軌道交通專網(wǎng)通信電源系統(tǒng)的管理及維護(hù)

南京地鐵運(yùn)營有限責(zé)任公司

摘要：本文簡要介紹有關(guān)軌道交通專網(wǎng)通信電源的組成及基本功能，探討通信電源的日常管理及維護(hù)的要求。軌道交通通信電源系統(tǒng)承擔(dān)全線范圍內(nèi)所有車站、控制中心、車輛段及停車場(chǎng)專網(wǎng)通信設(shè)備的供電。不僅僅只是實(shí)現(xiàn)為通信設(shè)備輸送正常的能源，而且要消除電網(wǎng)對(duì)設(shè)備的損害，保證供電質(zhì)量，能保證通信設(shè)備在主電源中斷或發(fā)生波動(dòng)情況下，專網(wǎng)通信各子系統(tǒng)設(shè)備仍能正常可靠地工作。因此通信電源系統(tǒng)是通信系統(tǒng)的心臟，而軌道交通專網(wǎng)通信系統(tǒng)又是軌道交通有效組織安全運(yùn)營的命脈。近年來，隨著各地軌道交通行業(yè)的快速發(fā)展及通信設(shè)備的技術(shù)的不斷更新，對(duì)設(shè)備維護(hù)管理工作提出了許多新的問題。本文就通信電源的維護(hù)和管理方面談幾點(diǎn)想法。

關(guān)鍵詞：軌道交通；專網(wǎng)通信；通信電源；交流不間斷電源；直流不間斷電源；管理及維護(hù)

1.軌道交通專網(wǎng)通信系統(tǒng)對(duì)電源的基本要求

地鐵專網(wǎng)通信電源系統(tǒng)一般包括：交流配電屏、高頻開關(guān)電源、不間斷電源系統(tǒng)（UPS）和蓄電池組。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的迅速發(fā)展，通信設(shè)備對(duì)電源系統(tǒng)的要求越來越高。電源系統(tǒng)不僅要為通信設(shè)備輸送正常的能源，而且要消除電網(wǎng)對(duì)設(shè)備的損害，保證供電質(zhì)量。因此專網(wǎng)通信系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)提供的電源必須具備以下基本要求：

1.1按一級(jí)負(fù)荷供電：電網(wǎng)的供電，應(yīng)由變電所引接雙電源、雙回路的交流電源至專網(wǎng)通信交流配電屏。當(dāng)使用中的一路供電出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)切換到另一路。

1.2可靠性：專網(wǎng)通信電源應(yīng)滿足對(duì)設(shè)備供電無間斷、無瞬變的要求。為了確保可靠供電，由交流電源供電的通信設(shè)備都應(yīng)當(dāng)采用交流不間斷電源（UPS）。在直流供電系統(tǒng)中，應(yīng)當(dāng)采用整流器與電池并聯(lián)浮充供電方式。此外還必須提高各種通信電源設(shè)備的可靠性。

1.3穩(wěn)定性：各種通信設(shè)備都要求電源電壓穩(wěn)定，不能超過允許變化范圍。電源電壓過高，會(huì)損壞通信設(shè)備中的電子元件；電源電壓過低，通信設(shè)備不能正常工作。此外，直流電源電壓中的脈動(dòng)雜音也必須低于允許值，否則，也會(huì)嚴(yán)重影響通信設(shè)備工作質(zhì)量。當(dāng)通信設(shè)備直接由市電供電時(shí)，電網(wǎng)負(fù)載變化引起的電壓瞬變對(duì)通信設(shè)備也有很大影響。因此，一般通信設(shè)備都由UPS供電。

1.4高效率：隨著地鐵線路的增加，電源系統(tǒng)的負(fù)荷不斷增大，為了節(jié)約電能，必須設(shè)法提高電源裝置的效率，采用高效率通信電源設(shè)備。

2、軌道交通專網(wǎng)通信電源的組成

專網(wǎng)通信電源包括交流配電柜、高頻開關(guān)電源、不間斷電源（UPS）、蓄電池組及網(wǎng)管智能監(jiān)控等設(shè)備。

2.1交流配電柜：交流配電柜應(yīng)設(shè)有進(jìn)出線短路、過載保護(hù)，輸入電源過壓、欠壓、過流和缺相顯示，電源電壓、負(fù)載電流及運(yùn)行狀態(tài)顯示；在交流電源停電、供電恢復(fù)、缺相時(shí)，能發(fā)出可見的告警信號(hào)，故障消除后自動(dòng)復(fù)位；在人工確認(rèn)時(shí)可以調(diào)看歷史記錄并用屏幕顯示。電源切換配電單元將變電所引入的兩路交流電源互為備用，并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)/人工倒換。交流配電單元將UPS輸出的可靠交流電源分配給相關(guān)通信電源負(fù)載設(shè)備。交流監(jiān)控單元可對(duì)交流配電柜進(jìn)行監(jiān)控和維護(hù)，完成參數(shù)設(shè)置、故障告警等功能，應(yīng)具有標(biāo)準(zhǔn)通信接口及通信協(xié)議和以太網(wǎng)報(bào)警接口及相關(guān)通信和監(jiān)控軟件；以太網(wǎng)數(shù)據(jù)接口與通信傳輸系統(tǒng)提供的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)接口對(duì)接，將報(bào)警信息遠(yuǎn)距離傳輸至網(wǎng)管中心。

2.2高頻開關(guān)電源：高頻開關(guān)電源應(yīng)采用輸出電壓軟啟動(dòng)工作方式。在控制中心、各車站和車輛段等專網(wǎng)通信機(jī)房分別設(shè)置直流高頻開關(guān)電源，為直流通信設(shè)備提供質(zhì)量良好的直流不間斷電源。當(dāng)外供交流電源正常時(shí)，高頻開關(guān)整流模塊并聯(lián)工作，通過直流配電單元為直流負(fù)荷供電，同時(shí)向與直流配電單元并聯(lián)連接的蓄電池進(jìn)行在線浮充充電或均衡充電。外供交流電源故障時(shí)，高頻開關(guān)整流模塊停止工作，蓄電池組開始放電，并通過直流配電單元向通信直流負(fù)荷供電。外供交流電源恢復(fù)正常時(shí)，高頻開關(guān)整流模塊恢復(fù)工作，同時(shí)向蓄電池組自動(dòng)進(jìn)行在線浮充充電或均衡充電。直流監(jiān)控模塊同樣必須可對(duì)直流高頻開關(guān)電源進(jìn)行監(jiān)控和維護(hù)，具有標(biāo)準(zhǔn)通信接口及通信協(xié)議，可將報(bào)警信息遠(yuǎn)距離傳輸至網(wǎng)管中心。

2.3直流不間斷電源（UPS）：UPS應(yīng)采用在線雙變換式工作方式，正常情況下，供給負(fù)載的電源是外供交流電源經(jīng)UPS整流、逆變后輸出380V交流電源，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，能自動(dòng)或手動(dòng)切換至旁路交流電源。經(jīng)整流、逆變后的交流電源與外供交流電源同相。UPS應(yīng)具有手/自動(dòng)旁路功能和旁路時(shí)安全供電功能；具有輸出過流及短路保護(hù)功能；具有過壓防雷保護(hù)功能?？刹捎肬PS電源具有“交流旁路優(yōu)先”控制功能的設(shè)備，利用這種功能可以構(gòu)成改進(jìn)性的主-從“熱備份”冗余供電系統(tǒng)?？刹捎米钚碌母哳l脈寬調(diào)制+IGBT電路的UPS，使整流器的輸入電壓范圍寬達(dá)305-480VAC（滿載），特別適合惡劣電網(wǎng)情況的地區(qū)，能大大減少了電池的放電次數(shù)，延長了電池的壽命。交流監(jiān)控模塊也必須可對(duì)UPS電源設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和維護(hù)，同樣應(yīng)具有標(biāo)準(zhǔn)通信接口及通信協(xié)，可將報(bào)警信息遠(yuǎn)距離傳輸至網(wǎng)管中心。

2.4蓄電池組：一般情況下采用的蓄電池為閥控式全密封免維護(hù)鉛酸蓄電池，在配置高頻開關(guān)電源及UPS設(shè)備的設(shè)備房各配備蓄電池一套，按兩組并聯(lián)設(shè)置，兩組蓄電池組的容量相等。備用時(shí)長按實(shí)際要求考慮。

2.5專網(wǎng)通信電源網(wǎng)管系統(tǒng)：專網(wǎng)通信電源網(wǎng)管系統(tǒng)包括UPS、高頻開關(guān)電源及交流配電柜網(wǎng)管系統(tǒng)等設(shè)備，均設(shè)置在控制中心通信網(wǎng)管室。系統(tǒng)分別對(duì)全線各個(gè)車站、車輛段及停車場(chǎng)、控制中心的專網(wǎng)通信電源分系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)和網(wǎng)管。各分系統(tǒng)的狀態(tài)信息和故障告警信息通過電源系統(tǒng)與傳輸系統(tǒng)的通信接口采用共線以太網(wǎng)方式送到網(wǎng)管室統(tǒng)一監(jiān)測(cè)。

3、軌道交通專用通信電源的管理

3.1專網(wǎng)通信電源設(shè)備的管理基本原則

專網(wǎng)通信電源設(shè)備管理的基本原則是要保持所有電源處于完好，其標(biāo)準(zhǔn)是：機(jī)械性能良好；電氣特性符合標(biāo)準(zhǔn)要求；空調(diào)設(shè)備的制冷系統(tǒng)、空氣處理系統(tǒng)正常；運(yùn)行穩(wěn)定、可靠；技術(shù)資料、原始記錄齊全。維護(hù)班組應(yīng)有搶修故障的交通工具、聯(lián)絡(luò)工具和必要的維修工具、儀器儀表及足夠的備品備件。努力實(shí)現(xiàn)無人值守，具備設(shè)備穩(wěn)定可靠，具有較完善的自動(dòng)功能、實(shí)施故障診斷及保護(hù)功能；在監(jiān)控網(wǎng)管中心能監(jiān)視電源設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并能對(duì)備用設(shè)備進(jìn)行開、關(guān)及轉(zhuǎn)換。

3.2專網(wǎng)通信電源設(shè)備管理的基本要求

新裝、大修、設(shè)備的結(jié)構(gòu)、性能變更后的設(shè)備，應(yīng)組織相關(guān)部門進(jìn)行工程驗(yàn)收，經(jīng)驗(yàn)收合格并辦理交接手續(xù)后，方可投入試運(yùn)行。試運(yùn)行為三個(gè)月，經(jīng)試運(yùn)行合格后方可正式投產(chǎn)使用；現(xiàn)用、備用或停用的設(shè)備，均應(yīng)保持機(jī)件、部件和技術(shù)資料完整，不準(zhǔn)任意更改設(shè)備的結(jié)構(gòu)、電路或拆用部件；設(shè)備的結(jié)構(gòu)、性能需要更改時(shí)，其圖紙資料應(yīng)及時(shí)更新和保存。

4、專網(wǎng)通信電源設(shè)備的日常維護(hù)基本要求

4.1檢查設(shè)備機(jī)柜是否有故障代碼，檢查設(shè)備面板的顯示燈、表針的狀態(tài)及空開位置是否正確，檢查線纜標(biāo)識(shí)是否齊全，有無缺損。檢查線纜溫度及絕緣情況。

4.2檢查交流空氣開關(guān)、直流熔斷器及線纜接頭情況：交流空氣開關(guān)、直流熔斷器過熱是負(fù)載過大或存在局部短路隱患、接頭連接不牢靠接觸電阻過大的征兆，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成開關(guān)、電纜燒毀故障，若存在溫度過高情況，應(yīng)查明原因，做出相應(yīng)處理：接頭不緊的，重新緊固接頭；存在局部短路情況的，及時(shí)排除；負(fù)載過大的，及時(shí)制定方案，進(jìn)行分流。

4.3清潔設(shè)備機(jī)柜、UPS和整流模塊濾網(wǎng)及內(nèi)部積塵：設(shè)備機(jī)柜、UPS和整流模塊濾網(wǎng)臟，散熱效果就會(huì)不好，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱嚴(yán)重。電源設(shè)備內(nèi)部灰塵多，有可能導(dǎo)致內(nèi)部短路，甚至燒毀元器件和整個(gè)系統(tǒng)，每月至少清潔一次設(shè)備表面及濾網(wǎng)積塵，同時(shí)根據(jù)機(jī)房環(huán)境情況，1～2年應(yīng)徹底清潔UPS及開關(guān)電源模塊內(nèi)部.

4.4檢查電源防雷器件運(yùn)行狀況：電源防雷器件是保護(hù)電源設(shè)備安全運(yùn)行的必要器件，若防雷器件損壞，電源設(shè)備會(huì)失去保護(hù)，遇到雷擊時(shí)可能出現(xiàn)損毀故障，注意觀察電源設(shè)備監(jiān)控單元的告警以及防雷器件的指示，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理；

4.5檢查設(shè)備風(fēng)扇工作情況：設(shè)備風(fēng)扇屬于易損件，出現(xiàn)故障不進(jìn)行處理，會(huì)影響散熱，從而導(dǎo)致設(shè)備故障。嚴(yán)重時(shí)甚至燒毀風(fēng)扇和元器件，日常檢修注意觀察電源設(shè)備告警信息，發(fā)現(xiàn)風(fēng)扇故障，及時(shí)更換維修風(fēng)扇。日常維護(hù)中注意對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行清潔和潤滑軸承。

4.6打開設(shè)備外殼進(jìn)行維修：UPS及開關(guān)電源整流模塊使用高電壓、大容量電容器件，在電容未放電到安全電壓時(shí)打開外殼進(jìn)行維修，易造成人身傷害，對(duì)正在運(yùn)行的電源設(shè)備，切勿打開外殼，必須在關(guān)機(jī)5分鐘后才能打開外殼。

4.7排除電源設(shè)備故障：電源設(shè)備出現(xiàn)交流故障，由于存在危險(xiǎn)電壓，有可能造成人身傷害或設(shè)備損壞，合閘可能存在短路、電弧、斷路器爆炸等危險(xiǎn)，一般要求停電檢修并提前確認(rèn)電池供電質(zhì)量良好，能支撐交流停電檢修時(shí)間；故障件更換完畢，應(yīng)先用萬用表確認(rèn)無短路、漏電等情況方可上電；注意做好個(gè)人安全防護(hù)。

4.8檢查機(jī)房空調(diào)工作情況：|機(jī)房空調(diào)工作不正常，會(huì)導(dǎo)致機(jī)房內(nèi)溫度高，設(shè)備不能很好散熱，有可能出現(xiàn)電容器爆炸，設(shè)備燃燒的故障，空調(diào)漏水，有可能導(dǎo)致設(shè)備短路，巡視時(shí)關(guān)注機(jī)房內(nèi)溫度是否正常，空調(diào)工作是否正常，是否存在漏水、濾網(wǎng)臟、室外冷凝器臟等情況，及時(shí)做出相應(yīng)處理。

4.9在電源系統(tǒng)檢修過程中應(yīng)安排兩人以上進(jìn)行作業(yè)，一人作業(yè)，一人防護(hù)，發(fā)生突發(fā)事件及時(shí)處理。

5、蓄電池日常維護(hù)基本要求

5.1清潔蓄電池要注意盡量避免使用金屬工具，對(duì)使用的工具要做絕緣處理。

5.2使用萬用表量測(cè)電池電壓表筆接線位置及檔位應(yīng)正確，不正確有可能會(huì)造成萬用表燒壞，也有可能造成電池短路。

5.3檢查蓄電池外觀以及連接情況，量測(cè)蓄電池電壓溫度：電池連接不緊，或者存在開路、斷路的落后電池時(shí)，大電流放電可能會(huì)導(dǎo)致燒毀連接電纜及電池的事故，特別是放電前必須仔細(xì)進(jìn)行檢查。

5.4離線放電試驗(yàn)拆除電池，應(yīng)對(duì)拆除下來的電纜、操作工具做好絕緣保護(hù)，避免導(dǎo)致電池正負(fù)極短路，引起負(fù)載掉電，甚至有可能導(dǎo)致電池短路爆炸。

5.5電池放電過程中應(yīng)對(duì)電池外觀、溫度、電壓進(jìn)行檢查、量測(cè)，檢查電池及連接條溫度嚴(yán)禁用手直接觸摸，若電池連接不緊，大電流放電連接條會(huì)發(fā)熱嚴(yán)重，直接觸摸有可能燙傷人，可用紅外測(cè)溫儀量測(cè)電池及連接條溫度，也可通過氣味、顏色感知出是否存在異常。

5.6蓄電池組放電完畢充好電后，方可并入系統(tǒng)；放電完畢直接并入系統(tǒng)，由于和未放電的電池組存在壓差，有可能會(huì)造成打火；放電完畢的蓄電池組必須要進(jìn)行充電，充電完畢經(jīng)量測(cè)和直流系統(tǒng)壓差在0.5VDC之內(nèi)，方可并入系統(tǒng)。

結(jié)束語：綜上所述，在專用通信網(wǎng)的構(gòu)成中，通信電源是它的“血脈”，是確保通信暢通的必要條件。只有從主觀上足夠重視，并創(chuàng)造良好的客觀運(yùn)行環(huán)境，做到管理專業(yè)化、制度化，設(shè)備、技術(shù)先進(jìn)化，操作、維護(hù)現(xiàn)代化，才能保證通信電源系統(tǒng)和軌道交通專用通信系統(tǒng)的安全生產(chǎn)運(yùn)行，確保專網(wǎng)通信的可靠暢通，服務(wù)于軌道交通運(yùn)輸安全生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]王改娥：李克民；通信電源設(shè)備維護(hù)要點(diǎn)[J]；通信電源技術(shù)；1994年03期

[3]李曉明：對(duì)通信電源維護(hù)管理工作的幾點(diǎn)考慮[J]；電信科學(xué)；1999年08期

作者簡介：

尹琛潔；女；1978年5月生；南京地鐵運(yùn)營有限責(zé)任公司 生產(chǎn)計(jì)劃管理、助理工程師

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圖2 線路防雷水平與桿塔高度間關(guān)系

由圖2可知，在同樣的雷擊距時(shí)，配網(wǎng)桿塔的高度越低，線路中的閃絡(luò)電流越低。所以在保證配網(wǎng)安全運(yùn)行的前提下，降低線路桿塔的高度能夠提高線路的防雷水平。表2為廣東某供電公司將11號(hào)桿由15m換為12m后線路耐雷水平之間的對(duì)比，

表2 11號(hào)桿高度更換前后防雷水平的變化

擊距/m防雷水平/m

桿高15m桿高12m

302327

503844

705462

由表2數(shù)據(jù)的分析可知，11號(hào)桿換為12m的桿塔都，線路的耐雷水平提高了15%左右。

（三）配網(wǎng)線路安裝ZnO避雷器

在配網(wǎng)線路上安裝ZnO避雷器是一種新型的防雷措施。相關(guān)研究數(shù)據(jù)表明，10kV線路每200m安裝ZnO避雷器，能夠?qū)⒏袘?yīng)雷引起的故障次數(shù)減少 90%左右，因此ZnO避雷器能夠很好的防止雷電對(duì)配電線路造成的損害。在線路中安裝線路避雷，可以將避雷器的伏-秒特性與絕緣子串的伏-秒特性相結(jié)合，當(dāng)線路遭受雷擊時(shí)，線路避雷器可靠地動(dòng)作，以保護(hù)絕緣子串不發(fā)生閃絡(luò)。而且，線路型氧化鋅避雷器，體積小、重量輕，便于在較復(fù)雜的地形進(jìn)行安裝。

（四）加強(qiáng)配電線路的監(jiān)管

根據(jù)配網(wǎng)運(yùn)維人員經(jīng)常進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，增強(qiáng)對(duì)配網(wǎng)線路的維護(hù)和管理工作，加強(qiáng)配電線路監(jiān)管工作也能有效提高線路的防雷效果。純架空線應(yīng)該采用投運(yùn)自動(dòng)措施；如果配電線路的絕緣效果低，就應(yīng)有選擇性地使用自動(dòng)重合閘。在處理 10kV 配電線路防雷情況的混合線路時(shí)，如果電纜的長度達(dá)不到整條線路的70%，則不關(guān)注配電項(xiàng)目線路中絕緣子的影響。

五、結(jié)束語

總而言之，10 kV配電線路是電網(wǎng)的重要組成部分，整體結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，受雷擊影響比較大，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行安全有著重要影響。為提高線路防雷效果，需要對(duì)現(xiàn)存管理工作中存在的問題進(jìn)行分析，并選擇合適的措施進(jìn)行處理，爭取不斷提高線路防雷性能，提高10 kV配電線路運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

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