110 kV及以下變電站通信電源配置及監控方式研究

馮 超

（云南電網有限責任公司麗江供電局，云南 麗江 674100）

0 引 言

麗江供電局于2014年完成35 kV及以上變電站光纖通信全覆蓋工程，其中包括在110 kV變電站、35 kV變電站無獨立通信電源的站點配置DC/DC電源模塊對通信系統供電[1]。然而，由于此工程中僅配置一套DC/DC電源模塊（不帶蓄電池組）接入站內一體化電源，通信電源系統運行不穩定，經常因站內停電導致通信設備掉電的情況發生。隨著變電站無人值守、調控一體化實施與及調度數據網建設項目的推進，站內通信設備承載的生產實時業務越來越重要，對通信電源系統的供電穩定要求也越發嚴格。近年來，網內多次發生廠站通信電源全失事件，導致生產實時業務通道中斷，嚴重威脅電網安全，亟需從管理、技術等維度，開展通信電源專項整治綜合提升工作，通過規范通信電源配置、實現通信電源遠程監控與蓄電池維護定檢，杜絕通信電源全停事件。

1 110 kV及以下變電站通信電源系統配置現狀

現階段，電力通信網110 kV及以下變電站的通信電源配置主要有兩種模式[2]：（1）配置獨立的-48 V通信直流電源系統（含蓄電池組），通信電源系統整流裝置的交流供電電源分別取自兩路不同站用電母線，蓄電池組則選用閥控式密封鉛酸蓄電池（采用單體電壓2 V的蓄電池組）；（2）配置一體化電源系統，在變電站操作電源中配置DC/DC電源模塊，根據站內通信設備供電需求配置空開容量和數量。

在供電局所轄變電站中，除220 kV及以上變電站與4個110 kV變電站滿足雙獨立通信電源雙重化配置外，其余110 kV變電站僅配置一套AC/DC或DC/DC通信電源系統，35 kV變電站均在《35 kV及以上變電站光纖通信全覆蓋工程》指導下配置單套DC/DC電源模塊（不帶蓄電池組），轄區90%以上站點通信電源均不滿足《電力二次裝備技術導則》配置要求，存在單點故障導致通信電源全失的風險。110 kV及以下變電站通信電源接入方式如圖1、圖2所示。

圖1 110 kV變電站通信電源示意圖

由圖1可知，站內運通信設備均不滿足獨立雙電源供電，在站用電源正常供電時若AC/DC電源系統發生故障，會導致通信設備供電中斷；由圖2知，在站用電源或DC/DC電源系統單一故障下通信設備供電中斷將導致其承載的通信通道中斷，促使變電站失去遠程監控的功能[3]。

圖2 35 kV變電站通信電源接入示意圖

2 110 kV及以下變電站通信電源系統監控接入

當前，轄區110 kV及以下變電站通信電源中具備告警監控模塊的通信系統均已采取干接點方式采集告警信息，接入自動化監控系統，告警信號包括整流模塊故障告警、交流失電告警以及直流模塊故障告警信號，可實現對通信電源的緊急告警監測[4]。該方法借助通信電源監控模塊的干接點輸出功能實現告警數據采集，在通信電源與測控裝置間敷設滿足要求的通信電纜，實現通信電源告警模塊干接點與綜自系統中測控裝置互通，從而達到數據采集的目的。當通信電源出現故障時，相應接點閉合或開路，測控裝置接收輸入的變位信號，遠動工作站會將通信電源告警模塊干接點變位的遙信信息添加至遠動信息庫，達到采集通信電源狀態信息的目的，在通信電源發生故障預警時會通過聲、光及畫面的方式提示監控人員。監控人員發現告警信息后及時通知通信運維人員進行通信電源故障消缺處理，從而降低由廠站通信電源全失導致生產實時業務通道全部中斷的風險[5]。

然而，由于35 kV變電站所配置的DC/DC電源模塊不具備遠程監控模塊，不可采用干接點方式進行通信電源告警數據采集，通信電源系統未實現遠程監控，且變電站都已實現無人值守，當通信電源出現故障時，存在未能及時發現故障并消除導致廠站通信設備斷電，造成通信網承載的生產實時業務中斷的風險。因此，在無人值守變電站實現通信電源監控對保證電網穩定運行意義重大。

2.1 110 kV及以下變電站通信電源系統配置分析

《電力二次裝備技術導則》、《南方電網公司110～500 kV變電站標準設計》中均對通信電源的配置做出如下要求：各級調度中心、220 kV及以上變電站應配置兩套-48 V獨立通信直流電源，110 kV及以下新建變電站應采用一體化電源，在兩套變電站操作電源中分別配置DC/DC電源模塊，并具備本地監控及遠程監控功能。其中，告警信號應包括每一路輸入交流缺相、交流失電、交流電壓過高或過低、整流模塊故障、直流輸出電壓過高或過低、過流、故障總信號、負載/電池分斷告警以及過熱告警等。告警信號除在設備上以告警燈方式響應外，還需提供與設備電氣隔離的干接點輸出，接點容量為DC250V/1A，可選擇常開或常閉。配置需求詳見表1。

表1 通信電源設備典型配置及關鍵技術參數表

鑒于110 kV及以下變電站只配置了一套AC/DC或DC/DC電源的站點，應按要求增配一套或多套具備本地監控及遠程監控功能的DC/DC電源模塊，并分別接入變電站一體化電源實現通信電源雙重化配置，使通信設備雙電源供電滿足N-1運行條件。條件允許，處于匯聚站點的變電站可考慮配置-48 V獨立通信直流電源（含蓄電池組），提高通信電源可靠性，確保通信實時業務的可靠傳輸。

2.2 110 kV及以下變電站通信電源系統監控方式分析

隨著科學技術水平的快速發展，電力系統自動化程度大幅度提高，無人值守、調控一體化構想的實施對通信網的穩定、可靠傳輸要求越來越高。通信電源系統是通信網絡的心臟，只有保證通信電源穩定、不間斷供電，通信設備方能可靠運行。

對于變電站中不具備監控模塊的DC/DC電源模塊，相關人員應與原廠家工程師合作，在原DC/DC電源中增加告警監控模塊，并采取干接點采集告警信號的方式將電源緊急故障告警接入自動化監控后臺。

實際工作中干結點采集告警的正確率取決于現場工作人員能否在告警接入前根據設備圖紙及現場倒換實驗得出告警信息，存在告警信息定義與實際告警源不一致的可能，特別是在一些圖紙缺失、已停產在運的通信電源，情況更加嚴重。且干接點方式采集范圍較小，只能采集部分重要告警信息上傳監控，一些可判斷通信電源運行狀態的次要告警難以做到實時上傳，通信電源的整體運行情況監控不足，存在一定的運行風險。

具體實施時，應建設通信電源遠程監控平臺，制定統一的通信電源遠程監控技術標準，規范通信直流電源監控物理接口、通信協議和監控內容，建設通信電源立體集中防控系統，把通信電源的全部監控信息（每一路輸入交流缺相、交流失電、交流電壓過高或過低、整流模塊故障、直流輸出電壓過高或過低、過流、故障總信號、負載/電池分斷告警，過熱告警等）及蓄電池整組在線運行情況上傳至遠程監控平臺，同時采用干接點采集告警的方式將電源緊急告警接至測控裝置，并通過通信網上傳至地調監控，當通信電源遠程監控平臺失效時也能通過干接點采集到通信電源緊急告警，實現N-1監控，解決局通信調度無24小時值班無法及時發現告警的問題，達到變電站通信電源遠程可視、可管與可控目標。

3 結 論

通過分析不滿足《電力二次裝備技術導則》技術規范的110 kV及以下變電站通信電源的配置與遠程監控方式，可明確通信電源的雙重化配置與遠程監控在通信網絡中的重要地位。在此基礎上，筆者提出通信電源配置優化方案與通信電源監控方式，建設通信電源遠程監控平臺，實時監控通信電源及蓄電池組在線運行狀態，實現變電站無人值守與調控一體化要求。