基于直流雙電源的供電可靠性研究

廣州供電局有限公司 周立津

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基于直流雙電源的供電可靠性研究

廣州供電局有限公司 周立津

【摘要】本文針對直流雙電源供電的必要性，從直流雙電源供電系統(tǒng)的特點(diǎn)入手，對直流雙電源供電方式的切換和直流雙電源供電的監(jiān)控進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探討，期望能夠促進(jìn)我國電力通信行業(yè)的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】直流雙電源；供電；可靠性

1 引言

為了提高我國電力通信電源供電的安全性和可靠性，很多設(shè)備開始選用直流雙電源供電方式，也就是PDF部分能夠從兩套不同的開關(guān)電源系統(tǒng)上引接，輕松解決了直流單電源系統(tǒng)的缺陷，直流雙電源供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　直流雙電源供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖1中，PDF接雙電源系統(tǒng)，也就是一個(gè)PDF的主備電源從兩個(gè)不同的開關(guān)電源（V1、V2）引入，兩路電源在BSC插框的單板上合路為單板供電。我們可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)其中一套開關(guān)電源出現(xiàn)故障時(shí)，另一套電源依然能夠?yàn)樵O(shè)備進(jìn)行不間斷的供電，從而確保了設(shè)備的正常運(yùn)行，因此，雙電源供電系統(tǒng)比單電源供電系統(tǒng)更為可靠。

2 直流雙電源供電的必要性

在電力通信行業(yè)中，電力通信網(wǎng)是電力系統(tǒng)重要的基礎(chǔ)設(shè)施，被稱為保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的三大支柱之一。電力通信網(wǎng)的主要作用是確保電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、安全運(yùn)行，同時(shí)，它也是電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營市場化、電網(wǎng)管理現(xiàn)代化和電網(wǎng)調(diào)度自動化的基礎(chǔ)。

在電力通信網(wǎng)中，因?yàn)樵O(shè)備發(fā)生故障造成的影響相對較小，而因?yàn)殡娫垂收显斐傻挠绊懢拖鄬^大了，有可能引起通信系統(tǒng)的癱瘓。因此，通信電源設(shè)計(jì)是通信系統(tǒng)的核心組成部分，其目標(biāo)就是為通信設(shè)備安全、高效、且不間斷地輸送能源，確保整個(gè)通信網(wǎng)的正常運(yùn)行，其基本設(shè)計(jì)要求就是安全和高效。通信設(shè)備允許的交流輸入電壓波動范圍大，防雷措施完善，為了防止電源完全中斷，要具備多個(gè)備用系統(tǒng)，這是通信設(shè)備對電源系統(tǒng)的技術(shù)要求。

“國家電網(wǎng)十八項(xiàng)反事故措施”中明確指出：對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生直接影響的同一系統(tǒng)的兩套安全自動裝置和同一線路的兩套繼電保護(hù)裝置要配備兩套獨(dú)立的通信設(shè)備，而且要由兩套獨(dú)立的通信電源供電，兩套通信電源和通信設(shè)備在物理上完全隔離。但是在實(shí)際應(yīng)用中，由于缺乏統(tǒng)一的雙電源系統(tǒng)配置典型設(shè)計(jì)方案，不同單位之間的雙電源供電系統(tǒng)配置都不一樣，很多配置方式存在不足，有的配置方式甚至都不滿足物理隔離的要求，導(dǎo)致雙電源供電系統(tǒng)運(yùn)行、管理和維護(hù)不方面，還會造成安全隱患。除此之外，在雙電源供電系統(tǒng)運(yùn)行、管理和維護(hù)過程中也存在很對不規(guī)范和不安全的操作方式，影響了通信站的供電安全。

近幾年，因電力通信電源設(shè)備發(fā)生故障而導(dǎo)致的通信系統(tǒng)事故時(shí)有發(fā)生，在一定程度上對電力生產(chǎn)安全造成了影響。影響電力通信電源系統(tǒng)供電可靠性的原因有很多，例如設(shè)備運(yùn)行狀況、空氣濕度、布線連接和機(jī)房溫度等內(nèi)部因素，也有雷電破壞和小動物危害等外部因素，因此，采用直流雙電源供電方式已經(jīng)成為增加電力通信電源供電可靠性的一種行之有效的方式。

3 直流雙電源供電方式的切換

3.1 常見的雙電源配置方式

我國常用的電力系統(tǒng)雙電源配置方式有兩種，兩種配置中直流電源設(shè)備的配置都是兩套，一種配置方式中，每套直流電源帶兩組蓄電池；另一種配置方式中，每套直流電源帶一組蓄電池，在實(shí)際應(yīng)用中，后一種配置方式更為常見，在這種雙電源配置方式下，要想實(shí)現(xiàn)兩路電源的互相使用，那就要在接線配置安裝聯(lián)絡(luò)開關(guān)。

3.2 雙電源配置供電方式存在的問題

在我國，基本上所有的通信設(shè)備都選擇雙路輸入供電方式安裝接線，一般的通信站和通信局的兩路電源系統(tǒng)之間不需要實(shí)現(xiàn)物理隔離，而有些特殊通信站和通信局的通信設(shè)備本身就含有雙路供電合路裝置，所以在一定程度上，這種供電方式與實(shí)現(xiàn)物理隔離的規(guī)定不吻合，因此，像這種雙重配置的通信站，只需要選擇一套通信設(shè)備只接一路電源的方式進(jìn)行供電，這樣才能與物理隔離的要求相吻合。同時(shí)，由于不是所有的通信站的設(shè)備都是雙重配置的，對那些不具備雙重設(shè)備配置的通信站，如果只有一路電源進(jìn)行供電，那么供電的安全性和可靠性很低，而且有很多快要淘汰的通信設(shè)備本身不支持雙路輸入供電方式。因此，要想讓讓單電源輸入設(shè)備和雙電源輸入設(shè)備可以同時(shí)為兩路直流電源供電，就需要在兩個(gè)電源系統(tǒng)之間安裝聯(lián)絡(luò)裝置。

3.3 通信電源智能切換解決方案

直流雙電源切換柜是解決通信電源智能切換的一個(gè)行之有效的處理方法，直流雙電源切換柜接受兩路直流輸入，通過多路分路將電流輸出，直流雙電源切換柜可以一起接入兩路直流輸入，不會產(chǎn)生充放電回路，兩路直流輸入經(jīng)過斷路器之后建立兩段母線，每個(gè)分路都是從兩路母線輸出，經(jīng)過分路斷路器和隔離保護(hù)二極管之后匯合輸出。直流雙電源切換柜原理如圖2所示。

圖2　直流雙電源切換柜原理

3.4 直流雙電源切換柜的功能特點(diǎn)

直流雙電源切換柜中的監(jiān)控裝置對兩路直流輸入的電流值和電壓值進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)電流值和電壓值超過規(guī)定范圍時(shí)就會給予警告，保證直流雙電源供電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性、穩(wěn)定性；監(jiān)控裝置對兩路饋出分路斷路器和直流輸入斷路器的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在饋出分路斷路器和直流輸入斷路器分閘時(shí)給予警告；直流雙電源切換柜將隔離技術(shù)應(yīng)用于通訊口、模擬量通道、開關(guān)量通道，不僅照顧了微處理器，還負(fù)荷高等級抗擾度國際標(biāo)準(zhǔn)的要求；同時(shí)，直流雙電源切換柜還具備數(shù)字電位器，采取RS485接口和RS232接口，不僅方便了用戶在現(xiàn)場對參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，還能對IEC103、PTU、MODBUS、CDT四種通訊規(guī)約和上位機(jī)通訊進(jìn)行隨意選擇。

4 直流雙電源供電的監(jiān)控

4.1 通信電源監(jiān)控的意義

通信電源在通信站和通信局中的地位十分重要，只有做好供電網(wǎng)絡(luò)的早期預(yù)警和監(jiān)測工作，建立準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性、快速響應(yīng)性的大型分布式網(wǎng)絡(luò)通信電源監(jiān)控系統(tǒng)，這樣才能提高通信站的效率，實(shí)現(xiàn)機(jī)房的無人值守的目標(biāo)，通信電源監(jiān)控系統(tǒng)在具備“三遙”基本功能的前提下，還要對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和存儲，處理報(bào)表，查詢分析告警。

為了與通信技術(shù)發(fā)展相適應(yīng)，提高供電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性水平，保證通信電源供電質(zhì)量，增強(qiáng)通信電源設(shè)備的維護(hù)管理能力，提高維護(hù)效率，降低維護(hù)成本，實(shí)現(xiàn)通信電源設(shè)備的無人值守，就要充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)技術(shù)的先進(jìn)行優(yōu)勢，將集中監(jiān)控技術(shù)運(yùn)用于通信電源中，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控和管理的通信電源的管理和維護(hù)新模式，實(shí)現(xiàn)電源設(shè)備管理的智能化和自動化。

4.2 通信電源監(jiān)控的組成

監(jiān)控系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3　監(jiān)控系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)

4.3 監(jiān)控系統(tǒng)主要功能特點(diǎn)

監(jiān)控系統(tǒng)要采取標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜結(jié)構(gòu)，不僅把配電系統(tǒng)融入到了機(jī)房中去，還提高配電系統(tǒng)的檔次，解決配電系統(tǒng)外形奇特，要隱藏起來的問題。對于開關(guān)狀態(tài)、進(jìn)線電流、進(jìn)線電壓等配電系統(tǒng)的各個(gè)參數(shù)，要精確地進(jìn)行測量，要具備強(qiáng)大的電源管理功能，實(shí)現(xiàn)機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)對全部配電系統(tǒng)的監(jiān)控，通過遠(yuǎn)程通信對機(jī)房進(jìn)行集中監(jiān)控，對各個(gè)支路的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，為了便于管理人員能夠快速且全面的了解各個(gè)運(yùn)行參數(shù)，在一個(gè)監(jiān)控畫面中可以顯示各個(gè)報(bào)警信息和多項(xiàng)監(jiān)測參數(shù)。

5 結(jié)論

直流雙電源供電方式配置運(yùn)行是通信站發(fā)展的結(jié)果，是應(yīng)運(yùn)而生的產(chǎn)物，直流雙電源供電方式不僅保證了供電的安全和穩(wěn)定，而且滿足了不同通信站點(diǎn)和通信設(shè)備對電源系統(tǒng)的不同要求，還提高了電源系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。同時(shí)，集中監(jiān)控技術(shù)在通信電源中的應(yīng)用也提高了電源系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，增加了電源系統(tǒng)管理和維護(hù)的便利性。

參考文獻(xiàn)

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