通信電源系統現狀與改進思路

賈同威，蒲華東，李 波，馮振海

（雅礱江流域水電開發有限公司，四川 成都 610051）

0 引 言

通信電源系統在電站是一個特別容易被忽視，但又十分重要的單元。其作為整個通信網絡的“心臟”部位，一旦出現故障，就可能會造成通信業務中斷或紊亂，甚至導致整個通信系統癱瘓。因此，合理的系統設計和科學的維護方式對通信電源系統的正常運行起著至關重要的作用。

1 通信電源系統現狀

通信電源系統主要為光傳輸設備、保護通信接口裝置以及交換機等重要通信設備提供48 V不間斷直流電。其日常維護工作主要包括蓄電池單體電壓檢測、蓄電池核容試驗以及交流電源切換試驗等。工作主要風險點在于蓄電池短路、人身觸電以及直流負荷失電等。

1.1 運行現狀

通信電源系統多采用交流不間斷的供電方式，主要由交流配電系統、整流系統以及直流配電系統等組成。實際檢修維護中，受諸多因素影響可能會威脅通信電源系統的正常運行。此外，通信電源系統多采用雙電源供電方式。當兩組進線交流電源同時停電，且一組蓄電池供電不足時，需通過手動操作將母聯開關合閘來保障兩段母線上負荷的正常運行。但可能會因操作不及時或在極端條件下發生負載接地短路故障而導致事故擴大。

通信電源蓄電池組大多采用閥控式鉛酸蓄電池。該類型蓄電池具有體積小、重量輕以及維護量小等特點。若不根據其工作特點進行科學有效地維護，很容易大幅度縮短蓄電池壽命，并且使性能下降。閥控式鉛酸蓄電池的使用壽命和容量受環境溫度影響很大，因此安裝位置的環境監測尤為重要。部分安裝用戶采用傳統蓄電池監控模塊，無法遠程監測蓄電池的環境溫度和單體電壓，無法做到實時報警，從而增加了蓄電池單體電壓測試等日常維護工作的難度。

1.2 維護現狀

傳統的蓄電池核容試驗靠人工接線，蓄電池組與系統隔離后，需人為將每節蓄電池用試驗線接入充放電測試儀后，再手動設置試驗參數進行測試。其最大的風險在于將蓄電池組與系統隔離或接線時由蓄電池短路引起的觸電、灼傷甚至燃燒爆炸等不安全事故。

蓄電池進行一次核容試驗用時約20個小時，其長時間的脫載運行，嚴重威脅了通信電源系統運行的穩定性。某電站通信電源采用雙電源系統，如圖1所示。通信電源蓄電池進行核容試驗時，蓄電池處于脫載狀態。期間由于交流進線中上級進線的倒閘操作會導致一路交流瞬時失電，同時通信電源系統不能實現無擾切換，因此交流瞬時失電時I段直流母線也瞬間失電，導致該段單電源負載瞬時失電。事件說明，在蓄電池脫載試驗期間不可避免會出現交流進線故障或下上級電源倒閘操作等緊急情況，導致直流負載失電。因此，從根本上避免客觀因素誘發的直流負載失電事件，需要從系統原理結構本身出發，嘗試在系統中應用聯絡開關。

圖1 雙電源系統結構簡圖

2 改進思路

2.1 自動聯絡

面對上述問題，蓄電池組脫載后合上母聯開關，可避免通信電源交流進線故障和上級電源切換引起的事故，但無法避免極端情況下所帶來的災難性后果，如負載短路等。因此，可考慮在線監測交流進線電壓和直流母線電壓的方式，設計母聯開關自動聯絡。母聯開關自動投入系統如圖2所示，主要由電壓檢測模塊、母聯開關控制模塊以及負載短路保護模塊3部分組成，以此來檢測電源輸出電壓和控制母聯開關的分合[1]。當系統檢測到電源輸出電壓降低到設定的欠壓定值時，觸發單元模塊使接點閉合，接通母聯開關回路。當系統檢測到電源輸出電壓恢復時，觸發單元模塊使接點斷開，斷開母聯開關回路。通過負載短路模塊檢測判斷是否存在短路，防止故障時自動投入聯絡開關，導致事故擴大。

圖2 母聯自動投入雙電源系統結構簡圖

母聯開關自動聯絡的實現，避免了蓄電池核容試驗過程中意外因素導致的直流負載失電，可以保障除負載短路情況下，雙套通信電源系統負載供電的可靠性。

2.2 智能巡檢

隨著電力系統的智能化發展，常規的人工巡檢已無法滿足發展的需求，電站無人值班工作模式必然成為一種趨勢。智能巡檢的實現，可解決人工巡檢所面臨的巡檢效率低和巡檢范圍局限等問題，并能實時監測通信電源的運行狀況。通信電源系統智能巡檢離不開監控系統的完善，需要將系統的多種模擬量和開關量等信息送至監控系統。通信電源智能巡檢系統拓撲如圖3所示。

圖3 通信電源智能巡檢系統拓撲圖

通過完善蓄電池監控模塊采集量信息，利用溫濕度傳感器監測蓄電池溫度，實時反映蓄電池運行狀況，還可降低蓄電池日常檢查和溫度測試等維護成本。同時，通過蓄電池監控模塊采集蓄電池的單體電壓、交流進線電壓、負載開關輔助接點以及整流模塊等信息量，根據現場需求設置不同告警閥值送入監控系統，可減少傳統僅送監控單一告警信號給運行和維護人員去處理問題的難度。智能巡檢系統的搭建，可以通過狀態檢測，實現各元器件的長周期輪換管理[2]。

2.3 遠程在線充放電

通信電源作為電站通信系統不可缺少的單元，科學有效的運維和管理方式是電站無人值班運行模式的必要條件。蓄電池遠程在線充放電的實現，可更安全高效地保障日常蓄電池核容工作的開展。當然，蓄電池遠程充放電功能實現的基礎在于監控系統模塊的完善。利用智能負載和開關來實現蓄電池組的在線充放電工作，原理結構如圖4。正常情況下，開關1、2、4以及5處于閉合狀態，開關3和6處于斷開狀態。蓄電池遠程放電時，先斷開1，后斷開2，最后合上3，按照設置好的放電參數進行試驗?；謴蜁r先斷開3，之后恢復2和1[3]。

圖4 蓄電池遠程充放電系統原理圖

充放電試驗過程中，蓄電池的單體電壓、內阻、容量以及充放電的電流和電壓等參數，通過模擬用戶顯示屏供運維人員實時監測，便于實時掌握蓄電池的狀況。試驗結束后，系統自動將試驗數據上傳至終端數據庫進行數據對比和查詢。

3 結 論

通信電源系統日常維護是保證通信網絡暢通的必要條件，科學有效的維護方法需要在日常工作中不斷探究與思索。本文提出了通信電源系統自動聯絡、智能巡檢以及遠程在線充放電3種功能方式的實現，可以顯著提高通信電源系統日常維護的效率和質量，降低維護成本，保障通信網絡的運行更加安全穩定。