電網(wǎng)變電站通信電源一體化及相關(guān)技術(shù)分析

術(shù)洪廣

（山東五洲熱聯(lián)電氣科技有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

0 引 言

近年來，電網(wǎng)變電站致力于完成系統(tǒng)通信電源的一體化改造工程。采用一體化的通信電源集成布置形式，有益于完善變電站的電網(wǎng)通信終端組成設(shè)備的通信傳輸使用效能，從而有效維護(hù)變電站整體的通信傳輸安全性和穩(wěn)定性。因此，文章主要探討電網(wǎng)變電站實(shí)現(xiàn)通信電源一體化的技術(shù)整改方案，并對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行分析。

1 電網(wǎng)變電站通信電源一體化的實(shí)踐作用

1.1 保障變電站的通信傳輸穩(wěn)定性

在現(xiàn)有的發(fā)送和接收網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)形式下，電網(wǎng)變電站的系統(tǒng)安全可靠程度很難得到顯著的提高。但是，通過構(gòu)建通信電源的變電站一體化結(jié)構(gòu)組成形式，可以克服分散式信號傳輸發(fā)送控制的弊端，從而實(shí)現(xiàn)變電站在整個電網(wǎng)組成范圍內(nèi)的可靠運(yùn)行[1]。采用集成形式的一體化自動監(jiān)控裝置設(shè)備，有助于提高變電站內(nèi)蓄電池組的穩(wěn)定供電能力，從而保障了蓄電池組的實(shí)時(shí)供電安全。這種一體化自動監(jiān)控裝置能夠?qū)崟r(shí)、客觀地監(jiān)測蓄電池組的隱患狀況，并確保站內(nèi)信號發(fā)送的穩(wěn)定性。

1.2 延長變電站的電源使用壽命

采取獨(dú)立建設(shè)和獨(dú)立供電運(yùn)行方式的變電站系統(tǒng)控制電源普遍存在供電使用壽命短的問題，因此現(xiàn)階段變電站電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)維改造工程要側(cè)重延長電源使用期限。如果變電站的工程技術(shù)人員采取一體化的方式重新組裝通信電源，那么蓄電池組的實(shí)時(shí)安全穩(wěn)定性能因素將會獲得更為精確的反饋，確保管理運(yùn)維工作人員能夠全面了解電源的安全使用情況，以實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的電源故障測試與處理。因此，全面延長一體化變電站內(nèi)電源設(shè)備使用期限不能忽視對網(wǎng)絡(luò)通信電源的集成優(yōu)化改造。將直流電源作為變電站的整體供電網(wǎng)絡(luò)自動操作控制核心設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)精確度更高的采集網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)目標(biāo)，方便蓄電池組的一體化運(yùn)維監(jiān)管機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確排查并整改電池設(shè)備故障[2]。

1.3 提升變電站的通信實(shí)施效率

電網(wǎng)變電站實(shí)現(xiàn)全過程可靠安全運(yùn)行的根本保障是通信數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確且可靠，如果站內(nèi)通信信號的系統(tǒng)傳輸效率未能得到優(yōu)化，則不利于通信裝置最大化實(shí)踐效率。采用變電站的電網(wǎng)一體化全新通信電源安裝運(yùn)行模式，可以提高網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)傳輸效率，從而實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)數(shù)據(jù)更大規(guī)模的共享。因此，提升變電站整體電源通信使用效率技術(shù)指標(biāo)須建立在一體化的創(chuàng)新保障基礎(chǔ)上。變電站通信電源一體化的基本組成結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 變電站通信電源一體化的基本組成結(jié)構(gòu)

2 電網(wǎng)變電站通信電源一體化的關(guān)鍵技術(shù)方案

2.1 通信電源的接地系統(tǒng)技術(shù)

接地系統(tǒng)是電網(wǎng)通信電源的基本組成結(jié)構(gòu)之一，同時(shí)具有顯著的通信傳輸安全保障功能。在構(gòu)建接地系統(tǒng)時(shí)，最為關(guān)鍵的技術(shù)優(yōu)化改造途徑是提高系統(tǒng)負(fù)載回路的總體穩(wěn)定程度，以避免在串音的通信設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送過程中產(chǎn)生干擾。變電站網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)端傳輸接收站點(diǎn)應(yīng)采用實(shí)時(shí)性的數(shù)據(jù)采集共享模式，因此要采用合理可行的電網(wǎng)設(shè)計(jì)方案，妥善隔離不接地與接地形式的2 種不同設(shè)備系統(tǒng)。智能化的光纜監(jiān)測中心設(shè)計(jì)為自動監(jiān)測的系統(tǒng)運(yùn)行使用模式，中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)包含系統(tǒng)光源設(shè)備與系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備，使值守人員可以通過智能手機(jī)等終端設(shè)備直接獲取光纜測試信號。光纜監(jiān)測中心的基本模塊應(yīng)包含網(wǎng)橋池、資源維護(hù)管理站、中心數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)服務(wù)器以及系統(tǒng)管理的工作站等，采取遠(yuǎn)程監(jiān)控的技術(shù)設(shè)計(jì)方案來全面監(jiān)管光纜設(shè)備的安全使用風(fēng)險(xiǎn)。

變電站系統(tǒng)的監(jiān)控與管理人員要準(zhǔn)確判斷全過程光纜線路的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，包括預(yù)測光纜線路的絕緣老化、光纜金屬腐蝕、光纜傳輸?shù)牟▌赢惓５葍?nèi)容[3]。例如，一體化布局形式下的直流電（Direct Current，DC）網(wǎng)絡(luò)供電模塊在進(jìn)行全方位的技術(shù)改造實(shí)踐工作中，構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)接地系統(tǒng)一體化數(shù)據(jù)共享傳輸模式須提高變壓器的直流傳輸可靠程度。變電站的工程技術(shù)人員適當(dāng)增設(shè)智能化的對地設(shè)備安全監(jiān)測系統(tǒng)，能夠提前防范模塊被瞬時(shí)高強(qiáng)度電流擊穿的安全風(fēng)險(xiǎn)。一體化的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通信終端需要連接電源，一旦出現(xiàn)負(fù)載短路，就需要立即采取相應(yīng)的處理和改造措施。通信電源一體化的接地系統(tǒng)形式如圖2 所示。

圖2 通信電源一體化的接地系統(tǒng)形式

2.2 電源空氣開關(guān)技術(shù)

在變電站技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展的背景下，電源空氣開關(guān)的設(shè)備安裝技術(shù)和運(yùn)行維護(hù)技術(shù)正經(jīng)歷全面的改造和完善。電網(wǎng)變電站目前普遍采用電源空氣開關(guān)，存在嚴(yán)重的回路跳閘安全風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重時(shí)可能會直接造成系統(tǒng)運(yùn)行過載。因此，從變電站的電網(wǎng)電源安全防護(hù)角度來看，布置并安裝電源空氣開關(guān)的基本目標(biāo)是解決過載跳閘和短路跳閘保護(hù)等問題，以實(shí)現(xiàn)快速隔斷故障電源組件的目的。

變電站電源現(xiàn)有的空氣開關(guān)容易導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行脫扣，因此變電站的技術(shù)研發(fā)人員應(yīng)側(cè)重于提高空氣開關(guān)現(xiàn)有的系統(tǒng)精密程度。對于精密程度較高的電網(wǎng)空氣開關(guān)，如果能夠在大范圍內(nèi)投入使用，應(yīng)能夠有效解決瞬時(shí)系統(tǒng)短路的安全故障，切實(shí)保障變電站整體系統(tǒng)的可靠性。長期運(yùn)行的變電站光纜傳輸設(shè)備很可能出現(xiàn)光纜弧垂改變、絕緣外皮老化、光纜金屬部件嚴(yán)重腐蝕等問題，其根本成因就是缺少光纜系統(tǒng)的規(guī)范施工措施作為支撐，易受突發(fā)自然災(zāi)害的損壞。采用智能化自動預(yù)警技術(shù)將有助于及早判斷光纜設(shè)備的異常風(fēng)險(xiǎn)因素，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了保護(hù)光纜系統(tǒng)設(shè)備完整性的目標(biāo)。在全面監(jiān)測光纜設(shè)備的收光率、光纜絕緣外層的腐蝕程度、光纜傳輸信號的異常因素時(shí)，重要保障機(jī)制是采用反射儀等智能檢測設(shè)備。此外，在情況允許時(shí)，變電站的工程技術(shù)人員可以適當(dāng)考慮增加小規(guī)模的并聯(lián)接入外圍電路設(shè)備，以降低開關(guān)脫扣發(fā)生概率[4]。

2.3 直流供電技術(shù)

目前，變電站電網(wǎng)的直流供電技術(shù)主要采用110 V的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系，對保障通信電源安全具有顯著價(jià)值。但是，當(dāng)前階段普遍采用的變電系統(tǒng)直流供電技術(shù)仍然需要完善。要想構(gòu)建直流供電的網(wǎng)絡(luò)安全保障維護(hù)裝置，必須全面提升系統(tǒng)現(xiàn)有的可靠運(yùn)行程度，并側(cè)重于對二次輸入電源的芯片設(shè)備、散熱設(shè)備和電路板設(shè)備的整體優(yōu)化改造，采取全過程的直流供電安全監(jiān)測模式。例如，采用一體化布置形式的通信電源時(shí)，要考慮斷路器的運(yùn)行脫扣隱患風(fēng)險(xiǎn)，因此要對智能化的饋線設(shè)備進(jìn)行全面的安全運(yùn)行防護(hù)。

采用全過程的系統(tǒng)負(fù)荷設(shè)備回路安全監(jiān)測形式，能夠準(zhǔn)確排查并監(jiān)測直流供電設(shè)備運(yùn)行隱患。在此過程中，變電站的電網(wǎng)安全運(yùn)維檢測工作人員要重點(diǎn)排查設(shè)備短路故障和系統(tǒng)過載運(yùn)行故障，以防過載使用狀態(tài)下系統(tǒng)電壓發(fā)生明顯波動。電網(wǎng)監(jiān)測的信息傳輸與采集系統(tǒng)應(yīng)能生成實(shí)時(shí)性的故障告警預(yù)測數(shù)據(jù)，并采用電力電網(wǎng)的系統(tǒng)故障告警模式，提醒相關(guān)人員及時(shí)進(jìn)行故障排查，以解決故障問題。電力通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的值守管理人員要實(shí)時(shí)排查現(xiàn)有的電網(wǎng)組件設(shè)備傳輸故障，并采取全過程的故障排查和故障告警處理技術(shù)手段，以確保電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，提高電網(wǎng)效益。

在發(fā)送和接收電網(wǎng)系統(tǒng)故障告警信息的過程中，應(yīng)配備智能化的電網(wǎng)信號處理器、脈沖發(fā)生器、方向耦合器及光電探測器等設(shè)備組件。故障告警系統(tǒng)經(jīng)過自動化的數(shù)據(jù)對比顯示，應(yīng)能準(zhǔn)確判斷標(biāo)準(zhǔn)曲線的波動異常狀況，并采取相應(yīng)的電網(wǎng)設(shè)備隱患整改措施。

3 電網(wǎng)變電站通信電源一體化未來發(fā)展趨勢

通信電源是電網(wǎng)變電站的傳輸設(shè)備核心組成部分，網(wǎng)絡(luò)通信電源的裝置設(shè)備安全平穩(wěn)運(yùn)行直接關(guān)系到變電站的通信傳輸綜合效益。目前，國內(nèi)已有較多的工程技術(shù)人員著眼于探索通信電源變電站一體化與集成化改造方案，形成了更為可靠且穩(wěn)定的電源一體化運(yùn)行改造實(shí)踐工作思路。然而，采用一體化的通信網(wǎng)絡(luò)電源智能控制監(jiān)測實(shí)施形式，存在著較為突出的實(shí)踐安全隱患，因此要對一體化的電源裝置優(yōu)化改進(jìn)方案進(jìn)行創(chuàng)新。

在電網(wǎng)通信電源的設(shè)備一體化改造發(fā)展的實(shí)踐中，最為關(guān)鍵的電網(wǎng)優(yōu)化整改思路應(yīng)側(cè)重于全面消除蓄電池的安全隱患。例如：應(yīng)事先監(jiān)測電網(wǎng)系統(tǒng)中的支路運(yùn)行短路風(fēng)險(xiǎn)，避免與之相關(guān)聯(lián)的其他電網(wǎng)設(shè)備發(fā)生頻繁的重啟運(yùn)行故障；布置高壓直流形式的供電安全防范保護(hù)體系，切實(shí)做好變電站電網(wǎng)運(yùn)行全過程中的設(shè)備防雷保護(hù)[5]。

4 結(jié) 論

經(jīng)過分析可知，只有促進(jìn)電網(wǎng)變電站實(shí)現(xiàn)一體化的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備電源合理優(yōu)化改造，才能有效提高變電站的性能。目前，布置通信網(wǎng)絡(luò)電源的一體化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案，重點(diǎn)在于合理采用電網(wǎng)變電站的直流供電技術(shù)、電源空氣開關(guān)的智能控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信電源的接地處理技術(shù)等，從根源上延長變電站的電源使用壽命。因此，電網(wǎng)變電站的工程技術(shù)人員需要全面推進(jìn)通信電源系統(tǒng)的更新改造，以確保變電站通信傳輸?shù)姆€(wěn)定性。