В рубрику "Защита информации и каналов связи" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Особенности применения выпрямительного оборудования на узлах связи средней и большой мощности
В.В. Ротань, генеральный директор ЗАО "Интеграл-Электро"
Активное развитие цифровых технологий в области телекоммуникаций, начало которого пришлось на середину 1990-х гг., за 10 лет своего существования в России в корне изменило не только облик и состав систем связи, но и традиционно более консервативную часть данной области -системы электропитания.
Ручные коммутаторы заменялись на декадно-шаговые АТС; координатные станции - на квазиэлектронные. Вместе с этими процессами изменялся парк электропитающих установок - от генераторов постоянного тока до ти-ристорных выпрямителей. Однако принцип построения систем связи и систем их энергоснабжения на протяжении почти 100 лет оставался неизменным - централизованным.
Появление в начале 1990-х гг. цифровых АТС, а также новых технологий и средств подвижной радиосвязи и пакетной передачи данных, реализованных на базе микропроцессоров, привело к существенному сокращению потребляемой мощности устройствами связи. Системы связи все больше стали приобретать распределенный характер. В ответ на это производители систем электропитания одновременно выпустили маломощные выпрямители и преобразователи, что в результате привело к децентрализации систем энергоснабжения.
Основные проблемы систем электропитания сегодня
В связи с активным развитием систем электропитания в настоящее время операторы фиксированных сетей связи столкнулись с целым набором технических и организационных трудностей, основными из которых можно назвать следующие:
Парк выпрямительного оборудования среднестатистического узла связи
По состоянию дел на сегодняшний день парк выпрямительного оборудования среднестатистического внутризонового узла связи, например междугородней станции областного города, состоит в среднем из 1-2 ЭПУ мощностью 24 В с током нагрузки до 1000 А, из 1-2 мощных ЭПУ 60 В с током нагрузки 1000-1500 А и нескольких средних 100-300 А, а также из десятка и более ЭПУ малой и средней мощности 48 В с токами 5-200 А. В общем объеме потребляемых токов с нагрузками 24, 48, 60 В удельная составляющая каждого номинала напряжения составляет 20-30, 30-50, 40-50% соответственно (в зависимости от степени модернизации энергосистемы объекта). При этом нагрузки 24 и 60 В имеют явную тенденцию к их снижению, а 48 В - к увеличению.
За последние 10 лет на таком, взятом в качестве примера, среднестатистическом объекте устанавливались современные цифровые АТС, коммутаторы и сетевое оборудование как минимум двух-трех разных марок производителей и каждое со "своим" ЭПУ. В результате с учетом количества видов подсистем связи на нашем объекте связи установлено и эксплуатируется от 5 до 10 различных марок выпрямительного оборудования, не считая ранее установленных мощных ЭПУ, отработавших 20-30 лет на аналоговых станциях.
Большое разнообразие установленных на объекте выпрямительных устройств сегодня существенно усложняет работу службы энергетики и увеличивает эксплуатационные затраты: на формирование нескольких комплектов ЗИПа (свой для каждой марки ЭПУ), на обучение, на оплату ремонта и прочее. Если добавить к этому еще постоянное снижение расходов компаний связи на эксплуатацию, ставшее в последнее время правилом без исключения, общая картина становится удручающей.
Централизированное энергоснабжение узлов связи
Выход из создавшегося положения на объектах энергетики операторов фиксированной связи может быть найден посредством возвращения к централизованному принципу организации энергоснабжения узлов связи. Схема построения такой энергосистемы приведена на рис. 1.
Две мощные электропитающие установки одного базового номинала 48 В (либо 24, или 60 В) обеспечивают работу всех потребителей узла связи: одна для работы с нагрузкой большой мощности, другая - для всех остальных нагрузок средней и малой мощности. Работа последних от одной общей ЭПУ является оправданной, поскольку мощность каждого потребителя незначительна по сравнению с общей мощностью ЭПУ, и соответственно возможные в процессе эксплуатации аварийные короткие замыкания (КЗ) на нагрузках малой мощности не будут существенно влиять на соседних энергопотребителей. Высокая надежность энергоснабжения объекта достигается за счет ручного резервирования ЭПУ и аккумуляторных батарей через щит коммутации. Помимо этого каждая ЭПУ может резервироваться на уровне избыточного количества выпрямителей (N+1, N+2...) и применения нескольких групп аккумуляторных батарей.
Предлагаемая схема организации централизованного энергоснабжения узлов связи имеет простую и удобную в эксплуатации архитектуру, а также может быть реализована даже при малых бюджетах: ЭПУ на начальном этапе внедрения могут быть укомплектованы минимальным количеством выпрямителей и работать на одну или две общие аккумуляторные батареи.
Промежуточный этап реконструкции системы энергоснабжения объекта
Для того чтобы минимизировать затраты операторов связи на переход к централизованной схеме энергоснабжения с учетом необходимости обеспечения в настоящее время работы существующих нагрузок разнотипных номиналов 24, 48 и 60 В, можно использовать приведенную на рис. 2 схему промежуточного этапа реконструкции системы энергоснабжения объекта.
Согласно этой схеме на начальном этапе перехода к централизованной архитектуре выпрямительной системы узла связи необходимо использовать 1 мощную электропитающую установку и существующие ЭПУ средней и малой мощности одного номинала напряжения. При необходимости ответственные потребители могут резервироваться через АВР постоянного тока (АВР ПТ), выполненных на базе быстродействующих тиристоров и контакторов и управляемых с помощью программируемых контроллеров.
На промежуточном этапе одна мощная ЭПУ после ее установки постепенно будет переключать на себя нагрузки от источников средней и малой мощности, которые после этого демонтируются с узла связи и включаются на электропитание одиночных нагрузок: сельские АТС, выносы, базовые станции, регенераторы и т.д. Потребители тока с напряжением 48 В на промежуточном этапе продолжают работать от недавно установленных современных импульсных выпрямителей.
Принимая во внимание то, что при существующем соотношении потребителей 24, 48 и 60 В на среднестатистических узлах связи и характере их перераспределения в ближайшей перспективе базовую мощную ЭПУ целесообразно ставить именно на "умирающие" номиналы 24 и 60 В для перестройки ЭПУ на следующем этапе реконструкции на общий базовый номинал 48 В. Переключение ЭПУ на новый рабочий номинал (48 В) можно сделать, выбрав изначально за основу мощную ЭПУ с универсальными переключаемыми в диапазоне 24, 48, 60 В выпрямителями.
После перехода на единый общий номинал 48 В промежуточная схема энергоснабжения объекта (рис. 2), временно реализованная для номиналов 24 и 60 В, трансформируется в централизованную схему (рис. 1). При этом исключаемые из работы узловых объектов существующие ЭПУ 48 В средней и малой мощности, достаточно современные и не выработавшие еще свой ресурс, далее задействуются в эксплуатации на других объектах оператора с одиночными нагрузками соответствующей мощности.
В зависимости от особенностей узла связи на промежуточном этапе реконструкции системы электропитания потребителей 24, 48, 60 В могут быть выбраны другие номиналы напряжений в качестве временных "базовых" или вообще один.
Предлагаемый способ реконструкции узлов связи средней и большой мощности позволяет также решить и другие проблемы с эксплуатацией существующих мощных ЭПУ старой технологии, в основном тиристорных:
Заключение
Следует отметить, что основой для идеи о применении централизованных систем электропитания является возвращение к технической базе, которая была создана почти 100 лет назад и до сих пор существует в инфраструктуре крупных и средних узловых объектов на фиксированной сети связи (отдельные помещения под выпрямители и аккумуляторы, кабельные шахты и шинопроводы - ничего нового строить не требуется).
Можно предположить, что если развитие многих процессов в окружающем нас мире происходит циклично, то возвращение к централизованному, насколько это возможно, принципу энергоснабжения есть вполне закономерный этап развития энергетики электросвязи в ближайшее время и одновременно является способом решения многих проблем в этой области.
В истории мировой практики наиболее ярким примером такого решения является реконструкция телефонной сети Deutsche Telekom в Восточной Германии, проведенная в начале -середине 1990-х гг. после объединения Германии в 1989 г.
Фиксированные сети связи стран СНГ имеют очень схожую структуру и инфраструктуру, поскольку развивались одновременно и на базе общих технологических принципов. На подвергшихся реконструкции узлах связи средней и большой мощности в Германии аналогичная проблема унификации питающего напряжения трех номиналов 24, 48 и 60 В была решена путем применения электропитающих систем большой мощности с универсальными переключаемыми в диапазоне 20-80 В выпрямителями.
Из известных в мире производителей, выпускающих переключаемые выпрямительные системы, сегодня на российском рынке представлены такие марки, как Voigt&Haeffner - универсальные в диапазоне 24, 48 и 60 В системы электропитания, Delta Energy Systems и Harmer+Simmons (бывшая AEG) -допускающие переключение номиналов 48 и 60 В в отдельных моделях выпрямителей.
Следуя опыту Германии, можно предположить, что в России аналогичный процесс реконструкции централизованных систем электропитания на узлах связи средней и большой мощности с помощью предлагаемого решения позволит гибко решить проблему обеспечения надежной работы нагрузок 24, 48 и 60 В с технологическим запасом на 20-25 лет вперед и таким образом обеспечить защиту инвестиций предприятий связи в период перехода на сети ТфОП к единому номиналу питающего напряжения 48 В.
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #4, 2006
Посещений: 10209
Статьи по теме
Автор
| |||
В рубрику "Защита информации и каналов связи" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
