電力系統通信電源新技術及應急預案研究

白金芳

（國網冀北電力有限公司承德供電公司，河北 承德 067000）

0 引 言

通信電源在電力通信系統運行中起著不可替代的作用，為電力通信網設備運行的安全性和穩定性提供充分保障。日益增長的電力需求推動著技術工作者對通信電源新技術的不斷研究與革新，從而進一步提高供電系統的可靠性。文章充分考慮電力系統中通信電源新技術特有的特征、應用與例證研究，并結合實際情況，提出電力網中通信電源系統的專項應急預案。

1 電力系統通信電源新技術概述

80 年代以來，電力系統中應用的通信電源供電方式逐漸由傳統式集中供電轉變為分散式供電。相對于集中供電方式，分散式供電一方面避免集中供電存在的一些弊端，如電源設備體積大，安裝過程復雜煩瑣、產生噪聲、污染周邊環境等問題；另一方面具有投資少、易擴容、可靠性高、蓄電池組免維護以及易實現智能監控管理等優點。然而，分散式供電也存在以下缺點：一是蓄電池組數量和成本較高；二是對交流電源供電可靠性、電源設備的使用性能以及電磁兼容性要求更高；三是要求檢修運維人員有較高的技術水平。

2 電力系統通信電源新技術的特點

2.1 可靠性高

電力系統通信電源新技術的供電可靠性更高，可以增強電力通信系統的穩定性，確保通信業務不中斷。一般來說，通信電源系統能夠同時為電力通信機房中的光傳輸、調度數據網、數據通信網、脈沖編碼調制（Pulse Code Modulation，PCM）以及綜合接入設備（Integrated Access Device，IAD）等不同種類電力通信設備提供電源，保障重要通信業務和電網生產業務的穩定運行。電力系統通信電源新技術能夠降低因電源系統故障導致電力通信設備故障影響業務運行的風險。

2.2 穩定性強

開展電力系統通信電源新技術的研發首先應保證通信電源設備運行的穩定性，電流和電壓過高、過低或變動幅度大都將對通信設備的安全穩定運行產生直接影響，因此電流和電壓需要穩定維持在具體合理范圍內。若通信電源的供電電壓高于設定范圍，則會損壞通信設備內部的電子元器件；若通信電源的供電電壓低于設定范圍，將導致通信設備不能正常運轉[1]。

2.3 小型化和集成化

隨著當今電力通信技術的不斷進步和系統應用需求的不斷提升，電力機房內各種設備數量不斷增多，要求各類通信設備在空間占用度、重量、集成化等方面達到更高水平。當前被推廣使用的電源開關中，同時裝有無功頻率變壓器和集成穩壓器，使得通信電源設備體積上更加小型化。電力通信設備將逐漸朝著功率低、體積小、重量輕以及更加集成化的方向發展。

2.4 頻率高

通信電源裝置逐漸往高頻率的趨勢發展，不僅提高通信電源系統效率，還達到節能減排的目的。基于電力系統通信電源新技術的電力通信供電設備具備更高的頻率，可以達到高頻切換電力通信電源的效果，功率利用率甚至可達90%，有效節約能源[2]。

3 常見的電力系統通信電源新技術

3.1 電源集中組網監控技術

電力系統通信電源新技術能夠實現集中組網監控，既可以有效地監測控制輸出電流、電壓波動范圍，又可以對電力系統進行遠程、實時監測，從而快速排查、處理電力通信電源設備的缺陷與故障，進一步提升電力通信系統中的供電設備可靠性。

3.2 開關整流技術

電力通信設備運行所需的電壓一般為-48 V，中央電力傳輸線路的電壓只有進行降壓處理才能為通信設備供電。開關整流技術能夠通過整流器的變換動作調整電流、修正全部電壓功率因子、采用非線性元件的內部存儲設備切換開關整流器等，確保電力通信電源設備能夠輸出符合設備運行要求的電流，持續為不間斷通信設備供電。

3.3 開關技術

開關技術可以直接控制通信電源設備的運行和停機，在防止電流沖擊對電力系統通信電源設備的運行造成不良影響的同時，對電力系統通信電源設備的正常使用周期起到延長作用。采用新型硅質原材料的開關能夠有效避免電壓對運維人員的身體產生傷害；通過現代信息通信技術，將開關升級為自動、獨立的設備，利用手機客戶端作為控制器進行指令操作，達到遠程控制電力系統通信電源運行和停機的目標。

4 電力系統通信電源新技術的具體應用

4.1 免維護蓄電池

電力通信系統中，早期使用的開口式鉛酸蓄電池充電結束后會出現水分分解和水分蒸發現象，運維人員需及時進行蒸餾水補充，且電池使用壽命短。另外，也會提高企業的維修成本和運維人員的工作量。免維護蓄電池相比早期蓄電池具有良好的封閉性、自放電的發生概率極低、穩定性更高、蓄電池水分蒸發量減少、使用壽命延長以及有效減少運維人員工作量等優勢，越來越廣泛地被應用于電力通信系統[3]。科學、合理化運用免維護蓄電池，能夠有效提升電力通信系統的供電可靠水平。

4.2 高頻開關電源

可控硅相控整流設備是傳統電力通信系統廣泛采用的整流設備，該設備具有占用機房空間大、控壓操作過程復雜、工作效率低等缺點而逐漸被取代。現網運行中主要利用基于電力系統通信電源新技術的高頻整流開關電源，其核心功能是通過內部整流元件將交流電源轉變成可供設備運行的直流電源，具備頻率、功率雙高的優點，為企業的整體經濟效益提高及長遠發展提供保障。目前，變電站通信機房高頻開關電源系統的接線方式如圖1 所示，容量配置要求如表1 所示[4]。表1 中：M為單套高頻開關電源所帶的全部蓄電池組數；I10為單組蓄電池組10 h 的放電電流，I總為通信站的總負載電流。

圖1 高頻開關電源系統的接線方式示意

表1 單套-48 V 高頻開關電源的容量配置要求

4.3 防雷網絡

雷電是常見的能夠沖擊電網安全穩定運行的自然災害，雷電發生期間產生的高電壓嚴重威脅電力通信設備的正常運行和人民的生命財產安全。目前主要的防雷技術包括以下幾種：第一種是對雷擊產生的電流進行分流、引流，將其中部分電流引至別處，從而降低雷擊產生的損害；第二種是人為采取技術措施，有效降低電力通信設備和其他電力設施的雷電感應電壓值；第三種是采取阻塞措施，降低雷電產生的侵入波過電壓值。以上技術的應用，能夠防止電壓浪涌問題，有效提升電網的抵御能力和安全性能。

4.4 無工頻變壓器整流開關

無工頻變壓器整流開關具有功率密度大、頻率高、能效高、噪聲低、體積小、易擴展以及易維護的特點。首先，將交流電接入整流器和濾波器電路，輸出可用直流電；其次，通過逆變將直流電轉化為電流頻率為100 ～500 kHz 的交流電；最后，將交流電通過整流濾波轉化成供通信設備運行的低壓直流電。無工頻變壓器整流開關促進電力通信電源設備工作效率的提升，增強供電系統的穩定性[5]。

5 通信電源系統應急預案

為高效有序處置通信電源系統故障，避免或最大限度地減輕通信電源故障造成的損失，保證通信電源不中斷供電或盡量縮短電源中斷時間。依據國家電網公司現行的相關規程、規定，制定適用于電力系統通信電源突發故障處理的應急預案。

第一，接到事故通知后，現場指揮人員和運維人員應當立即響應，迅速前往事故發生現場，在最短時間內確定事故發生原因，確保恢復設備供電；同時，可通過關掉站內部分輔助設備設施的方法減少電源負載，以盡可能延長重要設備的供電時間，縮短通信業務受影響時間，降低不必要的損失。

第二，在通信站條件允許的情況下，運維人員應確保事故現場以最快速度采用柴油發電機發電、供電，確保在蓄電池供電時間不滿足故障處置進度的情況下，實現隨時隨地發電。

第三，如果交流配電單元的交流接觸器損壞，導致交流部分發生故障，一般先將交流接觸器臨時短路，搶通后再進行具體故障處理。若具備2 組接觸器，則將設備負載臨時切割至另一組正常運轉的接觸器下運行，以保證通信設備及時恢復供電，再處置接觸器缺陷。

第四，如果交流供電和整流輸出部分均正常，但是電壓過低不滿足設備要求，則可將自動電壓調整至首位置，再調整輸出電壓，將其暫時調至自動位置，確保設備的供電不中斷，并盡量短時間內完成故障處理。

第五，如果發生全站直流失壓，且未發現有電壓降低的先兆，運維人員應首先檢查直流輸出熔斷器，若存在損壞問題，則進行熔斷器更換，恢復直流供電[6,7]。

6 結 論

隨著通信技術水平不斷發展提高，電網和電力通信事業得到蓬勃發展，新型電力系統正在加快建設。電力企業必須加大電力系統通信電源新技術的研究與應用力度，做好有效應急預案，全力保障電力通信系統乃至整個電網安全穩定運行的目標得以順利實現。