Rambler's Top100
Статьи ИКС № 9 2006
В.В. РОТАНЬ  01 сентября 2006

Курс на централизацию, или Новое – хорошо забытое старое

Появление в начале 90-х 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 чаще стали приобретать распределенный характер, на что производители систем электропитания дружно ответили выпуском маломощных выпрямителей и преобразователей, что привело к децентрализации систем энергоснабжения.

В результате операторы фиксированных сетей связи столкнулись с целым набором технических и организационных трудностей, основными из которых можно назвать следующие:
  • присутствие на объектах связи трех номиналов напряжения – 24, 48, 60 В одновременно;
  • большое количество ЭПУ разной мощности (в основном малой и средней), а также разных марок и производителей;
  • сложность эксплуатации большого числа разнородных источников электропитания на одном объекте.
Операторам мобильной связи и передачи данных удалось избежать этих трудностей, поскольку их сети, за редким исключением, строились с нуля.

Сегодня парк выпрямительного оборудования среднестатистического внутризонового узла связи, например междугородной станции областного города, состоит в среднем из 1–2 ЭПУ 24 В с током нагрузки до 1000 А, 1–2 мощных ЭПУ 60 В 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 нагрузками 24 В, 48 В, 60 В удельная составляющая каждого номинала напряжения составляет 20–30%, 30–50% и 40–50% соответственно в зависимости от степени модернизации энергосистемы объекта. При этом нагрузки 24 и 60 В имеют явную тенденцию к снижению, а 48 В – к увеличению.

За последние 10 лет на таком среднестатистическом объекте устанавливались современные цифровые АТС, коммутаторы и сетевое оборудование как минимум двух-трех разных марок производителей – и каждое со «своим» ЭПУ. В итоге 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 аналоговые станции.

Такое «разнообразие» установленных на объекте выпрямительных устройств существенно затрудняет работу службы энергетики и увеличивает эксплуатационные затраты: на формирование нескольких комплектов ЗИПа («свой» для каждой марки ЭПУ), на обучение, на оплату ремонта и прочее. А если к этому добавить еще постоянное снижение расходов компаний связи на эксплуатацию, ставшее в последнее время правилом без исключений, то общая картина выглядит удручающе.

Выход из создавшегося положения на объектах энергетики операторов фиксированной связи – возвращение к централизованному принципу организации энергоснабжения узлов связи (рис. 1). Две мощные электропитающие установки одного базового номинала 48 В (или 24 В, 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 оправданна, поскольку мощность каждого потребителя незначительна по сравнению с общей мощностью ЭПУ и, соответственно, возникающие на нагрузках средней и малой мощности локальные короткие замыкания не будут влиять на соседние энергопотребители. 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 и может быть реализована даже при скромном бюджете: на начальном этапе внедрения ЭПУ могут быть укомплектованы минимальным количеством выпрямителей и работать на одну-две общие аккумуляторные батареи.

Для минимизации затрат оператора на переход к централизованной схеме энергоснабжения с учетом необходимости обеспечивать в настоящее время работу существующих нагрузок разнотипных номиналов 24, 48 и 60 В, можно использовать схему промежуточного этапа реконструкции системы энергоснабжения объекта (рис. 2).

Согласно этой схеме, на начальном этапе перехода к централизованной архитектуре выпрямительной системы узла связи необходимо использовать одну 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), выполненные на базе быстродействующих тиристоров и контакторов и управляемые с помощью программируемых контроллеров.

На промежуточном этапе одна мощная ЭПУ после ее установки будет постепенно 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.

Учитывая существующее соотношение потребителей 24, 48 и 60 В на среднестатистических узлах связи и характер их перераспределения в ближайшей перспективе, базовую мощную ЭПУ целесообразно ставить именно на «умирающие» номиналы 24 и 60 В, с тем чтобы на следующем этапе реконструкции просто перестроить ЭПУ на общий базовый номинал 48 В. Потребители тока с напряжением 48 В на промежуточном этапе продолжают работать от недавно установленных современных импульсных выпрямителей. Переключение ЭПУ на новый рабочий номинал (48 В) можно сделать, изначально взяв 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 (см. рис. 2), временно реализованная для номиналов 24 и 60 В, трансформируется в централизованную (см. рис. 1). При этом исключаемые из работы узловых объектов существующие ЭПУ 48 В средней и малой мощности, достаточно современные и еще не выработавшие свой ресурс, в дальнейшем 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 решить и другие проблемы с эксплуатацией существующих мощных ЭПУ старой технологии, в основном тиристорных, в частности:
  • существенно снизить занимаемые площади за счет того, что современные импульсные выпрямительные установки большой мощности имеют объем в 5–10 раз меньший, чем аналогичной мощности тиристорные ЭПУ;
  • устранить высокий уровень нелинейных составляющих, поступающих от старых ЭПУ в сеть. У современных мощных трехфазных ЭПУ даже без входных схем коррекции коэффициента мощности его значение не превышает 0,9–0,93;
  • устранить большой крест-фактор за счет применения системы плавного пуска;
  • получить более стабильное выходное питающее напряжение Uвых +/– 1% вместо Uвых +/– 5%, негативно сказывающегося на сроке службы герметичных аккумуляторных батарей.
Кроме того, современные ЭПУ снабжаются контроллерами, с помощью которых легко интегрируются в общий контур мониторинга объекта связи.

Следует отметить, что в основе идеи о применении централизованных систем электропитания лежит возвращение к технической базе, созданной почти век назад и поныне существующей в инфраструктуре крупных и средних узловых объектов на фиксированных сетях связи: отдельные помещения под выпрямители и аккумуляторы, кабельные шахты и шинопроводы, т.е. 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 способ 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 90-х годов прошлого столетия после объединения страны в 1989 г.

Фиксированные сети связи наших стран 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, на российском рынке сегодня 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.
Поделиться:
Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!