青銅峽水電站通信電源管理與維護

孫 政

（黃河電力檢修工程有限公司寧電檢修分公司，寧夏 青銅峽751601）

通信電源是電力通信網(wǎng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)備，其維護工作是通信網(wǎng)維護的重要組成部分，是保障通信暢通的基本要素之一。從事電力通信的工作人員要重視通信電源的定期管理與維護工作，使其具備良好的運行環(huán)境和運行狀態(tài)，保障電源設(shè)備穩(wěn)定、可靠地運行和優(yōu)質(zhì)供電，確保為電力生產(chǎn)、管理和運營等提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

1 電力通信電源的組成

電力通信電源系統(tǒng)包括五個基本組成部分，分別是交流配電單元、直流配電單元、整流模塊、監(jiān)控單元、閥控式蓄電池組。

1.1 交流配電單元的主要功能

（1）測量雙路三相交流電壓有效值，測量在線工作回路的交流電流有效值；

（2）檢測2個交流接觸器工作狀態(tài)（即檢測主備用交流電源工作狀態(tài)）；

（3）根據(jù)檢測到的雙路交流電壓進行2路交流輸入的自動切換，第一路交流為主供電回路，第二路交流為備用供電回路；

（4）對檢測到的交流電壓進行判斷，給出告警信息；

（5）通過RS485總線接收監(jiān)控單元發(fā)來的告警上下限，并向監(jiān)控單元發(fā)送交流電壓、電流數(shù)據(jù)；

（6）交流電經(jīng)過配電單元分配后，一部分提供給整流模塊，一部分配給用戶使用。

1.2 直流配電單元的主要功能

直流配電是直流供電系統(tǒng)的樞紐，它將整流模塊輸出的直流和蓄電池組輸出直流匯接至直流輸出母線，再分接給各種容量的負載供電支路，串入相應(yīng)熔斷器或負荷開關(guān)后向負載供電。

1.2.1 測量功能

測量系統(tǒng)輸出總電壓，系統(tǒng)總電流；各負載回路用電電流；整流器輸出電壓、電流；各蓄電池組充（放）電電壓、電流等；并能將測量所得到的值送到監(jiān)控單元顯示。

1.2.2 告警功能

提供系統(tǒng)輸出電壓過高、過低告警；整流器輸出電壓過高、過低告警；蓄電池組充（放）電電壓過高、過低告警；負載回路熔斷器熔斷告警等。

1.2.3 保護功能

在整流器的輸出線路上，各蓄電池組的輸出線路上，以及各負載輸出回路上都接有相應(yīng)的熔斷器短路保護。此外，各蓄電池組線路上還接有低壓脫離保護裝置等。

1.3 整流模塊的功能

整流模塊的主要作用是將三相交流電整定成額定電壓的直流電，向各種直流負載供電，是系統(tǒng)中最基本的組成部件。

整流模塊與蓄電池并聯(lián)后對通信設(shè)備供電。在交流電正常情況下，整流器一方面給通信設(shè)備供電，一方面又給蓄電池補充充電，以補充蓄電池因自放電而失去的電量。在并聯(lián)浮充工作狀態(tài)下，蓄電池還能起一定的濾波作用。當交流中斷時，蓄電池單獨給通信設(shè)備供電，放出的電量在整流模塊恢復(fù)工作后通過自動轉(zhuǎn)為均充來補足。

1.4 監(jiān)控單元的功能

監(jiān)控單元的作用是監(jiān)控系統(tǒng)輸入輸出，整流模塊運行狀態(tài)、電池及環(huán)境溫度、充放電控制與異常狀況的告警與指示，實現(xiàn)了系統(tǒng)的自動測試、自動診斷、自動控制，又可實現(xiàn)系統(tǒng)的遙信、遙測和遙控。其主要功能如下：

（1）運行信息：檢測系統(tǒng)電池狀態(tài)、故障狀態(tài)、交流供電狀態(tài)、模塊狀態(tài)；

（2）參數(shù)設(shè)置：交流參數(shù)、電池參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)、節(jié)能參數(shù)；

（3）控制輸出：系統(tǒng)控制、分路控制、模塊控制、干節(jié)點控制；

（4）告警記錄：控制運行狀態(tài)中發(fā)生的故障告警記錄；

（5）通過通信接口RS232與監(jiān)控中心連接，實施遙測、遙信、遙控；

（6）通過干節(jié)點告警輸出接口，將系統(tǒng)故障輸出；（7）當前告警顯示系統(tǒng)當前故障狀態(tài)。

1.5 閥控式蓄電池的功能

閥控式蓄電池是通信電源系統(tǒng)的重要組成部分，基本任務(wù)是保證交流電源停電后，向通信設(shè)備提供不間斷、供電質(zhì)量符合標準的直流電源。蓄電池的管理功能分為如下兩部分。

1.5.1 蓄電池充電管理功能

監(jiān)控單元可對電池自動維護，有關(guān)電池的均充電壓、浮充電壓、充電限流值等參數(shù)可根據(jù)電池性能通過控制器或遙控系統(tǒng)連續(xù)設(shè)置。在啟動、均充過程中系統(tǒng)電壓逐步增加，對電池和電網(wǎng)均無沖擊。

1.5.2 蓄電池保護功能

當交流輸入斷電時，由蓄電池供電，當蓄電池電壓下降到一定程度時（可由用戶自行設(shè)定）發(fā)出報警；當蓄電池進一步放電，蓄電池電壓低于用戶設(shè)定的一次下電電壓值時，可按用戶設(shè)定先切斷一組次要通信設(shè)備；蓄電池再進一步放電達到最終的保護電壓（二次下電電壓）時，再切斷另一組通信設(shè)備，保護蓄電池不致過放電損壞。

2 電力通信電源的特點

電力通信電源具有如下特點：

（1）開關(guān)電源具有重量輕、體積小、效率高、功率因數(shù)高、穩(wěn)壓穩(wěn)流精度高、輸出波紋小及諧波失真小，電磁兼容性好，節(jié)省投資。

（2）模塊結(jié)構(gòu)化設(shè)計。多個獨立的模塊并聯(lián)運行，模塊采用民主均流技術(shù)，提高了系統(tǒng)可靠性，減少了設(shè)備日常維護工作。

（3）智能化管理能保證電源系統(tǒng)的最佳工作狀態(tài)，完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)的收集和管理，有效地對系統(tǒng)進行監(jiān)控、保護及告警。

（4）用計算機集中監(jiān)控電源系統(tǒng)代替人工控制技術(shù)，集中監(jiān)控系統(tǒng)對電源設(shè)備的運行維護和管理實現(xiàn)全自動。

3 電力通信電源的維護

隨著電力通信網(wǎng)的高速發(fā)展，對通信電源管理與維護工作的要求也越來越高，其日常維護和巡檢的重要性也日益突出。作為電力通信網(wǎng)核心的通信電源系統(tǒng)，在使用中處于在線不間斷運行狀態(tài)，根本不允許出現(xiàn)供電中斷，不可能通過停機大修等方式實施年度檢修。維護人員通常采用的作法是對設(shè)備定期巡檢、測試。巡檢是一種有目的、有計劃地對設(shè)備進行運行狀態(tài)、性能指標檢查和測試的方法。巡檢往往是在設(shè)備處于正常運行狀態(tài)下實施的，這使得巡檢非常容易流于走形式，因此必須明確巡檢的項目、時間、周期和要求，以達到提高工作效率和運行質(zhì)量的目的。

3.1 建立與完善技術(shù)資料

通信電源系統(tǒng)技術(shù)資料及檔案是維護工作的“眼睛”。技術(shù)檔案資料的完整、準確是電源系統(tǒng)運行維護和技術(shù)管理工作成敗的關(guān)鍵一環(huán)。如果沒有詳實的技術(shù)資料，電源維護在很大程度上只是一種被動的應(yīng)付。利用技術(shù)資料可以統(tǒng)計分析電源系統(tǒng)設(shè)備的運行狀況，找出存在的問題，采取改進措施，提高設(shè)備運行質(zhì)量，保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。因此，通信維護人員應(yīng)重視電源系統(tǒng)技術(shù)資料的建立與管理工作，認真積累和保管技術(shù)資料及檔案，盡可能建立完善的原始資料和設(shè)備運行資料，這些資料應(yīng)包括下列內(nèi)容：

3.1.1 原始資料

（1）交流、直流系統(tǒng)供電系統(tǒng)圖；

（2）交流、直流負載配電圖；

（3）交流、直流負載分配表，標明電纜型號規(guī)格、受電設(shè)備、投運時間；

（4）接地系統(tǒng)圖；

（5）技術(shù)臺賬；

（6）廠家提供的設(shè)備技術(shù)說明、圖紙、操作維護手冊等相關(guān)資料；

（7）竣工驗收資料。

3.1.2 設(shè)備運行資料

（1）設(shè)備檢修記錄；

（2）設(shè)備運行記錄；

（3）蓄電池測試記錄；

（4）避雷設(shè)施檢查記錄；

（5）接地電阻測試記錄；

（6）交流輸入自動轉(zhuǎn)換裝置試驗記錄；

（7）備品備件投入電源系統(tǒng)測試記錄；

（8）相關(guān)規(guī)范規(guī)程，規(guī)章制度。

3.2 高頻開關(guān)電源的維護

整流模塊在正常運行情況下，主要維護工作是防塵和定期除塵。接觸不良和設(shè)備內(nèi)部不清潔造成的故障占多數(shù)，而真正由于設(shè)備元器件質(zhì)量問題出現(xiàn)的故障并不多見。由于整流模塊體積較小，元件密度大，需要有良好的散熱，如果散熱不好，容易造成整流模塊發(fā)生故障，嚴重時甚至燒毀風扇和模塊。灰塵積累較多和風扇轉(zhuǎn)速下降都將影響通風散熱，每次巡檢都要認真檢查風扇是否運轉(zhuǎn)正常，清掃整流模塊濾網(wǎng)，間隔半年對每個模塊內(nèi)部做徹底清潔，保證模塊內(nèi)部清潔及插接件接觸良好，防范高頻開關(guān)電源因環(huán)境潔凈度而造成的故障隱患。

定期做雙路交流輸入自動轉(zhuǎn)換裝置輪換試驗，檢查自動切換功能是否正常。檢查方法：斷開Ⅰ路（主用）交流供電控制開關(guān)，Ⅱ路（備用）交流電源應(yīng)自動投入；接通Ⅰ路交流供電控制開關(guān)，Ⅰ路交流電源應(yīng)自動投入，Ⅱ路交流電源應(yīng)自動斷開。

定期檢查并重新緊固線纜連接及各種器件。外觀檢查電源電纜有無局部過熱和老化現(xiàn)象，各種斷路器、熔斷器、接觸器、插接件接線端子等部位接線螺絲應(yīng)無氧化、無松動、連接牢固可靠。

定期檢查監(jiān)控單元設(shè)置的均充電壓、浮充電壓、充電限流值等參數(shù)是否符合要求；檢查通訊功能、告警功能、管理功能等是否正常。

定期測量雙路交流輸入電源的N線對地電壓值，以判斷是否有N線接地、斷開故障，及時排除交流電源事故隱患。

高頻開關(guān)電源不僅智能化程度高，而且模塊化、熱插拔式結(jié)構(gòu)都便于更換和檢修。利用這一特點定期對投入備用整流模塊在線進行周期測試，以保障工作模塊發(fā)生故障時備用整流模塊能可靠的投入電源系統(tǒng)中。

3.3 蓄電池的維護

蓄電池是電源系統(tǒng)的最后屏障，如果此屏障失效，將會造成通信中斷的嚴重后果。所以，蓄電池的維護應(yīng)以不發(fā)生事故為根本，要求維護人員在事故前發(fā)現(xiàn)問題，迅速準確地排除故障，避免事故的發(fā)生，從而保障通信設(shè)備擁有不間斷電源。因此，蓄電池的維護是電源系統(tǒng)維護工作的重中之重。

3.3.1 蓄電池的日常維護

（1）要減少環(huán)境溫度對蓄電池壽命的影響，控制好蓄電池室的溫度使其保持在20℃～25℃以內(nèi)。平時應(yīng)注意浮充電壓的溫度補償，不合理的溫度補償會影響蓄電池的使用壽命。用戶可根據(jù)電池廠家提供的參數(shù)，選擇使用電池溫度補償功能，選擇此功能后系統(tǒng)監(jiān)測電池溫度，自動調(diào)整電池充電電壓，使電池工作在最佳狀態(tài)。

（2）嚴格按照蓄電池維護規(guī)程要求，做好日、月、季和年檢項目及維護工作。蓄電池需經(jīng)常檢查的項目包括：清潔電池間連接件上累積的塵埃；檢查電池的外殼有無破損、滲漏與變形；檢查極柱安全閥周圍是否有酸液逸出；檢查電池間連接處螺栓螺母有無松動腐蝕現(xiàn)象；每日測量室內(nèi)溫度；每月測量蓄電池組正負極端電壓、測量蓄電池組浮充總電壓、測量蓄電池組每個電池單體端電壓；并作好檢查與維護的詳細記錄。

（3）保持蓄電池外表及工作環(huán)境的清潔、干燥狀態(tài)；蓄電池的清掃應(yīng)采取避免產(chǎn)生靜電的措施；用濕布清掃蓄電池；禁止使用香蕉水、汽油、酒精等有機溶劑接觸蓄電池。

3.3.2 蓄電池的定期維護

蓄電池長期處于浮充狀態(tài)，會出現(xiàn)活性物質(zhì)脫落、極板硫酸化、電解液固化等現(xiàn)象，使其內(nèi)阻增大，容量下降。蓄電池每年應(yīng)以實際負荷電流做一次核對性放電試驗，放出額定容量的30%～40%；每三年做一次容量試驗（放電深度為100%），使用六年后每年一次。這是為了掌握蓄電池運行狀態(tài)，同時對蓄電池本身也是有益的。

（1）核對性放電試驗

每年應(yīng)以實際負荷電流做一次核對性放電試驗，這樣既能評估電池的容量，又起到活化蓄電池的作用。試驗方法：斷開交流電帶負載放電，放出電池額定容量的30%～40%，此時2 V電池單只端壓應(yīng)大于1.95 V，否則對蓄電池進行強制均充24 h～48 h，再轉(zhuǎn)浮充觀察1～2個月，然后以實際負載放電，同時計算實際放出容量（放出容量＝平均負載電流×放電時間），如果蓄電池總電壓在放出其額定容量80%之前已經(jīng)降到43.2 V，則認為此組蓄電池不合格。

（2）容量放電試驗

電池容量準確測量的唯一方法是進行深度恒流放電試驗。用這種方法對包括蓄電池在內(nèi)的整個備用電源系統(tǒng)進行全面地檢查，可以準確地找出落后電池，并通過充放電循環(huán)，有效地恢復(fù)落后蓄電池的容量。我國采用的蓄電池額定容量是10小時率標稱值，即在環(huán)境溫度為25℃、蓄電池以I10即10 h放電率放電、在放電終止電壓為1.80 V/只時蓄電池放出的容量為其額定容量。電池容量的放電試驗方式一般采用離線式容量測試。具體的測試步驟如下：

（1）斷開準備進行容量測試的蓄電池組，使之與電源系統(tǒng)脫離。

（2）測量蓄電池組端電壓、蓄電池單體電壓和環(huán)境溫度。

（3）正確連接蓄電池組與放電測試儀，啟動容量測試軟件，進行參數(shù)設(shè)置。將終止電壓和單體電壓分別設(shè)定為43.2 V和1.80 V，放電時長設(shè)定為10 h，放出容量為100%。

（4）通過放電測試儀檢查蓄電池組與負載連接好后，選擇“開始放電”功能鍵，讓蓄電池開始放電，記錄放電開始時間。放電時盡量控制放電電流保持平穩(wěn)。

（5）使用放電測試儀進行測量時，測試儀能夠自動記錄放電時間、放電電流和電池電壓等參數(shù)。

（6）通過多次測量，找出電壓最低的兩只電池作為標示電池。標示電池應(yīng)作為重點觀察對象。

（7）放電接近末期時要隨時測量電池組的總電壓和單體電壓，特別是標示電池的端電壓。一旦有電池端電壓達到放電終止電壓，測試儀自動切斷電源，測試結(jié)束。

（8）調(diào)整直流系統(tǒng)輸出電壓，使直流系統(tǒng)與蓄電池組電壓偏差在1 V以內(nèi)，將該組電池重新接入直流系統(tǒng)。

（9）根據(jù)電池使用說明書，正確設(shè)置開關(guān)電源參數(shù)，對電池組進行均充。待電池充電完成后再進行第二組電池容量的測試。

（10）根據(jù)放電測試儀測試數(shù)據(jù)進行電池容量的核算。

4 防雷接地的維護

接地系統(tǒng)是通信電源系統(tǒng)的重要組成部分，它不僅直接影響通信的質(zhì)量和電源系統(tǒng)的正常運行，還起到保護人身安全和設(shè)備安全的作用。

在通信電源系統(tǒng)中，信息產(chǎn)業(yè)部的相關(guān)規(guī)范中規(guī)定，通信設(shè)備的工作接地、保護接地、建筑物的防雷接地應(yīng)共用一組接地體，即采用聯(lián)合接地的方式。為了防止雷電產(chǎn)生的過電壓過電流損壞電源設(shè)備，在通信電源系統(tǒng)中，設(shè)有防雷接地裝置，其接地阻值≤5Ω，在土壤電阻率低的地方，接地阻值應(yīng)≤1Ω。

為了保證接地電阻值符合規(guī)范要求，接地系統(tǒng)及接地電阻的檢查和測試工作就非常必要。檢查接地網(wǎng)引出點焊接是否良好，有無銹蝕，接地排上接地線纜是否連接牢固可靠；定期對機房所有設(shè)備金屬外殼和其他金屬構(gòu)件接地電阻進行測試，接地電阻達不到要求時，應(yīng)采取增加接地體根數(shù)或加入降阻劑等方法達到測試要求。

在每年雷雨季節(jié)來臨之前，維護人員都應(yīng)檢查防雷器件是否良好，保證防雷器與防雷地線連接可靠。開關(guān)電源內(nèi)部配置避雷器，避雷器有故障指示窗口，指示窗口綠色表示正常，任一變紅色表示故障。當避雷器發(fā)生故障時，維護人員應(yīng)及時更換，確保發(fā)生雷擊時能夠發(fā)揮其防雷作用。更換避雷器無需停電，直接插拔即可。

5 結(jié)束語

通信電源系統(tǒng)運行質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到通信網(wǎng)的運行質(zhì)量和電網(wǎng)的安全，維護人員在日常管理維護工作中要做到周到、細致和規(guī)范，只有不斷總結(jié)設(shè)備的運行維護經(jīng)驗，提高技術(shù)水平，才能保證設(shè)備保持良好的運行狀況，減少故障的發(fā)生，以便延長使用年限和降低維護成本。雖然通信電源自動化程度高，可靠性也不斷提高，維護簡便，但是維護人員不能忽視本應(yīng)進行的例行檢查、測試工作，“預(yù)防為主”在任何時候都是設(shè)備安全運行的重要保障。

［1］ 電力系統(tǒng)用蓄電池直流電源裝置運行與維護技術(shù)規(guī)程［S］.DL/T724—2000.北京：中國電力出版社.2000.

［2］ 吳小鳳.通信蓄電池的實際使用與維護［J］.通信電源技術(shù)，2009，26（4）：60－62.

［3］ 李正家.通信電源技術(shù)手冊［M］.北京：中國人民郵電出版社，2009.

［4］ DUM－48/30H 智能開關(guān)電源系統(tǒng)說明書［Z］.北京：北京動力源科技股份有限公司，2010.