌OTN 設(shè)備的功耗數(shù)據(jù)，結(jié)合公司對通信電源運行、維護的要求，提出OTN 傳輸節(jié)點機房電源的配置方案和配套電源改造整體原則。該通信電源系統(tǒng)配置和改造原則為電力系統(tǒng)通信電源設(shè)計提供了一種新的思路和可行方案。公司的OTN 光傳輸網(wǎng)絡(luò)投運以來，設(shè)備電源供電正常設(shè)備運行穩(wěn)定，能夠滿足調(diào)度運行需求。通信電源作為通信設(shè)備的重要配套設(shè)施，在電力通信系統(tǒng)中擔(dān)任著重要的作用。隨著通信技術(shù)的不斷迭代和演進，通信設(shè)備對于配套電源的容量和可靠性都有了更高的需求，要合理配置通信機房配套電源設(shè)備，保障各類生產(chǎn)業(yè)務(wù)的平穩(wěn)運行。
