通信直流雙電源系統安裝母聯開關的必要性及應用分析

梁昌奇

（南方電網超高壓輸電公司天生橋局，貴州 興義 562400）

0 引 言

目前，在南方電網通信系統主要廠站、調度機構，配置的直流雙電源系統之間存在有母聯開關和無母聯開關兩種模式。本文結合日常運維主要風險點進行分析，從提高通信電源系統運行健康水平、保障通信設備穩定供電、降低人員作業風險方面出發，提出通信直流雙電源系統安裝母聯開關的必要性，及其在運維工作中的常規應用。

1 通信直流電源系統組成

通信直流電源系統主要由高頻開關電源、蓄電池組、直流配電單元及電源監控單元等設備組成，為通信設備提供-48 V直流電源。

高頻開關電源的主要功能是將交流電源變換為高品質的直流電源，一套高頻開關電源一般由多個充電模塊并聯運行，單個充電模塊故障不影響其他模塊的工作。

蓄電池組是并聯于高頻開關電源輸出母線，平時由高頻開關電源以浮充工作方式和均充工作方式保證蓄電池組滿容量運行；當市電交流電源中斷時，由蓄電池組單獨為通信設備供電。

直流配電單元是將直流母線電源接入多個分路開關，為通信電源屏或設備提供相應電流容量的電源。

電源監控單元是高頻開關電源及其成套裝置的監控、測量、信號和管理系統的核心部分，其根據直流電源系統運行狀態綜合分析各種數據和信息，對整個系統實施控制和管理。

2 通信電源系統與通信設備運維主要風險分析

2.1 直流通信電源監控單元運行風險分析

電源監控單元集測量、監控及故障管理等功能一體，通過對通信電源系統交流電壓、直流電壓直流母線輸出電壓/電流、蓄電池組電壓/電流、蓄電池充/放電電流及各個高頻電源模塊輸出電流等主要數據進行測量，結合程序設置需求進行相應的控制管理，故障時及時上報告警[1]。

監控單元由許多電子器件和運算電路構成，在實際運用中，由于電子器件和運算電路的質量和老化問題，出現采樣計算或控制輸出異常隱患后，存在日常維護中難以發現的風險。例如，蓄電池組欠壓保護功能異常，交流斷電后直流單獨供電，電壓下降初期提前斷電保護，發生負載斷供事件，或超過設定值不斷電，導致蓄電池組深度放電損壞以及負載超低電壓供電損壞；或者是母線電壓高/低壓告警、母線輸出熔絲告警功能不正常，在實際發生故障后不能上報告警信號，延誤搶修等。

為確保監控單元對通信電源系統測量、控制及告警功能的準確可靠，提前發現存在的隱患，采用退出單套電源系統進行監控單元全功能試驗非常必要。

2.2 直流通信電源蓄電池組運行風險分析

蓄電池組作為交流市電停電時為通信設備提供穩定的后備電源，其額定容量按照規定配置。在實際運行中，因制造原因、硫化及失水等導致蓄電池組容量嚴重下降后，由于未能及時發現隱患，在發生交流系統供電異常時，蓄電池組獨立供電將變得不可靠。在南方電網通信系統專業，近年來就存在幾起因蓄電池容量不足導致通信設備停運的情況。

運行中的蓄電池組實際容量至關重要，為準確掌握蓄電池容量情況，提前發現蓄電池容量不足隱患，常用測量蓄電池內阻（電導）分析預判和放電核容驗證；但通過蓄電池內阻（電導）分析往往僅能對容量不足40%以下的蓄電池組進行識別，不足以對40%以上蓄電池容量進行客觀的反映，蓄電池準確的容量只能通過全核對性放電試驗核實。

由于通信電源系統運行方式的不同，所以放電核容通常有50%容量核實和全容量核實兩種。50%容量核實主要通過蓄電池電壓下降趨勢對總體容量進行預判，由經驗可知，蓄電池放電過程中蓄電池電壓趨勢存在突變性，50%容量核實正常僅能說明蓄電池容量高于50%。因此，要準確掌握蓄電池實際容量，唯有對蓄電池進行全容量放電核實，將蓄電池組退出運行系統單獨放電變得非常必要。

2.3 通信設備電源模塊配置及供電分析

通信設備配置兩個電源模塊部分（1+1熱備用）時，分由2路獨立的通信電源進行供電；僅配置一個電源模塊部分時，根據業務配置由相應的單路通信電源供電。

通信設備在電源開啟或關閉期間，由于電流變化沖擊最易發生故障，特別是運行年限較長的通信設備，常常會發生關斷設備電源模塊供電后，電源模塊即發生故障無法啟動的情況；因此在對通信電源系統運維或檢修時應采取措施，避免通信設備電源模塊斷電導致電源模塊發生故障的風險。

3 通信直流雙電源系統母聯開關的必要性

（1）通信直流供電系統雙重化配置（見圖1）與安裝母聯開關通信直流供電系統雙重化配置（見圖2）對比分析。

為保證在定檢工作中對電源系統監控單元全功能試驗和蓄電池組全容量核對性放電，全面掌握電源系統主要部件運行工況，對存在的隱患及時采取控制措施，確保供電的安全、穩定，須將其中某套待檢通信電源系統高頻開關電源與蓄電池組退出運行。

圖1運行分析，在退出第1套通信電源系統高頻開關電源1與蓄電池組1定檢時，其直流配電柜1所供負載電源模塊也將斷電；具備雙電源輸入的通信設備理論上由電源模塊2供電保持正常，然而實際工作中，運行年久的通信設備因單電源模塊帶負載能力變差，單模塊帶負荷存在設備停運的風險，同時在工作中因停電、復電操作導致通信設備電源模塊受沖擊而發生故障的情況比較常見；僅由單電源輸入的通信設備負載將在定檢期間發生中斷的情況，且其電源模塊同樣存在受停電、復電操作沖擊損害的可能。

圖2運行分析，在退出第1套通信電源系統高頻開關電源1與蓄電池組1定檢時，可先將母聯開關合上，直流配電屏1和直流配電屏2由第2套通信電源供電，避免了通信設備電源模塊受沖擊損壞及停運的風險，又能保證通信電源系統監控單元全功能試驗和蓄電池組全容量核對性放電試驗的順利開展。

（2）帶母聯開關通信直流供電系統雙重化配置（見圖2）在檢修中的應用

通信電源系統高頻開關電源屏內電子器件集中，運行中電子元件及模塊發生異常故障的比例較大，如監控單元故障、直流模塊故障、交流切換故障及采集元件損壞等。在圖2配置下，我們可以通過臨時合上母聯開關，退出故障高頻開關電源，在不影響通信設備運行狀況的情況下，避免了帶電檢修導致短路造成設備損壞和人員受傷風險。

圖1 通信直流供電系統雙重化配置

圖2 安裝母聯開關通信直流供電系統雙重化配置

4 結 論

本文作者結合長期的實踐應用對比，從保障通信設備供電的穩定、實現通信電源系統全功能試驗的重要性及提高工作人員檢修安全性等方面出發，認為在通信直流供電系統雙重化配置的基礎上加裝母聯開關具有必要性，建議推廣使用并用在規程中增加相應內容。