通信電源系統(tǒng)的安全管理措施

馬 魁，周玉猛，曹亞輝

（中兵通信科技股份有限公司，湖北 武漢 430200）

0 引 言

通信機房的主要運行動力來源于電源系統(tǒng)，如果通信電源系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)問題則會造成安全隱患和威脅，從而影響通信電源系統(tǒng)的正常使用。為了保障通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運行，必須對電源系統(tǒng)制定有效的安全管理措施，以適應(yīng)各種環(huán)境，在任何復(fù)雜的情況下都能保證穩(wěn)定、安全的工作狀態(tài)。因此，必須引入先進(jìn)的通信電源設(shè)備，對電源安全系統(tǒng)進(jìn)行不斷優(yōu)化和改良，有效提升通信電源系統(tǒng)運行效率。

1 通信電源系統(tǒng)的概述

供電必須穩(wěn)定、可靠和安全，要有主備電力供應(yīng)。主用電源通常指兩路或一路市電電源；備用電源分成了2 種類型：一種是長時間備用電源，另一種是短時間備用電源。長期的后備動力來自于柴油機或燃?xì)鉁u輪，一般條件下，通信電力系統(tǒng)對通信裝置的供電進(jìn)行合理的轉(zhuǎn)換與調(diào)整，以保證通信裝置的供電穩(wěn)定性和可靠性。在主電源出現(xiàn)故障或者功率轉(zhuǎn)換及調(diào)整設(shè)備出現(xiàn)故障的情況下，首先通過臨時備用電源（通過存儲裝置直接或通過功率轉(zhuǎn)換裝置）進(jìn)行供電，在電網(wǎng)長期停運的情況下用自備發(fā)電機進(jìn)行供電。建立一套完備的電力系統(tǒng)，提高通信電力系統(tǒng)的可用性，以達(dá)到供電不中斷的目的，確保通信的安全。

通信電源系統(tǒng)包括了整流設(shè)備、直流配電設(shè)備、蓄電池組、直流變換器、機架電源設(shè)備以及相關(guān)的配電線路，其通常由10 kV 高壓雙回路系統(tǒng)、10 kV/380 kV 低壓變配電系統(tǒng)、發(fā)動機供電系統(tǒng)、高頻開關(guān)電源系統(tǒng)（直流整流和配電系統(tǒng)）、不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）、防雷接地系統(tǒng)以及集中監(jiān)視系統(tǒng)等組成。通信電力系統(tǒng)在通信業(yè)中所占比重不大，卻是通信網(wǎng)的重要組成部分之一。

2 通信電源安全管理的重點

通信電源安全管理的重點如下所述。

（1）抓源頭。抓源頭，就是要加強對通信供電系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計、施工等方面的管理。

（2）重過程。注重流程，就是要注重常規(guī)和周期性維修，嚴(yán)格落實每日的維修工作計劃；根據(jù)新設(shè)備、新技術(shù)和新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，重新制定和完善各項規(guī)章制度和維修流程，并嚴(yán)格遵守。

（3）樹意識。樹意識就是要建立起一種安全的觀念，對生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行細(xì)致分析，及時整改，消除隱患；在電力系統(tǒng)的運行維護工作中，要提高員工的安全意識，保證安全生產(chǎn)。

（4）保安全。保安全就是要做好電力系統(tǒng)操作的緊急計劃，進(jìn)行排練，保證其可操作性；在出現(xiàn)故障的情況下，能夠迅速地對其進(jìn)行啟動，適當(dāng)處置，使其迅速地回到正常的工作狀態(tài)。

3 通信電源系統(tǒng)中存在的安全問題

3.1 物理層安全問題

在外力作用下，或因不法之徒偷盜，而對光纖主干造成損害；對電磁波信號進(jìn)行干擾，阻礙了電磁波的正常通信；硬件設(shè)施和通信信道抗災(zāi)難的能力不夠強大，有些通信機房的防雷工作不夠充分，致使通信設(shè)備遭到雷擊；通信機房未嚴(yán)格執(zhí)行進(jìn)出管理制度，未建立健全的自動報警及視頻監(jiān)控系統(tǒng)，未建立嚴(yán)密的防火防盜等。

3.2 網(wǎng)絡(luò)層安全問題

在電力通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中，有許多不同的操作系統(tǒng)，如果這些操作系統(tǒng)中出現(xiàn)各種安全缺陷，或者是系統(tǒng)在設(shè)計中出現(xiàn)各種后門，都會使通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)出現(xiàn)入侵的事件。系統(tǒng)一旦遭受到外來者的入侵，就會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中出現(xiàn)各種安全隱患，會通過某些惡意的攻擊，對電力通信造成威脅，如盜取、篡改信息，還會影響到網(wǎng)絡(luò)的正常運轉(zhuǎn)。

目前，各種電力通信網(wǎng)都會設(shè)計用戶身份驗證的使用方式，最常見的便是口令驗證方法，這種驗證方式不夠強大，存在著安全隱患。在電力通信網(wǎng)絡(luò)中，信息數(shù)據(jù)通常會存儲在數(shù)據(jù)庫或者是操作系統(tǒng)文件中，采用明文的存儲方式，并采用明文的傳輸方式，不具有高安全等級從而導(dǎo)致電力通信網(wǎng)中信息的儲存和傳送產(chǎn)生許多的危險，其安全無法得到保障；在組織網(wǎng)絡(luò)時，對于信息數(shù)據(jù)的安全防護措施沒有重視，對安全保護的認(rèn)識不夠深刻，保護裝置不夠完備，外部環(huán)境對電力通信網(wǎng)絡(luò)的影響很大。

3.3 管理層安全問題

電力通信系統(tǒng)的建設(shè)，主要目標(biāo)就是促進(jìn)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的發(fā)展。該程中沒有建立起統(tǒng)一的安全管理體系，如電網(wǎng)企業(yè)在建設(shè)過程中沒有足夠的網(wǎng)絡(luò)防護安全意識，導(dǎo)致通信系統(tǒng)并沒有建立完整的安全管理條例，也沒有設(shè)計各種層次性的用戶使用權(quán)限，更沒有設(shè)計合適的口令防護措施。

4 通信電源系統(tǒng)的維護和管理

4.1 UPS 主機日常維護

（1）保證UPS 主機的工作環(huán)境整潔，避免粉塵侵入機殼，引起部分線路發(fā)熱，使元件受損。需要注意的是，UPS 必須在干燥、通風(fēng)、清潔的環(huán)境下工作，遠(yuǎn)離熱源和太陽直接照射。

（2）停電時，盡量不要用較大的負(fù)荷來啟動UPS，應(yīng)該首先關(guān)閉一部分負(fù)荷，待 UPS 開啟后才能打開負(fù)荷，不然負(fù)荷的波動會造成 UPS 的瞬時過負(fù)荷。

（3）不間斷電源在選擇電源時，應(yīng)留出合適的裕度，不得過負(fù)荷，且負(fù)荷總量不得超過其額定電源。

4.2 蓄電池組的維護

（1）單節(jié)電池的浮動充電電壓必須設(shè)定為13.5 ～13.8 V，若設(shè)定太高，極易造成電池的損傷，若設(shè)定太低，電池將會出現(xiàn)斷電現(xiàn)象，加速電池的老化。另外，在使用時，要防止電池過放電和大電流快速充電，并且不能將不同容量、不同廠家、不同性能的電池串聯(lián)在一起，以免影響整個蓄電池的性能。

（2）電池使用時，對工作環(huán)境的溫度有很高的要求，通常需要在20 ～25 ℃范圍內(nèi)工作，遠(yuǎn)離熱源，不能接近會發(fā)生電弧的區(qū)域，且應(yīng)保持600 mm 以上，在電池前端留出1 000 mm 以上的空間，便于工作人員進(jìn)行維修，也便于電池內(nèi)部的散熱。

（3）電瓶應(yīng)經(jīng)常檢查和測量，并作好記錄。如果出現(xiàn)了電池電壓異常、物理損傷、電解液泄漏以及溫度異常等情況，就應(yīng)該找到問題所在，并及時更換有問題的電池，在電池的底部要增設(shè)一個托盤，以避免電池泄漏液體而導(dǎo)致短路。

（4）因為不是很頻繁的斷電，所以推薦每半年人工切斷一次 UPS 電源，將 UPS 電源保持在逆變器的工作模式中，避免電解質(zhì)的沉積，從而保持電池的充電和放電性能，提高電池的使用壽命。

4.3 電源系統(tǒng)的管理

（1）將通信供電系統(tǒng)按等級分類進(jìn)行管理；將直流系統(tǒng)和不間斷電源系統(tǒng)歸為一級系統(tǒng)，將交流高、低壓、電機、防雷接地以及動態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)歸為二級系統(tǒng)。要根據(jù)不同層次的分級次序，保證重點局站、重點系統(tǒng)的安全運行，使由電源設(shè)備造成的通信故障最小化和故障的影響范圍最小化。

（2）在通信設(shè)備的供電系統(tǒng)中，要建立一個備用的操作與維修機構(gòu)，并要有一個備用的配置。為確保一臺電力裝置出現(xiàn)故障，另一臺電力裝置可以立即進(jìn)行檢修，方便替換與維護。

（3）為最大限度地減少電力系統(tǒng)的平均維修時間，應(yīng)時常對電力裝置進(jìn)行比較，制訂出對應(yīng)的緊急處理方案，定期開展緊急處理演習(xí)，保證在電力裝置出現(xiàn)問題時，可以迅速處理。

（4）實行中央監(jiān)視和管理，既是技術(shù)發(fā)展的必然，也是現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的要求，能對電力系統(tǒng)進(jìn)行實時、高效的監(jiān)視。該系統(tǒng)可以對各個地區(qū)的電力設(shè)施，如UPS 電源系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)等，進(jìn)行全方位、集中的綜合管理；對各類設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)及運行情況進(jìn)行實時監(jiān)控，對與之相關(guān)的設(shè)備進(jìn)行維護，也可以利用聲音方式、短信等，采用多元化的方法向用戶傳遞報警信號，并將其及時告知維護管理責(zé)任人。

5 提高通信電源系統(tǒng)安全性的措施

通信設(shè)備的正常運行，必須要有穩(wěn)定的電源，即不中斷、無瞬變等，所以對各類電源設(shè)備（包括交直流配電、 UPS 模塊、蓄電池、備用發(fā)電機）以及其他配電設(shè)備都要求十分可靠，有很高的平均無故障工作時間（Mean Time Between Failure，MTBT）指標(biāo)。然而，如何確保通信裝置的可靠性，卻不是一件容易的事情。為增強通信電源系統(tǒng)運行的安全可靠性,具體方法和措施如下[1]。

5.1 高低壓供電系統(tǒng)

在該系統(tǒng)中高壓供電系統(tǒng)的作用是為高壓雙回路供電[2]。高壓電源最好是由多個變電所同時接入，以便在某條變電所發(fā)生故障時，可以在其他變電所接通，以確保裝置的正常運轉(zhuǎn)。電纜鋪設(shè)時，應(yīng)將交流、直流線及信號/數(shù)據(jù)線分別鋪設(shè)，不能捆綁在一塊，從而最大限度地避免電磁干擾和火災(zāi)的發(fā)生。

5.2 UPS 系統(tǒng)

UPS 系統(tǒng)是一類以電網(wǎng)為輸入源，通過對電網(wǎng)進(jìn)行合理的轉(zhuǎn)換與調(diào)整，為重要負(fù)荷提供穩(wěn)定、可靠的交流供電的電力。在軌道交通通信電源系統(tǒng)中，UPS 一般使用的是2 路市電輸入，是一種在線式雙變換工作模式，利用自動轉(zhuǎn)換開關(guān)（Automatic Transfer Switch，ATS）模塊來進(jìn)行市電切換，在切換的過程中 UPS 還可以由蓄電池進(jìn)行供電，以確保負(fù)載供電不中斷。在電網(wǎng)停電的情況下，通過其內(nèi)部的儲能裝置（蓄電池）作為輸入能源，對重要負(fù)載持續(xù)供電[3]。UPS 在工作時要注意空氣流通，以利于散熱。為了保證 UPS 系統(tǒng)的可靠運行，其負(fù)荷應(yīng)控制在60%以上。當(dāng)蓄電池釋放了約80%的電能后，就有可能導(dǎo)致電池的深度放電，從而影響了電池的使用壽命。若蓄電池長時間在浮充，需要對電池進(jìn)行適度的放電，以促進(jìn)電池的激活。人工放電可每個季度進(jìn)行一次，從而延長蓄電池的壽命，防止電池由于過度的自放電而引起損壞，并且 UPS 在放電后要及時充電，以免電池由于深度放電而引起損傷，放電時利用蓄電池內(nèi)阻測試儀對蓄電池進(jìn)行測試。

5.3 發(fā)電機組

由于電池的容量有限制，不可能長期為通信裝置提供電力，因此通信電力系統(tǒng)中還需要配備發(fā)電機。發(fā)電機是把燃油的熱能轉(zhuǎn)換成機械能，然后再由發(fā)電機轉(zhuǎn)換成電能[4]。在使用時，發(fā)電機組和機房要始終保持干凈整潔，有良好的空氣流通，對4 漏（漏油、漏水、漏氣、漏電）進(jìn)行經(jīng)常的檢查，對濾清器進(jìn)行定期的清洗，并及時進(jìn)行更換，還要對各個儀表進(jìn)行檢查，觀察讀數(shù)是否正常。固定機組的啟動電池應(yīng)該是在浮充狀態(tài)下，要定期對啟動電池的狀況進(jìn)行檢查，讓油機室內(nèi)面積充足、進(jìn)出風(fēng)通暢[5]。

5.4 通信電源的安全防護管理

為保證網(wǎng)絡(luò)的安全，必須對通信電源進(jìn)行安全防護管理。一是，加強工作人員的管理，對通信電源系統(tǒng)的管理人員進(jìn)行定期的訓(xùn)練，提高他們的專業(yè)能力和責(zé)任心；二是，加強技術(shù)的管理，通信系統(tǒng)的管理人員，要學(xué)會一些基本的安全防護技術(shù)，運用專業(yè)的技術(shù)對通信電源進(jìn)行安全管理[6]。

6 結(jié) 論

要提高通信電源系統(tǒng)的安全性能，必須引入具有一定安全性和可靠性的通信設(shè)備。維護和管理好通信電源設(shè)備的運行，能有效保障通信電源系統(tǒng)的正常運行。