通信電源技術在電網系統優化中的應用

胡國軍

（滁州市智宏工程咨詢有限責任公司，安徽 滁州 239000）

1 電力通信電源技術的簡介

電力通信電源技術主要分為直流供電系統和接地保護兩個部分，不同部分之間有效配合為電力通信設備提供了良好的能源供應。考慮到電力系統中存在數量眾多的電力通信設備，同時也對通信電源供電提出了更高的要求，只有不斷提高通信電源技術水平，才能夠保證通訊設備供電的穩定性，為此需深入研究電力通信電源技術。

2 電力通信電源技術的應用

2.1 高頻開關電源提升電源頻率

采用高頻開關電源作為電力通信電源，是由于高頻率的供電能夠最大限度地減少電能的消耗。高頻開關電源的作用在于先實現電源的交直轉化，再將其換成一種高頻交流電，最后，將其轉變成穩定性更強的直流電。在高頻開關電源的作用下，輸出的直流電整體穩定性更強，能為通信設備的長期平穩運行提供良好保障，同時也是減少設備故障的有效方法。高頻開關電源在實踐當中的運用，使整體的供電效率更高，而且該電源體積較小，更加符合小型化趨勢。

2.2 集成式的電力通信電源

集成式一體化電源實現了不同模塊之間的集成，為自動化設備與各種通信設備提供穩定電力來源，同時還可完成整流模塊的電源整流，根據使用需求轉化為不同電壓的直流電，以此來滿足通信設備和蓄電池的供電需求。電網運行過程中如出現故障，集成于其內部的蓄電池即可第一時間進行供電，滿足通訊設備的運行需求。從工作原理的角度來看，電網交流電作為一體化電源的輸入電源，通過整流后可將其轉化為直流電，經過交直轉化模塊、逆變模塊分別輸出48V的穩壓直流電源和220V 高頻交流電[1]。

2.3 對內部蓄電池組的改進

蓄電池集成于電源中的作用，就是在必要時發揮備用供電功能，供電過程一旦出現故障，便會影響通信設備的正常運行，而蓄電池則能夠彌補這一缺陷。通過對現有各種電力通信電源產品的分析，使用范圍最廣的是一種開口型蓄電池，但該蓄電池在實踐當中的運用容易造成內部水分流失，為避免蓄電能力受其影響，需及時補充蒸餾水；電池老化會產生氫氧，反而會陷入電池內部的稀硫酸，不僅會造成環境污染問題，同時也讓工作人員的工作量大大增加。所以需要對現有蓄電池組加以改進，目前采用了鉛酸蓄電池，該種電池具有密封性好的特點，正負極包裹后能夠有效避免內部水分蒸發，維護次數大大減少，及時反復使用也能具備良好的密封性，不會因為稀硫酸泄漏而污染環境，所以免維護蓄電池在現階段有著廣泛的運用。

3 實例分析

3.1 工程概況

某項目為500kV 變電站的站點，目前采用電力空間通信方式，負責整個安徽省的電力網數據調度傳輸等業務。文章聚焦于實例變電站的通信電源系統，從實踐角度對項目改造情況進行詳細分析，指出變通電源系統當中的安全隱患，同時結合相關規定要求，對其電源系統進行改進，讓通信設備能夠獲得良好的穩定電源。首先需對現有電源系統內部的連接結構，及其中設備負載的具體供電要求進行詳細分析，制定相對應的改造實施方案，同時逐一對機房內設置的各種-48V通信設備負載進行切割，完成通信電源系統的整體改造目標。

3.2 存在問題分析

500kV 變電站現包括兩組蓄電池、兩套通信高頻音開關電源、一套直流分配屏，2007 年正式投入運行。考慮到項目投入運行時間較長，而且站內其他設備也有接入需求，但是設置中僅有兩個空開，容量均為100A，采用兩條線纜并聯方式提供交流輸入，但是容量、線徑大小并不符合待載需求[2]。隨著現代電力設備的不斷完善，想要保障電網的通信穩定性，必須做好整體項目的升級改造，通過對現有資料的梳理，改造前期的問題如下：第一，項目中存在的高頻開關電源數量為兩套，投入運行時間長，散熱性能逐步變差，導致整流模塊發熱高，故障發生頻率高。第二，現有整流模塊槽架數量為10 個，因后期可能需要新增多種設備，擴容難度比較大，換言之，就是難以增加更多的整流模塊。第三，直流分配屏Ⅰ段上的同時雙母線當中，可用來空開的直流母排數量僅一個，而在直流分配屏Ⅱ段當中，可用于空開的直流母排數量直接為0。第四，蓄電池已經經過了較長時間的使用，導致工作性能逐步下降。為了更好地了解項目改造前各通信設備的具體負載分配狀態，表1 對其進行了展示。

表1 分配屏Ⅰ、Ⅱ段直流母排改造前的具體負載情況

3.3 系統改造方案及其配置計算

3.3.1 總體改造方案

通過前文變通信電源系統運行情況分析，可知系統運行當中存在客觀性的問題，想要促進電力設備的穩定運行，必須做好系統性的改造，經過綜合分析之后提出將兩套原高頻開關電源屏、兩組原蓄電池，以及一套原直流分配屏全部退出，并增設新的高頻開關電源屏、蓄電池與直流分配屏各兩組，確保機房內的各種通信設備，絕對不會因為切割而導致負載面臨中斷供電問題。為實現雙電源供電，變單電源供電設備中設有電源分配單元（PDU，Power Distribution Unit）。“二進一出”型意味著改造后，會有兩路輸入單元存在，切割過程中，可使單電源設備保持正常供電，同時也能夠實現新電源系統投運的平滑過渡。

3.3.2 系統配置計算

電源改造方案實施后，整個通信設備系統的總負載電流大小（100A）并未發生任何變化。為了保證新增的兩道高頻開關電源設備均可穩定運行，同時需要考慮遠期擴容問題，需要預留一定的系統容量，經過綜合分析后，將系統冗余系數γ 設置為20%，則遠期負載電流為：

查閱國家通信行業通用設計標準，確定計算鉛酸蓄電池組容量時可采用的公式為：

根據上述公式，C、K、I、T、η 分別代表蓄電池組總容量、安全系數、負載電流、蓄電池放電小時數和蓄電池放電容量系數，為了解其取值，表2 對其進行了展示。經過各項數值的計算，本次項目中將配置六個整流模塊數量，而且項目后期會存在擴容問題，所以為了確保增設的新高頻開關電源能滿足整體的容量需求，需要額外增設整流模塊四個。

3.4 不停電改造方案的實施

3.4.1 準備事項

（1）項目實施前，需要做好前期的準備工作，通過連接端子等確認電氣連接結構準確無誤，讓現場電源接線保持與連接圖要求完全一致。（2）施工現場需計算通信機房內各直流-48V 設備的負載輸入端情況，并進行分析，以確定是否采用雙電源供電，即使設備負載失去一路電流電，依舊能夠滿足系統的整體運行。（3）完成設備負載分類，重點關注上部承載的光路和相關保護業務，并完成通信檢修票的填報，等到保護通道停運之后方可進行改造。（4）現場改造需要進行整體規劃，重點關注線纜的敷設長度，以及具體敷設路徑等，以確保改造后的通信電源系統足以與運行穩定性要求相符。

3.4.2 系統改造的具體實施步驟

施工前期需要做好準備工作，明確施工區域，懸掛安全標識等；準備增設兩臺新的高頻開關電源屏，并對其進行固定安裝，在此過程需按照順序要求擺放蓄電池，采用萬用表進行測試，經過測試確認無誤后，再將蓄電池組各節之間以電纜連接起來；敷設連接線纜。實現新增高頻開關電源屏Ⅰ、Ⅱ至交直流室交流配電屏之間的連接，同時打印各項標識，并對其進行粘貼；根據原有通信電源系統連接結構，對增設的兩臺新高頻開關電源屏展開安裝，準備兩根線纜，將其并接，并借助備用63A 空開（位于3 號交流配電柜）做好家電測試，經測試確認無誤后，方可開展充放電試驗；先拆除增設的第1 組新蓄電池，完成線纜連接并將其裝入屏柜，對增設的第2 組新蓄電池組則要求做充放電試驗；將增設的新高頻開關電源屏Ⅰ與增設的新蓄電池組當中第1 組重新以線纜做一次連接，并完成整體的部分工作；將舊有高頻開關電源屏Ⅱ斷開，再把增設的新高頻開關電源屏Ⅰ上面的備用63A 交流空開線纜交接至舊有高頻開關電源屏Ⅱ上面的100A 交流空開位置，接下來即可對舊有高頻開關電源屏Ⅱ、舊有蓄電池組當中的第2 組屏及相應線纜作拆除處理；根據上述操作將舊有高頻開關電源屏Ⅰ自100A 交流空開（即交流配電1 號柜當中的第5 路）斷開，并將舊有高頻開關電源屏Ⅰ與舊有蓄電池組第1 組屏及相應線纜拆除；安裝固定直流分配屏Ⅰ、Ⅱ，完成家電調試以及線纜部分工作[3]。

3.4.3 通信-48V 設備負載的不停電割接

變通信機房涉及大量的通信設備設施，在不停電狀態下對負載進行切割，必然要面臨較大風險，為了實現風險管控，必須做好前期的準備工作，制定具有可操作性的施工方案。（1）國網華為Optix-OSN6800 大容量光傳輸設備（OTN，Optical-Transport-Network）的處理方案是，將第一路電源切割下來后，接入增設的新直流分配屏Ⅰ當中的空開處，檢查無誤后再進行連接，在運行過程中進行電源電壓檢測，告警消除后恢復設備運行，隨后將第二路電源切割下來后，接入增設的新直流分配屏Ⅱ當中的空開處，再次進行上述檢查操作，使設備穩定運行。（2）處理華東網愛立信2.5GOMS1684-SDH設備與華東網愛立信10G-OMS3240設備（SDH，Synchronous Digital Hierarchy）時，需要先將OMS1684設備上保護2M 設備（PCM，Pulse Code Modulation），還有保護接口裝置（MUX，Multiplexing）停用后，再逐路切割下來，分別接入增設的新直流配電屏Ⅰ、Ⅱ當中的空開處，經過檢查確認無誤后，方可投入運行，做好電源電壓的檢查工作，確保設備及保護通道無告警。（3）雙電源供電設備的處理時，依次對各設備負載上面的第一路電源進行切割，并接入增設的新直流分配屏Ⅰ當中的空開處，電源電纜檢查無誤后需投入運行，確認負載正常便依次割接，再次進行檢查[4]。

4 結論

電力智能通信電源技術能夠為電網運行期間的安全性與穩定性提供可靠保障，具有時代發展的必然性。本文圍繞著電力智能通信電源技術的應用，根據工程實踐情況對電源技術進行詳細分析，加強設備管理，根據工程需求實現系統優化，營造安全穩定的電源系統運行環境，以此使整個電力系統的長期穩定運行更具保障性。