電力通信設(shè)備采用交直流一體化電源系統(tǒng)供電的可靠性

針對目前新建變電站的通信設(shè)備全部采用交直流一體化電源供電的現(xiàn)狀，本文通過對一體化DC/DC電源運行維護(hù)職能分析以及其與專用通信電源設(shè)備的性能比較，探討了通信設(shè)備采用一體化DC/DC電源供電的可靠性并提出了應(yīng)用建議。

【關(guān)鍵詞】DC/DC電源 專用通信電源 可靠性

1 交直流一體化電源系統(tǒng)供電的可靠性探討背景

隨著“三集五大”體系建設(shè)的深入推進(jìn)和智能電網(wǎng)的快速發(fā)展，電力通信網(wǎng)在電力生產(chǎn)、經(jīng)營、管理中的支撐保障作用日益凸顯，通信設(shè)備故障導(dǎo)致業(yè)務(wù)中斷所造成的后果日益嚴(yán)重。而通信設(shè)備的安全穩(wěn)定運行與通信電源供電的穩(wěn)定、可靠、持續(xù)有密切的關(guān)系，一旦通信電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障，必然對通信網(wǎng)造成較大影響，將嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全生產(chǎn)運行。

2017年1月1日起施行《國家電網(wǎng)公司安全事故調(diào)查規(guī)程》規(guī)定：機(jī)房不間斷電源系統(tǒng)、直流電源系統(tǒng)故障造成機(jī)房中的自動化、信息或通信設(shè)備失電將造成5-8級設(shè)備事件，將通信電源的可靠性納入安全事故考核。

近幾年來，變電站典型設(shè)計中，所有新建變電站和舊站設(shè)備改造不再單獨配置專用通信直流電源，通信設(shè)備全部采用站用交直流一體化電源的DC/DC變換裝置提供的-48V供電，因此，交直流一體化電源使用對通信設(shè)備供電是否穩(wěn)定可靠的影響值得通信專業(yè)認(rèn)真研究。

2 現(xiàn)狀調(diào)查

站用交直流一體化電源系統(tǒng)是取消通信電源的蓄電池組，將站內(nèi)直流電源（以下簡稱操作電源）、通信變換電源（DC/DC）、不間斷電源（UPS）、和逆變電源（INV）組合為一體，共享站直流電源的蓄電池組，并統(tǒng)一監(jiān)控的成套設(shè)備。通信變換電源（以下簡稱一體化DC/DC電源）是將直流220V輸入變換為直流-48V輸出的電源裝置，輸出特性滿足通信電源的要求。

變電站采用交直流一體化電源具有優(yōu)化資源、節(jié)省運維成本和機(jī)房空間，可實現(xiàn)高效管理等優(yōu)點。但電力系統(tǒng)，安全第一。因次，我們從設(shè)備和管理兩方面入手，對交直流一體化電源系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行調(diào)查研究。

2.1 通信設(shè)備供電電源系統(tǒng)配置現(xiàn)狀

襄陽供電公司現(xiàn)有110kV及以上通信站點124座，采用專用通信電源的有102站，采用一體化DC/DC電源的22站，隨著新建和舊站設(shè)備改造，采用一體化DC/DC電源的比例還將大大增加。

220kV變電站一體化DC/DC電源均配置雙套通信電源屏或一套通信直流饋電屏，110kV及以下變電站一體化DC/DC電源僅配置一套通信電源屏。

2.2 通信直流電源運維責(zé)任

目前，專用通信電源由信通分公司負(fù)責(zé)維護(hù)，通信運維人員周期性對高頻開關(guān)電源進(jìn)行檢測，對通信蓄電池進(jìn)行容量核對性放電試驗。

按照國家電網(wǎng)公司《通信站運行管理規(guī)定》（Q/GDW 1804 — 2012）5.2.2條規(guī)定：通信站采用變電所、發(fā)電廠直流系統(tǒng)電源，經(jīng)直流- 直流變換（DC-DC）設(shè)備為通信設(shè)備供電時，以DC-DC設(shè)備的輸出端為維護(hù)界面，即一體化DC/DC電源應(yīng)由檢修公司負(fù)責(zé)維護(hù)。但該規(guī)程屬于通信規(guī)程，運檢專業(yè)不知曉，變電專業(yè)維護(hù)人員慣性思維認(rèn)為一體化DC/DC電源是通信專業(yè)使用，該由通信專業(yè)維護(hù)，而通信專業(yè)依據(jù)規(guī)程，且一體化DC/DC電源是站用交直流一體化電源系統(tǒng)的組成部分，與交直流一體化電源其它屏柜有相互聯(lián)系，應(yīng)由變電專業(yè)維護(hù)。造成一體化DC/DC電源兩不管，成為運維管理的真空地帶。

2.3 通信電源遠(yuǎn)程監(jiān)控情況

為實現(xiàn)通信直流電源運行安全的可控、能控、在控，必須將無人值班站點的電源設(shè)備的運行狀況全面、及時、準(zhǔn)確地上傳至有人值班的場所，做到實時監(jiān)視。襄陽供電公司目前實現(xiàn)了轄區(qū)內(nèi)專用通信電源所有信息上傳至信息通信監(jiān)控室，通信調(diào)度值班員能7*24小時實時掌握專用通信電源的運行狀況。但一體化DC/DC電源除220kV變電站有一個-48V的遙測量外，無其它遙測、遙信量上傳電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控中心。110kV及以下一體化DC/DC電源無任何信息上傳至任何有人值班場所?？梢姡惑w化DC/DC電源實時運行狀況處于無人、無法監(jiān)控的狀態(tài)。

國調(diào)中心《220kV 變電站典型信息表（試行）》（調(diào)監(jiān)〔2012〕 303 號）對站用電這一部分僅規(guī)定220kV變電站通信電源電壓為必備監(jiān)控信息外，再無其它遙測、遙信量為必須監(jiān)控量?！?10kV 變電站典型信息表（試行）》（調(diào)監(jiān)〔2013〕 152 號） 規(guī)定110KV變電站通信電源電壓為可選項，變電專業(yè)選擇上傳的監(jiān)控信息時，僅考慮充電屏、蓄電池屏等設(shè)備的監(jiān)控信息，不會考慮一體化DC/DC電源發(fā)出的遙測、遙信量。因此，造成上述一體化DC/DC電源無任何信息上傳的現(xiàn)象。

由于無統(tǒng)一的一體化DC/DC電源監(jiān)控信息規(guī)范，每個一體化電源廠家能提供的一體化DC/DC電源監(jiān)控信息各不一樣。有的廠家一體化電源能發(fā)出每個DC/DC模塊異常信號，而有的只能發(fā)出DC/DC模塊異常的合并信號，有的能發(fā)出饋線斷路器脫扣總告警信號，有的則無該信號，個別廠家的告警信息有DC/DC模塊輸入輸出保護(hù)告警或故障，但則大多數(shù)廠家均不能提供。因此，想監(jiān)控一體化DC/DC電源狀況，目前，能采集的信息量也相當(dāng)有限。

3 一體化DC/DC電源與專用通信電源設(shè)備性能比較

3.1 供電方式比較

目前，襄陽供電公司通信設(shè)備供電電源具有兩種方式：一是采用專用通信電源供電，為AC/DC整流方式，配備一定容量的蓄電池作后備電源，兩者相互獨立，其中任何一路失效都不影響通信系統(tǒng)的運行。二是無專用通信電源，通信設(shè)備依靠變電站一體化電源系統(tǒng)的DC/DC變換設(shè)備變換得到-48V直流來供電。

變電站操作電源與專用通信電源均采用脈寬調(diào)制（PWM）式高頻開關(guān)電源，其AC/DC電源模塊輸入交流市電經(jīng)整流—濾波—方波振蕩—高頻變壓—高頻整流—濾波—取樣—反饋控制，輸出DC 220V或DC -48V。因此，專用通信電源與變電站操作電源的可靠性同等。endprint

一體化DC/DC電源供電方式的可靠性等于操作電源可靠性（<1）乘以DC/DC裝置的可靠性（<1），自然就低于AC/DC專用通信電源的可靠性。

3.2 安全性能比較

專用通信電源供電方式下，其輸出端并接的蓄電池，不但在高頻開關(guān)電源故障時能無縫繼續(xù)給通信設(shè)備供電，還相當(dāng)于一個大電容，能抑制反向電平，還能濾除各種尖脈沖。當(dāng)負(fù)載短路時，蓄電池放電可為故障回路提供短路瞬時保護(hù)動作電流，迅速跳開該分路負(fù)載空氣開關(guān)，整個短路過程，其它支路負(fù)載運行不受影響，保證專用通信電源母線不失壓。

一體化DC/DC電源供電方式下，當(dāng)負(fù)載之路出現(xiàn)短路或持續(xù)過載故障時，分路負(fù)載無法從蓄電池組直接獲得放電電流，分路負(fù)載開關(guān)存在無法切斷故障支路的風(fēng)險，DC/DC變換器的限流作用會使-48V母線電壓出現(xiàn)跌落，導(dǎo)致所有通信設(shè)備失電。針對該問題，許多廠家采取了各種辦法來解決該問題，但現(xiàn)在低價中標(biāo)的情況下，該問題是否每個廠家都圓滿解決了仍是問號，需在實際運行中檢驗。

3.3 蓄電池備用時間比較

在站用交直流一體化電源系統(tǒng)中，自動裝置、繼電保護(hù)裝置、通信負(fù)荷在正常情況下，全都經(jīng)操作電源充電裝置來提供，蓄電池處于備用狀態(tài)。若全部站用交流失電時，蓄電池就會被事故照明、繼電保護(hù)、通信、自動裝置、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)、監(jiān)控等所有的交直流負(fù)荷一起分享。

《國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施》16.3.1.14條規(guī)定：通信電源蓄電池組供電后備時間應(yīng)不小于4小時。采用通信專用電源時，220kV變電站一般配置500AH蓄電池2組，110kV變電站一般配置300AH蓄電池1組。變電站采用獨立的操作電源時，220kV變電站一般配置400AH蓄電池2組，110kV變電站一般配置200AH蓄電池1組。采用站用交直流一體化電源時，220kV一律配置500AH蓄電池2組，110KV變電站一律配置300AH蓄電池1組。相當(dāng)于采用交直流一體化電源后，增加通信和調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)負(fù)荷后，變電站蓄電池的容量僅增加了100AH，因此，有的核心的110kV、220kV通信站點的交直流一體化電源系統(tǒng)的蓄電池是無法滿足交流電源中斷情況下持續(xù)供電時間應(yīng)不少于4小時的規(guī)程要求的。

4 存在問題

綜上所述，推行交直流一體化電源不能僅考慮將各種專業(yè)使用的電源組合在一起，不跟上相應(yīng)配套的規(guī)范和管理細(xì)則，將給通信網(wǎng)安全穩(wěn)定帶來風(fēng)險。

（1）各地市供電公司運檢部未明確使用站用交直流一體化電源系統(tǒng)后，變電和通信專業(yè)關(guān)于該設(shè)備的維護(hù)分界點，一體化DC/DC電源成為變電設(shè)備維護(hù)人員和通信設(shè)備維護(hù)人員的死角，該電源健康狀況無人掌握，影響通信網(wǎng)絡(luò)的安全運行

（2）目前，無統(tǒng)一的一體化DC/DC電源監(jiān)控規(guī)范，各電源設(shè)備廠商設(shè)備能提供的監(jiān)測量各不相同，變電專業(yè)也未將一體化DC/DC電源運行狀況上傳到有人值班處，無人、無法掌握這些站點通信設(shè)備的供電電源運行情況，電源隱患無法提前發(fā)現(xiàn)，及早處理，通信網(wǎng)運行存在風(fēng)險。

（3）由于一體化DC/DC電源無蓄電池保護(hù)，單一支路負(fù)載過載或短路故障情況下，該饋電支路開關(guān)能否可靠跳閘從而保證其它負(fù)載不受影響有待運行中檢驗。

（4）變電站電源配置采用典型設(shè)計，有的核心的110kV、220kV通信站點的交直流一體化電源系統(tǒng)的蓄電池是無法滿足持續(xù)供電時間應(yīng)不少于4 h的規(guī)程要求的。

5 建議解決措施

（1）明確一體化DC/DC電源的維護(hù)主體。各地市運檢部應(yīng)修訂《電力設(shè)備分界點及運行維護(hù)范圍劃分規(guī)定》，明確檢修分公司是一體化DC/DC電源的運維責(zé)任單位，將該設(shè)備納入變電站設(shè)備統(tǒng)一運維管理，防止管理界面不清，權(quán)責(zé)不明導(dǎo)致安全事件的發(fā)生。

（2）對已采用一體化DC/DC電源方式供電的通信站，建議進(jìn)行通信電源雙重化改造時，增加一套專用通信電源，既滿足雙套電源相互隔離，又安全可靠。

（3）制訂電源監(jiān)控信息規(guī)范，明確一體化DC/DC電源廠商應(yīng)提供的監(jiān)控采集量（例如DC/DC模塊的直流輸入中斷、模塊故障、模塊直流輸出電壓值、直流輸出電壓過高/過低告警、負(fù)載熔絲斷等信息）。完善《變電站典型信息表（試行）》，將以上監(jiān)控量納入調(diào)度端監(jiān)控信息點表中，滿足有人值班場所監(jiān)控人員監(jiān)控需要。

（4）將一體化DC/DC電源信息利用各站已有的自動化通道上傳至調(diào)度自動化系統(tǒng)中，通過調(diào)度自動化系統(tǒng)的WEB發(fā)布功能，將DC/DC模塊信息完整的發(fā)布到III區(qū)WEB服務(wù)器中存儲。通信調(diào)度員通過局域網(wǎng)使用IE瀏覽器可實時監(jiān)視DC/DC模塊運行狀況和查閱模塊歷史數(shù)據(jù)，便于通信人員掌握通信設(shè)備的供電電源的運行狀況。

（5）重要的核心110kV、220kV通信站點建議采用專用通信電源。

（6） 把好廠家招投標(biāo)關(guān)和施工驗收關(guān)，仔細(xì)論證廠家的研究能力和質(zhì)檢水平，優(yōu)先選用在國內(nèi)外有成熟經(jīng)驗且運行狀況良好的產(chǎn)品。

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作者簡介

盛丹紅（1972-），女，湖北省襄陽市人。碩士學(xué)位?，F(xiàn)為國網(wǎng)湖北省電力公司襄陽供電公司信息通信分公司通信班長，高級工程師。主要研究方向為電力系統(tǒng)通信管理和維護(hù)。

作者單位

國網(wǎng)襄陽供電公司 湖北省襄陽市 441002endprint