浅谈通信局(站)电源系统节能减排措施 - 学兔兔 www.bzfxw.com .pdf

2 0 1 1年 7月 2 5日第 2 8卷第 4期 通 馋 电 潦 狻 】 ： Te l e c o m Po we r Te c h n o l o g y J u 1 2 5 ，2 0 1 1，Vo 1 2 8 No 4 文章 编 号 ： 1 0 0 9 3 6 6 4 ( 2 0 1 1 ) 0 4 0 0 8 5 0 3 浅谈通信局 ( 站 ) 电源 系统节 能减排措 施 牛威 ， 李俭兵“ ( 1 重庆邮电大学 通信新技术应用研究所， 重庆 4 0 0 0 6 5 ； 2 重庆信科设计有限公司，重庆 4 0 0 0 6 5 ) 摘要 ：文中对通信局 站电源 系统节能减排的措施进 行 了分析 ， 详 细论述 了电源 系统节能 减排 的措 施 ， 如 动 力环境监 控系统、 电源休眠技术、 蓄电池修复技术、 高压直流供电技术等。 关键 词 ：电源 系统； 节能 ； 电源休 眠 ； 高压 直流 中图分 类号 ： TN 8 6 文献标识码 ：A S t u d y o n En e r g y S a v i n g a n d Emi s s i o n Re d u c t i o n M e a s u r e s o f Co mmu ni c a t i o n Ag e nc y Po we r Sy s t e m NI U we i LI J i a n - b i n g ( 1 Ne w C ommu n i c a t i o n s - Te c h n o l o g i e s Ap p l i e d Re s e a r c h I n s t i t u t i o n，Ch o n g q i n g Un i v e r s i t y o f P o s t s a n d Te l e c o mmu n i c a t i o n s ，Ch o n g q i n g 4 0 0 0 6 5，Ch i n a ； 2 Ch o n g q i n g I n f o r ma t i o n Te c h n o l o g y De s i g n i n g CO ，LTD，Ch o n g q i n g 4 0 0 0 6 5，Ch i n a ) Ab s t r a c t ：I n t h i s p a p e r ，t h e e n e r g y s a v i n g a n d e mi s s i o n r e d u c t i o n me a s u r e s o f Co mmu n i c a t i o n Ag e n c y p o we r s y s t e m i s a n a l y z e d，wh i c h g i v e s U S a n i l l u s t r a t i o n t h a t t O a c h i e v e e n e r g y e f f i c i e n c y i n t h e p o we r s y s t e m，a g o o d c h o i c e i s t O a p p l y s o me me a s u r e s ，s u c h a s d y n a mi c e n v i r o n me n t mo n i t o r i n g s y s t e m，p o we r d o rm a n c y t e c h n o l o g y ，b a t t e r y r e me d i a t io n t e c h n o l o g y ，a n d h i g h v o l t a g e DC( d i r e c t c u r r e n t )p o we r s u p p l y t e c h n o l o g y Ke y wo r d s ：p o we r s y s t e m；e n e r g y c o n s e r v a t i o n；p o we r d o r ma n c y；h i g h v o l t a g e DC 根据能耗模型 ， 电源 系统 占局站 能耗 的8 。对 通信基站的节能减排工作最核心的部分虽然是通信主 设备和机房空调的节 电工作 ， 但通信 电源 的节电同样 会进一步降低前级交流配 电和机房空调 的能耗 ， 因此 通信 电源本身的节电也是基站降耗不可忽略的一个部 分。下面将从几个方面论述通信局 ( 站) 中电源系统节 能减排的措施 。 1 动 力环境 监控 系统 动力环境监控系统针对各种通信局站 ( 包括通信机 房、 基站 、 支局、 模块局等) 的设备特点和工作环境， 对局 站内的通信电源 、 蓄电池组、 UP S 、 发电机、 空调等智能、 非智能设备以及温湿度、 烟雾 、 地水、 门禁等环境量实现 “ 遥测、 遥信 、 遥控、 遥调” 等功能。利用动力环境监控系 统能有效地提高网络的运行维护效率 ， 减少维护成本 。 动力监控的对象主要有两种 ： ( 1 ) 动力设备如高低压配 电、 通信机房 的电源、 整流器、 稳压器 、 油机、 逆变器、蓄电池组、 UP S以及太 阳能供电设备 、 风力发电设备等 ， 如图 1 所示 。 ( 2 ) 环境参量如温度 、 湿度、 烟感 、 红外、 玻璃破 收稿 日期 ： 2 0 1 1 - 0 3 1 6 作 者简介 ： 牛 威 ( 1 9 8 4 一 ) ， 男， 硕 士研 究生 ， 主要研 究方 向： 通 信新技术与 电信新 业务 的研 究。 李俭兵( 1 9 7 0 一 ) ， 男， 副 总工程 师 ， 硕 士生 导师 ， 主要 研 究 方 向： 通信新技术与 电信新业务 、 通信 电源。 碎 、 水淹 、 门磁开关 、 智能门禁 、 手动报警开关、 空调以 及各个局站的现场视频等 。 蠹 蓄 电池组 高低压 配电 图 1 动力设备监控对象 通信局( 站) 采用动力环境集 中监控 ， 具有很 多的 优势 ： 应用监控系统 的自动化管理手段 ， 可大大减少设 备维护人员； 可实现动力各类告警信息的实时传递 ， 正 确的定位设备故障点， 确定故障解决方案 ； 可实现数据 采集的连续性 、 真实性 、 可存储性 ， 改变 了传统 的维护 模式 ； 可充分利用动力监控实时综合信息的监控和分 析 ， 减少了动力工程投 资规模 ； 除动力安全保 障手段 外 ， 还可实现基站节能的自动化突破 。 2 通信 电源的休眠节能技术 对开关电源的节能措施 ， 除 了通过技术改进提高 不同负载率时整流模块 的整体效率特性 、 降低模块 自 身功耗等措施 ， 还可通过对开关 电源 的能效管理来实 现节能。通过对 电源模块 的休眠管理， 提高运行模块 R 万方数据 2 0 1 1 年 7月 2 5日第 2 8卷第 4期 匝 镶 电 潦 技 术 Te l e c o m P o we r Te c h n o l o g y J u 1 2 5，2 0 l 1 ，Vo 1 2 8 No 4 的负载率 ， 可以更加合理地利用开关 电源的功率曲线， 实现很好的节能效果。 开关 电源整流模块智能休眠功能， 是一种通信 电 源中通过整流模块的冗余控制 的节能技术。在通信 电 源系统多模块并联工作 时， 根据 系统实际负载动态调 整工作模块数量， 使其它并联模块进人休眠状态 ， 从而 使系统总电能损耗减小到最小值。 休眠状态的整流模块数量可根据负载的变化而动态 调整， 当负载增大到一定值时， 可 自动唤醒休眠模块 ， 保 证整体输出容量。同时还可以通过软件设置整流模块的 休眠时间和休眠次序， 使各整流模块轮换休眠， 维持各整 流模块工作时长的平均， 提高各模块的使用寿命。 8 8 囊 7 8 8 0 一 一 一、 、 7 l 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 l O0 负载率 图 2 不 同负载率 时效 率表 从图 2 所示效率 曲线可以看 出， 通信 电源设备 的 效率随着负载率的增加整体呈上升趋势。整流模块的 负载率( 模块的输 出工作 电流 模块 的额定电流) 越高 、 其工作效率越高 ， 能耗损失越小。同时， 监控单元可对 工作整流器 、 休眠整流器实行定期的开关转换 ， 保证各 模块 的工作时间和待机时间基本一致 ， 以保证所有模 块均匀老化 ， 具有相同的工作寿命 。 表 1为在 网运行的某型通信电源系统通过节能改 造后 ， 实际配置 2 1 0 A系统 ， 在不同负载率条件下节能 前后的效率 比较和节能效果测试数据 。从测试结果可 看 出， 采用休眠节能技术后 ， 电源系统效率得到明显提 升， 且在不同负载率下保持较平稳 的状态。因此休 眠 节能技术达到了控制系统在不同负载条件下工作在最 佳效率点 ， 实现能耗降低的 目的。 表 1 电源 系统休眠节能测试结果 负载率节能前系统效率 节能后系统效率 节省省耗 w 由图 3可见， 模块负载率越低在休眠节能模式工 作时节能越明显 。1 0 负载率时节能后 电源系统功 耗可降低一半以上。 休眠节能技术已经得到实际站点 的运行验证 ， 通过比较站点的平均 日耗电量 ， 日均节电 5 4 6 7 k wh ， 因此实际节能效果非常明显 。开关 电 源系统的节能会降低交流配 电和空调耗 电， 从 而带来 整个机房更大的节能。电源休眠节能对降低机房能耗 86 是非常有效的。 功耗降低率 图 3 不同负载 率时系统功耗 降低率 3 蓄电池修 复技术 蓄电池修复技术只能够修复部分蓄电池 ： ( 1 ) 并非所有落后蓄电池均 可修复 ； ( 2 ) 极板膨胀、 极板腐蚀、 极板钝化、 有效物质脱落 ( 不可修复) 、 电解液干涸、 极板短路 、 极板硫化 ( 可修复) ； ( 3 ) 对于容量为额定容量 4 0 8 ( ) 的落后 电 池修复成功率 比较高 。经试 验表 明， 可 修复 率高达 95 ； ( 4 ) 对于容量为额定容量 4 0 以下的落后电池基 本无法修复； ( 5 ) 对严重极板硫化 、 电解液干涸或极问短路、 开路 的电池( 内阻严重偏大、 电压很高或为零) 应立即更换 。 蓄电池活化修复并不能节省电能， 但可 以产生很 可观的经济效益 。 4 高压直流供电技术 通信行业 中仍 以使用直流 电源为主 ， 约 占9 7 ， 交流 ( UP S ) 供电系统只 占 3 ， 但是交流 ( UP S ) 供电 系统的安全性 ， 令人十分担忧。 高压直流供电技术是 目前 I D C和大型数 据机房 供电方式的研究热点。该技术与传统 4 8 V供 电系统 类似 ， 是由多个并联冗余整流器和蓄电池组成。在正 常情况下 ， 整流器将市 电交流电源变换 为大约2 4 0 V、 3 3 6 V或 4 2 0 V的直流 电源 ( 标准还待进一步统一 ) ， 供给服务器等 电信设备 ， 同时给蓄电池充 电； 停电时， 由蓄电池放电为电信设备供电。与传统 UP S相 比， 由 于省掉了逆变部分 ， 且电池直接并在输出端 ， 电源效率 和系统可靠性大大提高 。 对于高压直流可能带来的建设 、 维护等安全问题 ， 可以通过采用 中性点不接地 、 配置直流开关等技术 ， 以 及编制行业标准 、 建设运维管理制度等措施加 以预 防 和解决 。 图 4是传统 UP S与直 流 I D C供 电的 比较， 可以 看到采用高压直供 电方式取代传统的 U P S供电方式 ， 能改善系统安全性能、 减少电能消耗 、 节约建设成本。 目前国内高压直流供电尚处于小范围试验应用阶 万方数据 通 馋 电 凉 技 术 2 0 1 1年 7月 2 5日第 2 8卷第 4期 牛威 等 ： 浅谈通信局( 站) 电源 系统节能减排措施 Te l e c o m Po we r Te c