電力通信電源系統(tǒng)配置維護(hù)淺析

周翼虎，潘 宇

（中國(guó)長(zhǎng)江電力股份有限公司，四川 成都 610000）

1 電力通信電源系統(tǒng)重要性

電力通信系統(tǒng)涉及范圍廣，設(shè)備多，運(yùn)行條件復(fù)雜。從一開(kāi)始的傳輸設(shè)備供電，調(diào)度系統(tǒng)供電到后續(xù)發(fā)展的OA系統(tǒng)、通信網(wǎng)管理系統(tǒng)供電，當(dāng)下隨著5G、融合通信等新技術(shù)新業(yè)務(wù)的發(fā)展和推出，通信電源系統(tǒng)所承擔(dān)的業(yè)務(wù)越來(lái)越多，對(duì)可靠性及穩(wěn)定性要求也越來(lái)越高。

2 電力通信電源系統(tǒng)配置

圖1 通信電源系統(tǒng)圖

如圖1所示，電力通信電源系統(tǒng)主要由交流電源柜、高頻開(kāi)關(guān)電源柜、蓄電池組、直流分配柜、不間斷電源、通信電源監(jiān)控等組成。目前典型通信電源設(shè)備大多數(shù)采用市電或者油機(jī)轉(zhuǎn)換電通過(guò)一系列降壓、整流以及相關(guān)的配電直接給通信設(shè)備進(jìn)行供電或者向蓄電池進(jìn)行供電，通信系統(tǒng)電源從市電獲得電能，當(dāng)市電發(fā)生故障時(shí)柴油發(fā)電機(jī)等備用電源設(shè)備介入進(jìn)行工作，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行不間斷供電，接入的電能通過(guò)低壓交流部分為通信設(shè)備進(jìn)行直接供電，除此之外為了進(jìn)一步保障系統(tǒng)的安全可靠性，在通信設(shè)備處加裝蓄電池組，設(shè)備正常工作時(shí)，蓄電池組處于充電狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)外部電源中斷時(shí)，蓄電池向通信設(shè)備供電，保障了通信系統(tǒng)的短時(shí)性不間斷供電，極大地提高了系統(tǒng)的安全、可靠性。現(xiàn)分述如下：

2.1 交流電源柜

一臺(tái)交流電源柜的交流輸入應(yīng)取自完全獨(dú)立的兩路市電，正常時(shí)通信系統(tǒng)從市電獲得電能，還應(yīng)配置柴油發(fā)電機(jī)等應(yīng)急電源裝置以保證當(dāng)市電失電時(shí)的供電可靠性。交流電配電單元需具有良好的線路切換功能。交流配電有兩條輸入電路，日常檢修調(diào)試和設(shè)備維護(hù)時(shí)需對(duì)兩條線路進(jìn)行切換，可在設(shè)備安裝和春秋大檢作業(yè)時(shí)進(jìn)行線路切換試驗(yàn)，保證切換功能正常。

2.2 高頻開(kāi)關(guān)電源柜

交流電源柜的輸入經(jīng)交流互投裝置裝置后引入高頻開(kāi)關(guān)電源柜。交流互投裝置能保證交流的冗余，當(dāng)其中一路失電后會(huì)自動(dòng)切換到另一路。經(jīng)交流互投裝置處理后的輸入，又會(huì)以交叉連接的方式分別接入兩臺(tái)開(kāi)關(guān)電源柜。

高頻開(kāi)關(guān)電源屏由交流輸入部分、高頻開(kāi)關(guān)整流模塊、監(jiān)控單元、直流輸出等部分組成。

正常運(yùn)行時(shí)，交流電源經(jīng)過(guò)高頻開(kāi)關(guān)電源整流模塊后，通過(guò)直流母線向直流分配柜供電，同時(shí)也對(duì)蓄電池進(jìn)行浮充電。交流市電失電時(shí)，由蓄電池組向負(fù)載供電；交流恢復(fù)后，對(duì)蓄電池組充電。

兩套高頻開(kāi)關(guān)電源的直流母線在正常運(yùn)行條件下禁止并聯(lián)運(yùn)行，輸出分配單元在操作中不能互相影響。

高頻開(kāi)關(guān)電源模塊性能要求：

均流：在多個(gè)模塊并聯(lián)工作狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，各模塊承受的電流應(yīng)能做到自動(dòng)均分負(fù)截實(shí)現(xiàn)均流；在2臺(tái)及以上模塊并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，其輸出的直流電流為額定值時(shí)，均流不平衡度應(yīng)不大于±5%額定電流值。

功率因數(shù)：功率因數(shù)應(yīng)不小于0.90。

諧波電流含量：在模塊輸入端施加的交流電源符合標(biāo)稱電壓和額定頻率要求時(shí)，在交流輸入端產(chǎn)生的各高次諧波電流含有率應(yīng)不大于30%。

2.3 蓄電池組

通信電源系統(tǒng)中采用整流器和蓄電池組并聯(lián)冗余供電方式。蓄電池組作為備用電源還能吸收高頻紋波電流。目前常用的蓄電池為閥控式密封鉛酸蓄電池。

蓄電池組日常中主要運(yùn)行在浮充電方式。浮充電壓一般控制為2.23-2.28V*N，均充電壓一般控制在2.30-2.35V*N，在運(yùn)行中主要監(jiān)視蓄電池組的端電壓值、浮充電壓值、每節(jié)蓄電池電壓值、蓄電池組及直流母線的對(duì)地電阻值和絕緣情況。

通信站點(diǎn)蓄電池組后備時(shí)間應(yīng)大于等于4小時(shí)，偏遠(yuǎn)且無(wú)人值守的通信站點(diǎn)應(yīng)大于搶修人員攜帶必要工器具抵達(dá)通信站的時(shí)間且不小于8小時(shí)。

蓄電池連接電纜應(yīng)采用阻燃電纜。

2.4 不間斷電源

不間斷電源容量應(yīng)按照滿足供電范圍內(nèi)所有設(shè)備額定負(fù)荷大小計(jì)算，涉及負(fù)荷綜合功率因數(shù)和實(shí)際工作情況下的負(fù)荷率，并預(yù)留一定容量，且直流輸入應(yīng)與交流輸入和輸出側(cè)完全電氣隔離。

2.5 直流分配柜

直流分配柜為接直流負(fù)載的屏柜，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意直流總開(kāi)關(guān)與負(fù)荷開(kāi)關(guān)之間容量關(guān)系。直流負(fù)荷按照功能分為控制負(fù)荷和動(dòng)力負(fù)荷，通信用直流負(fù)荷屬于動(dòng)力負(fù)荷直流。分配柜與高頻開(kāi)關(guān)電源柜之間采用交叉接線方式，在蓄電池組充放電或者一臺(tái)開(kāi)關(guān)電源柜故障時(shí)可將直流負(fù)荷轉(zhuǎn)接到另一臺(tái)開(kāi)關(guān)電源柜上。

2.6 通信電源監(jiān)控

通信電源監(jiān)控作為通信動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的一部分，監(jiān)控對(duì)象包括：機(jī)房（蓄電池室）環(huán)境、高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)、通信用不間斷電源、蓄電池等。

通信電源設(shè)備監(jiān)控單元應(yīng)具備RS232或RS485/422、以太網(wǎng)、USB等標(biāo)準(zhǔn)通信接口，將本地監(jiān)控信息傳輸?shù)酵ㄐ艅?dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和本變電站輔助監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的遙信、遙測(cè)功能。

2.7 防雷性能

通信電源系統(tǒng)應(yīng)采取多級(jí)過(guò)電壓防護(hù)，按照DL/T548-2012執(zhí)行，在進(jìn)入機(jī)房的低壓交流配電屏入口處具備第一級(jí)防護(hù)。整流設(shè)備入口處具備第二級(jí)防護(hù)，在整流設(shè)備出口處的供電母線上具備工作電壓適配的電源浪涌保護(hù)器做作為末級(jí)防護(hù)，特殊情況可增加或減少防護(hù)級(jí)數(shù)。

圖2 通信電源過(guò)電壓保護(hù)配置圖

3 通信電源系統(tǒng)日常維護(hù)

3.1 蓄電池組

3.1.1 蓄電池月檢，檢查內(nèi)容

（1）檢查蓄電池組運(yùn)行環(huán)境，包括通風(fēng)、照明、消防等。

（2）檢查蓄電池組總電壓及單體電壓。

（3）檢查標(biāo)簽標(biāo)識(shí)是否有缺失、字跡模糊等，若有，則及時(shí)更換新的標(biāo)簽標(biāo)識(shí)；用濕抹布清除蓄電池外表灰塵。

（4）檢查連接導(dǎo)線是否松動(dòng)，若松動(dòng)則用活動(dòng)扳手?jǐn)Q緊松動(dòng)的導(dǎo)線螺栓，蓋好導(dǎo)線螺栓塑膠帽。

（5）檢查蓄電池輸出直流電纜孔洞是否有效封堵，若發(fā)現(xiàn)未有效封堵，則及時(shí)封堵。

（6）檢查蓄電池是否有殼體變形、液體滲漏、極柱銹蝕等現(xiàn)象，若有，則視情況進(jìn)行處理。

3.1.2 蓄電池組核對(duì)性放電

對(duì)浮充電運(yùn)行的蓄電池，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間要使其極板的物質(zhì)進(jìn)行一次較大的充放電反應(yīng)，以檢查蓄電內(nèi)池容量，并可以發(fā)現(xiàn)老化電池，及時(shí)維護(hù)處理，以保證電池的正常運(yùn)行。

3.2 交流互投試驗(yàn)

每季度進(jìn)行一次交流互投試驗(yàn)，兩路交流應(yīng)能正常切換。其實(shí)驗(yàn)步驟為：

（1）檢查開(kāi)關(guān)電源柜工作狀態(tài)（兩路交流輸入均正常，整流器工作正常）。

（2）若本柜交流運(yùn)行在輸入1路，斷開(kāi)交流輸入1路，互投繼電器是否倒換（倒換為正常）。

（3）閉合交流輸入1路，互投繼電器是否倒換（非對(duì)等倒換為正常，對(duì)等不倒換為正常）。

（4）斷開(kāi)本柜交流輸入2路，互投繼電器是否倒換（非對(duì)等不倒換為正常，對(duì)等倒換為正常）。

（5）確定整流器是否工作正常。

（6）閉合本柜交流輸入2路，互投繼電器是否倒換（不倒換為正常）。

（7）確定整流器是否工作正常。

（8）整理、填寫(xiě)相關(guān)試驗(yàn)記錄。

3.3 防雷接地測(cè)試

每年進(jìn)行一次交直流電源柜及開(kāi)關(guān)電源柜防雷器件的U1mA和0.75U1mA下泄漏電流及殘壓測(cè)試。

每年測(cè)量一次交直流電源柜及開(kāi)關(guān)電源柜工作地和保護(hù)地接至機(jī)房環(huán)形接地銅排的連接電阻，電源柜與環(huán)形接地銅排的連接電阻值不應(yīng)大于0.1W。每年應(yīng)進(jìn)行一次電源系統(tǒng)監(jiān)控裝置設(shè)備的檢查及試驗(yàn)。

3.4 電源系統(tǒng)監(jiān)控裝置檢查

4 通信電源系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析

（1）蓄電池在通信電源中最常出現(xiàn)故障，容易短路是電池最常出現(xiàn)的問(wèn)題。蓄電池一旦短路就會(huì)使通信電源的供電發(fā)生異常，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)有蓄電池爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。蓄電池一旦爆炸，整個(gè)供電系統(tǒng)都將癱瘓。當(dāng)蓄電池出現(xiàn)短路時(shí)，其中的負(fù)極絕緣層會(huì)出現(xiàn)損壞現(xiàn)象。絕緣層被破壞后，蓄電池利用蓄電池架的導(dǎo)電性不斷地向地面放電，產(chǎn)生的電流會(huì)導(dǎo)致電源線不斷升溫發(fā)熱，如果不及時(shí)解決，將發(fā)生火災(zāi)。

對(duì)此，我們應(yīng)加強(qiáng)對(duì)電源日常的規(guī)范性管理工作，保持機(jī)房設(shè)備健全，機(jī)房環(huán)境整潔，運(yùn)維人員應(yīng)做到切實(shí)抓好蓄電池的日常維護(hù)及檢修，加強(qiáng)對(duì)電源監(jiān)控的建設(shè)，制定及落實(shí)好應(yīng)急處置措施。

（2）主干網(wǎng)失壓故障也是通信電源中常見(jiàn)故障，雖然當(dāng)前這種情況發(fā)生的概率因電源系統(tǒng)建設(shè)的完善而不斷減小。但對(duì)于一些老舊的電源系統(tǒng)仍是大問(wèn)題。

對(duì)于此種情況，運(yùn)維人員應(yīng)做好事故預(yù)想，保持與當(dāng)?shù)毓┡潆姴块T(mén)的溝通，掌握好預(yù)期停電時(shí)間，在停電時(shí)間內(nèi)密切關(guān)注蓄電池與設(shè)備運(yùn)行情況。若停電時(shí)間較長(zhǎng)蓄電池不能維持供電，可采取搭接臨時(shí)配電設(shè)備或者關(guān)停不重要負(fù)荷保證重要負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)等措施。

（3）通信電源發(fā)生故障需要解決時(shí)，要確保的第一準(zhǔn)則是保證通信設(shè)備不間斷電流，即一路交流電出現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)該確保另一路交流電正常供電。如果出現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)該分段排查，并核實(shí)熔絲是否斷裂、整流模塊是否過(guò)熱及風(fēng)扇是否正常運(yùn)作等。

5 結(jié)束語(yǔ)

通信電源系統(tǒng)牽涉面廣，運(yùn)行情況復(fù)雜，工作人員需合理設(shè)計(jì)電源系統(tǒng)、制定并落實(shí)相關(guān)管理制度、對(duì)操作方法進(jìn)行規(guī)范、加強(qiáng)建設(shè)工作，做好維護(hù)工作，以確保其可靠性及穩(wěn)定性。