500 kV變電站48 V通信電源不停電割接方案的研究及其應用

陳月華，劉俊威，黃澤文

（國網福建信通公司，福建 福州 350001）

0 引 言

隨著變電站自動化水平的不斷提高，通信網絡在電力系統中的地位顯得尤為重要。而作為通信系統心臟的通信電源的可靠性關乎電力系統的穩定性。失去通信電源支撐將導致500 kV變電站內通信網絡癱瘓，影響調度數據網、繼電保護以及安控等生產業務，使站點處于調度生產網絡“盲區”，威脅電力系統的穩定性，造成五級電網設備事件。

目前，部分在運500 kV站點投運時間已超15年，存在通信電源設備老化、整流模塊故障頻出以及備品備件已停產等問題，且隨著通信設備的不斷增加，站內現有通信電源系統容量已無法滿足短期新增負荷量的要求，通信電源屏更換需求變得迫切且重要。針對變電站通信電源系統的不停電改造方案，目前國內已有部分不停電通信電源屏更換的研究成果，其中文獻[1]提出一種臨時接入一套應急通信電源的割接改造方案，以實現特高壓配電站通信電源的不停電改造。文獻[2]闡述了通信直流電源系統的維護措施，對直流通信電源運維均有一定的指導意義。

本文針對500 kV變電站現有通信電源運行方式，提出一種新、舊通信電源屏并聯接入負載分配屏的不停電改造方案，并通過實際工程驗證該方案的有效性[3,4]。

1 500 kV變電站通信電源現狀

1.1 現有運行方式

目前，500 kV站點通信電源系統為兩套獨立的高頻開關電源屏，下掛一組或兩組蓄電池。每個高頻開關電源屏接入一面或兩面負載分配屏，每個高頻開關電源屏的兩路交流輸入分別引自站內低壓配電室兩段不同的母線段，并以交叉的方式分別接入兩個高頻開關電源屏。對于雙電源供電的傳輸、調度交換以及數據網等通信設備，其兩路直流電源分別引自不同高頻開關電源屏下掛的兩面負載分配屏，而對于單電源供電的保護2M接口裝置電源只能從其中一面分配屏引出，同一條線路的兩套主保護的接口裝置電源嚴禁接入同一套通信電源系統，其原理如圖1所示。

圖1 變電站通信電源原理

1.2 面臨的問題

現在運行方式所面臨的問題主要有以下兩點，一是高頻開關電源屏容量無法滿足短期內負荷增長的需求，二是通信設備老化，備品備件已停產，無法滿足部件更換需求。

2 不停電割接方案

針對500 kV現有通信電源運行方式，本文提出一種新、舊通信電源并聯接入負載分配屏的直流電源不停電的通信電源屏割接方案，其具體實施步驟如圖2所示。本文以一個高頻開關電源屏下掛兩組蓄電池、下接兩面負載分配屏為原型，其他接線方式可參照執行。

圖2 通信電源屏割接流程

檢修前應對施工現場進行勘察，查驗現場作業條件，確認現場條件是否滿足施工方案的實施，通信電源接線方式是否與實際原理圖一致，并進行相關工器具的準備等。將新的兩個通信電源屏安裝在通信機房的空屏位處，并在對應的空開和線纜處粘貼對應的標簽。布放新立高頻開關電源屏至負載分配屏的正、負極直流線纜，并貼上對應的標簽。

將舊直流電源屏I的交流輸入II及#2蓄電池組割接至新立的I號通信電源屏，隨后在低壓配電室側斷開舊直流電源屏I交流輸入II的空開，并在通信機房內將該交流輸入II接入新立的I號通信電源屏。接著拔出舊直流電源屏I與#1蓄電池組的熔絲，將#1蓄電池組對應的直流線纜接入新立I號通信電源屏。

對新立的I號通信電源屏進行參數調試，調整該屏整流輸出電壓值至正常范圍，然后將該通信電源屏至負載分配屏I和負載分配屏II的兩條直流線纜分別接入分配屏，并合上熔絲。查看該通信電源屏的各項電流參數是否正常，通過調高新立I號通信電源屏的浮充電壓或降低舊直流電源屏I的浮充電壓，將負載分配屏I和負載分配屏II的負載電流轉移至新立I號通信電源屏。將舊直流電源屏I的交流輸入II和#2蓄電池組改接至新立的I號通信電源屏，拔出舊直流電源屏I至負載分配屏I和負載分配屏II的熔絲，并拆除對應直流線纜的連接。此外，對新立I號通信電源屏進行監控數據調試和參數設置等，隨后將舊直流電源屏II的兩路交流輸入、兩組蓄電池及負載分配屏Ⅲ以及負載分配屏Ⅳ接入新立II號直流電源屏，更新標簽標識。

割接前電源屏運行狀態如圖3所示。

圖3 割接前電源屏運行狀態

割接過程中電源屏運行狀態如圖4所示。

圖4 割接過程中電源屏運行狀態

割接后電源屏運行狀態如圖5所示。

圖5 割接后電源屏運行狀態

從上圖3～圖5可以看出，通信電源割接過程中逐步利用新立的通信電源屏替代舊的通信電源屏，在保證安全割接的前提下滿足了站內直流負載設備穩定不間斷供電的要求，較好地把割接過程中對生產業務的影響降到最低。

3 割接方案在500 kV寧德變電站的應用

3.1 500 kV寧德變電站通信電源的基本情況

500 kV寧德變兩套中恒通信電源投運于2005年，每套電源屏整流容量為300 A，兩套中恒電源屏各下掛兩組容量為500 Ah的理士通信蓄電池。每套中恒電源屏下掛兩面負載分配屏，其中通信用負載分配屏位于一樓通信機房，保護用負載分配屏位于二樓繼保小室內，分別為通信用分配屏和保護用分配屏，其接線原理如圖6所示。目前，站內直流總負載為210 A，根據Q/GDW 11442—2020《通信電源技術、驗收及運行維護規程》中承載省際及以上骨干通信網業務或220 kV及以上繼電保護、安控業務的通信站，容量應在模塊數量為N的情況下大于本套高頻開關電源蓄電池組容量的20%與通信機房總負載電流之和的要求，現有通信電源屏容量已不滿足要求，急需對通信電源屏進行更換[5]。因站內保護接口裝置為直流單電源供電，所以保護用負載分配屏停電將導致站內約20套保護接口裝置斷電，影響保護業務正常運行，威脅電力系統的穩定性和可靠性，因此本次通信電源割接檢修應采用直流不停電方式進行。

圖6 寧德變通信直流電源系統接線圖

3.2 割接實際操作注意事項

本次電源屏改造完全采用本文提出的通信電源割接改造方法，包括新立通信電源屏的安裝、直流線纜的布放以及兩套通信電源屏的割接，總工期共用了4天時間，檢修過程順利，設備供電未受到影響，未影響任何在運直流負載業務。

主要危險點及防范措施如下。一是接線過程中正負極短路，造成設備空開跳閘，影響負載供電。在將新布放的直流線纜接入負載分配屏負極銅牌時，若操作不當容易導致短路現象的發生，造成空開跳閘，影響直流供電負載。檢修前，應對工器具做好絕緣包扎，施工過程中應加強監護工作。二是拆接交流線纜時，低壓配電室側空開斷錯，導致觸電。在低壓配電室側斷開通信電源屏交流輸入所對應的交流輸入空開后，若在通信機房拆錯交流線纜，則可能導致施工人員觸電。在低壓配電室斷開通信電源屏交流輸入空開后，應用萬用表在對側拆除的線纜測試電壓值，只有檢測電壓值為零后方可進行交流線纜割接工作。三是正負極線纜接反，造成電源系統故障。在進行通信電源并聯接入負載分配屏時，若正負極接反，則將造成起火現象，導致直流電源系統故障，影響在用生產業務的正常運行。在直流線纜接入電源系統前宜貼好標簽，并在線纜接入電源系統前，應用萬用表確認接入兩端極性及電壓一致。

3.3 施工前期準備工作

此次施工前的準備工作包括如下方面。一是驗證現場接線方式與運行資料一致。由于寧德變站點投運時間較長，且保護小室在主控樓2樓，通信機房在1樓，豎井內線纜較多，無法通過摸線的方式進一步確認現有接線方式。為避免因資料錯誤導致設備停電，檢修前應做進一步驗證，可將其中一通信電源屏浮充電壓調低，測試資料與其連接的保護分配屏是否電壓降低，另一保護分配屏是否電壓保持不變來確認。二是驗證蓄電池組工作正常。檢修前應確認蓄電池組是否工作正常，可通過調低通信電源屏的浮充電壓，查看蓄電池組是否可正常放電。另外，恢復通信電源屏供電電壓后查看蓄電池組是否可正常充電，避免因蓄電池組故障導致設備失去后備電源。

4 結 論

本文通過提出一種新立通信電源屏與舊通信電源屏并聯接入分配屏的不停電通信電源屏割接方案，并將該方案應用于500 kV寧德變通信電源屏割接檢修中，在隨后的500 kV莆田變、500 kV福州變的通信電源屏割接檢修中也進行了運用。實踐證明，采用該方案在割接過程中不影響站內直流負載設備供電，對電網生產業務無影響，而且對其他變電站通信電源技改項目實施工作具有一定的借鑒性。