在前不久結(jié)束的通信電源年度盛會(huì)——“2011中國(guó)通信電源、局站環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)宣貫與新技術(shù)論壇”上，來(lái)自電信運(yùn)營(yíng)商、電源企業(yè)及相關(guān)部門的400多名與會(huì)代表就高壓直流供電系統(tǒng)等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了深入探討。
隨著信息技術(shù)的發(fā)展與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的迅速擴(kuò)大，尤其是高功率密度設(shè)備的大量應(yīng)用，使得“建設(shè)節(jié)約又安全的通信供電系統(tǒng)”成為了各大通信運(yùn)營(yíng)企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，對(duì)通信電源界也是一項(xiàng)新的挑戰(zhàn)。近年來(lái)，中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)通信電源與通信局站工作環(huán)境技術(shù)委員會(huì)組織制定了240V高壓直流供電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)設(shè)備用網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜、智能新風(fēng)及熱交換節(jié)能系統(tǒng)等通信用電源與機(jī)房環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，為促進(jìn)行業(yè)節(jié)能降耗發(fā)揮了積極作用。
在前不久結(jié)束的通信電源年度盛會(huì)——“2011中國(guó)通信電源、局站環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)宣貫與新技術(shù)論壇”上，來(lái)自電信運(yùn)營(yíng)商、電源企業(yè)及相關(guān)部門的400多名與會(huì)代表就高壓直流供電系統(tǒng)等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了深入探討。北京突破電氣攜最新研發(fā)的高壓直流PDU系列產(chǎn)品亮相此次論壇。
根據(jù)供電到通信設(shè)備電源輸入端的電源電壓的種類，可分為交流供電系統(tǒng)和直流供電系統(tǒng)。目前，電信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用48V直流電源供電;數(shù)據(jù)通信設(shè)備采用380/220V交流UPS供電。傳統(tǒng)的PDU就是給數(shù)據(jù)通信設(shè)備供電的交流380/220V電源分配單元。240V高壓直流PDU是給數(shù)據(jù)通信設(shè)備供電的直流240V電源分配單元，高壓是相對(duì)于48V低壓直流電源供電而言的，但其供電的對(duì)象卻不是電信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，而同樣是數(shù)據(jù)通信設(shè)備。
380/220V交流供電系統(tǒng)的缺點(diǎn)
現(xiàn)有供電方式，一般的IDC服務(wù)器設(shè)備要求交流電源輸入，即220V，50Hz的單相交流電源。IDC機(jī)房的服務(wù)器、路由器、磁盤陣列等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的電源系統(tǒng)我們稱之為交流UPS系統(tǒng)。交流UPS系統(tǒng)由整流器、逆變器、蓄電池和靜態(tài)開(kāi)關(guān)等組成。在市電正常時(shí)，市電交流電源經(jīng)整流器變換為直流電供給逆變器，同時(shí)給蓄電池充電，逆變器將直流電變換為50Hz交流電供給負(fù)載。在停電時(shí)，蓄電池放出電能，通過(guò)逆變器變換為交流電，供給負(fù)載。為了提高設(shè)備供電的可靠性，通常采取了多臺(tái)UPS冗余并機(jī)的方式，如1+1系統(tǒng)。此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就決定了以下一些缺點(diǎn)：
可靠性低
UPS交流電源系統(tǒng)，就單臺(tái)設(shè)備而言，通過(guò)冗余技術(shù)可以使UPS設(shè)備本身的可靠性大為提高，但就整個(gè)UPS供電系統(tǒng)而言，有很多不可備份的系統(tǒng)單點(diǎn)故障點(diǎn)，比如同步并機(jī)板、靜態(tài)開(kāi)關(guān)、輸出切換開(kāi)關(guān)等，這些單點(diǎn)故障點(diǎn)，都可能導(dǎo)致整個(gè)通信系統(tǒng)“掉電”癱瘓。即使采用相對(duì)可靠的串聯(lián)熱備份系統(tǒng)，切換電路的單點(diǎn)故障也容易造成整個(gè)通信系統(tǒng)“掉電”癱瘓，尤其是瞬間過(guò)載的容錯(cuò)能力差，一旦主機(jī)過(guò)載保護(hù)切換到備機(jī)，備機(jī)由于瞬間浪涌也同時(shí)過(guò)載保護(hù)自動(dòng)切換到旁路，對(duì)于過(guò)去有人值守的機(jī)房可以立即人工處理，但現(xiàn)在普遍采用機(jī)房無(wú)人值守，一旦發(fā)生故障，恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，危害很大。
能耗高
由于UPS中采用了逆變器，逆變頻率為工頻50周，必須采用工頻變壓器，所以功率因數(shù)低，效率低。正常情況下單機(jī)效率一般在60%-70%。為保證IT設(shè)備用電的安全可靠性，目前通信用UPS電源系統(tǒng)，均配置在線式串聯(lián)熱備份或N+1并機(jī)冗余模式;在N+1并機(jī)冗余模式中，由于交流電源振幅、頻率、相位等參數(shù)嚴(yán)格要求同步，使得并機(jī)冗余模式控制系統(tǒng)復(fù)雜，隨著N數(shù)值的增大，系統(tǒng)可靠性大大降低，所以最常見(jiàn)的配置為1+1并機(jī)冗余系統(tǒng)或2+1并機(jī)冗余系統(tǒng)，這就使得系統(tǒng)效率進(jìn)一步降低，一般在40%-50%，實(shí)際使用中業(yè)務(wù)的發(fā)展是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程，兼顧到建設(shè)周期和業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)劃，這使得平均使用效率只有20%-30%。這個(gè)能耗指標(biāo)在過(guò)去通信業(yè)務(wù)以語(yǔ)音業(yè)務(wù)為主、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)比重很小的時(shí)代，IT設(shè)備耗能的絕對(duì)值很小，UPS系統(tǒng)效率低下往往被人們忽視。而目前正處在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)迅猛發(fā)展時(shí)期，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將漸漸變?yōu)橹髁鳂I(yè)務(wù)，IT設(shè)備的能耗越來(lái)越受重視，顯然，這種低效率是無(wú)法忍受的。
維護(hù)、擴(kuò)容難度大
隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)通信逐漸成為主體已經(jīng)成為不爭(zhēng)的事實(shí)。在網(wǎng)的程控交換必然逐步退網(wǎng)，并且隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)比重逐步增大，按照現(xiàn)在的設(shè)備供電模式，會(huì)有大量的在網(wǎng)UPS系統(tǒng)擴(kuò)容、大量新的UPS系統(tǒng)投入運(yùn)行。因?yàn)閁PS擴(kuò)容涉及到電源的頻率、電壓、相序、相位、波形等問(wèn)題，不像直流電源系統(tǒng)擴(kuò)容只關(guān)注電壓一個(gè)參數(shù)，所以每一次UPS在線擴(kuò)容都是一次巨大的風(fēng)險(xiǎn)操作，甚至可能因?yàn)閁PS制造商產(chǎn)品更新?lián)Q代使得UPS擴(kuò)容不可能，使得UPS單臺(tái)故障時(shí)沒(méi)有設(shè)備替換。按照現(xiàn)在的運(yùn)行狀態(tài)和維護(hù)模式，發(fā)生巨大災(zāi)難的“掉電”事件將頻頻引發(fā)。
高壓直流供電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
高可靠性
這點(diǎn)可以從三個(gè)方面體現(xiàn)：一是采用直流供電，蓄電池可以作為電源直接并聯(lián)在負(fù)載端，當(dāng)停電時(shí)，蓄電池的電能可以直接供給負(fù)載，確保供電的不間斷。二是直流供電只有電壓幅值一個(gè)參數(shù)，各個(gè)直流模塊之間不存在相位、相序、頻率需同步的問(wèn)題，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單很多，可靠性大大提高。三是交流UPS系統(tǒng)雖然可以提高冗余度來(lái)提高安全系數(shù)，但是由于涉及到同步問(wèn)題，每個(gè)模塊之間必須相互通信來(lái)保持同步，所以還是存在并機(jī)板的單點(diǎn)故障問(wèn)題。而直流模塊沒(méi)有這些問(wèn)題，即使脫離控制模塊，只要保持輸出電壓穩(wěn)定，也能并聯(lián)輸出電能。
高效節(jié)能
工作效率提高和交流UPS系統(tǒng)相比，直流供電省掉了逆變環(huán)節(jié)，而一般逆變的損耗在5%左右，因此電源的效率得以提高。其次，由于服務(wù)器輸入的是直流電，也就不存在功率因數(shù)及諧波的問(wèn)題，降低了線損。最后由于并機(jī)技術(shù)簡(jiǎn)單，可以采用大量的模塊并聯(lián)，使每個(gè)模塊的使用率可達(dá)到70%～80%，比起交流UPS系統(tǒng)提高了很多。
可維護(hù)、擴(kuò)容便捷
采用高壓直流供電，就如現(xiàn)在一直使用的48V直流系統(tǒng)一樣，系統(tǒng)由模塊組成，維護(hù)人員可以自己進(jìn)行維護(hù)。因?yàn)槭侵绷鬏斎霙](méi)有零線，因此，也就不存在“零地”電壓，避免了一些不明的故障，維護(hù)部門也無(wú)需再費(fèi)時(shí)費(fèi)力去解決“零地”電壓的問(wèn)題。
由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在一個(gè)模塊的容量一般在10KW左右，只要預(yù)留好機(jī)架位置，擴(kuò)容非常方便。同時(shí)在建設(shè)時(shí)，可以根據(jù)服務(wù)器的數(shù)量逐漸增加模塊數(shù)，使每個(gè)模塊的負(fù)載率可以盡量地提高，這對(duì)于節(jié)能也是非常有好處的。
利用高壓直流對(duì)IT設(shè)備(IP設(shè)備)供電，改變了傳統(tǒng)的供電模式，將以一個(gè)全新的理念注入通信電源行業(yè)，受到業(yè)界的高度關(guān)注，尤其是經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著，相信很快會(huì)被通信運(yùn)營(yíng)商和IT行業(yè)接受。
目前國(guó)內(nèi)直流PDU還在起步階段，試運(yùn)營(yíng)的直流PDU主要來(lái)自非專業(yè)廠商。突破電氣通信用240V直流PDU是依據(jù)YDB037-2009《通信用240V直流供電系統(tǒng)技術(shù)要求》設(shè)計(jì)，符合標(biāo)準(zhǔn)的要求，并通過(guò)了泰爾實(shí)驗(yàn)室的專業(yè)檢測(cè)。同高壓直流供電系統(tǒng)相一致，是高壓直流供電系統(tǒng)的重要組成部分，并延續(xù)突破PDU質(zhì)量可靠、工藝成熟，安全性能高的產(chǎn)品特點(diǎn);采取定制化服務(wù)，安全按照客戶的實(shí)際需求定制;鋁合金型材外殼，輸入輸出形式靈活;在安裝方面，具有橫安裝和豎安裝的產(chǎn)品，可最大限度地滿足現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試的需要。
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