軌道交通專網通信電源系統的管理及維護

南京地鐵運營有限責任公司

摘要：本文簡要介紹有關軌道交通專網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的要求。軌道交通通信電源系統承擔全線范圍內所有車站、控制中心、車輛段及停車場專網通信設備的供電。不僅僅只是實現為通信設備輸送正常的能源，而且要消除電網對設備的損害，保證供電質量，能保證通信設備在主電源中斷或發生波動情況下，專網通信各子系統設備仍能正常可靠地工作。因此通信電源系統是通信系統的心臟，而軌道交通專網通信系統又是軌道交通有效組織安全運營的命脈。近年來，隨著各地軌道交通行業的快速發展及通信設備的技術的不斷更新，對設備維護管理工作提出了許多新的問題。本文就通信電源的維護和管理方面談幾點想法。

關鍵詞：軌道交通；專網通信；通信電源；交流不間斷電源；直流不間斷電源；管理及維護

1.軌道交通專網通信系統對電源的基本要求

地鐵專網通信電源系統一般包括：交流配電屏、高頻開關電源、不間斷電源系統（UPS）和蓄電池組。隨著現代電子技術的迅速發展，通信設備對電源系統的要求越來越高。電源系統不僅要為通信設備輸送正常的能源，而且要消除電網對設備的損害，保證供電質量。因此專網通信系統對系統提供的電源必須具備以下基本要求：

1.1按一級負荷供電：電網的供電，應由變電所引接雙電源、雙回路的交流電源至專網通信交流配電屏。當使用中的一路供電出現故障時，應能自動切換到另一路。

1.2可靠性：專網通信電源應滿足對設備供電無間斷、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備都應當采用交流不間斷電源（UPS）。在直流供電系統中，應當采用整流器與電池并聯浮充供電方式。此外還必須提高各種通信電源設備的可靠性。

1.3穩定性：各種通信設備都要求電源電壓穩定，不能超過允許變化范圍。電源電壓過高，會損壞通信設備中的電子元件；電源電壓過低，通信設備不能正常工作。此外，直流電源電壓中的脈動雜音也必須低于允許值，否則，也會嚴重影響通信設備工作質量。當通信設備直接由市電供電時，電網負載變化引起的電壓瞬變對通信設備也有很大影響。因此，一般通信設備都由UPS供電。

1.4高效率：隨著地鐵線路的增加，電源系統的負荷不斷增大，為了節約電能，必須設法提高電源裝置的效率，采用高效率通信電源設備。

2、軌道交通專網通信電源的組成

專網通信電源包括交流配電柜、高頻開關電源、不間斷電源（UPS）、蓄電池組及網管智能監控等設備。

2.1交流配電柜：交流配電柜應設有進出線短路、過載保護，輸入電源過壓、欠壓、過流和缺相顯示，電源電壓、負載電流及運行狀態顯示；在交流電源停電、供電恢復、缺相時，能發出可見的告警信號，故障消除后自動復位；在人工確認時可以調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，并可實現自動/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通信電源負載設備。交流監控單元可對交流配電柜進行監控和維護，完成參數設置、故障告警等功能，應具有標準通信接口及通信協議和以太網報警接口及相關通信和監控軟件；以太網數據接口與通信傳輸系統提供的以太網數據接口對接，將報警信息遠距離傳輸至網管中心。

2.2高頻開關電源：高頻開關電源應采用輸出電壓軟啟動工作方式。在控制中心、各車站和車輛段等專網通信機房分別設置直流高頻開關電源，為直流通信設備提供質量良好的直流不間斷電源。當外供交流電源正常時，高頻開關整流模塊并聯工作，通過直流配電單元為直流負荷供電，同時向與直流配電單元并聯連接的蓄電池進行在線浮充充電或均衡充電。外供交流電源故障時，高頻開關整流模塊停止工作，蓄電池組開始放電，并通過直流配電單元向通信直流負荷供電。外供交流電源恢復正常時，高頻開關整流模塊恢復工作，同時向蓄電池組自動進行在線浮充充電或均衡充電。直流監控模塊同樣必須可對直流高頻開關電源進行監控和維護，具有標準通信接口及通信協議，可將報警信息遠距離傳輸至網管中心。

2.3直流不間斷電源（UPS）：UPS應采用在線雙變換式工作方式，正常情況下，供給負載的電源是外供交流電源經UPS整流、逆變后輸出380V交流電源，當設備出現故障時，能自動或手動切換至旁路交流電源。經整流、逆變后的交流電源與外供交流電源同相。UPS應具有手/自動旁路功能和旁路時安全供電功能；具有輸出過流及短路保護功能；具有過壓防雷保護功能。可采用UPS電源具有“交流旁路優先”控制功能的設備，利用這種功能可以構成改進性的主-從“熱備份”冗余供電系統。可采用最新的高頻脈寬調制+IGBT電路的UPS，使整流器的輸入電壓范圍寬達305-480VAC（滿載），特別適合惡劣電網情況的地區，能大大減少了電池的放電次數，延長了電池的壽命。交流監控模塊也必須可對UPS電源設備進行監控和維護，同樣應具有標準通信接口及通信協，可將報警信息遠距離傳輸至網管中心。

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鉛酸蓄電池，在配置高頻開關電源及UPS設備的設備房各配備蓄電池一套，按兩組并聯設置，兩組蓄電池組的容量相等。備用時長按實際要求考慮。

2.5專網通信電源網管系統：專網通信電源網管系統包括UPS、高頻開關電源及交流配電柜網管系統等設備，均設置在控制中心通信網管室。系統分別對全線各個車站、車輛段及停車場、控制中心的專網通信電源分系統設備進行集中監測和網管。各分系統的狀態信息和故障告警信息通過電源系統與傳輸系統的通信接口采用共線以太網方式送到網管室統一監測。

3、軌道交通專用通信電源的管理

3.1專網通信電源設備的管理基本原則

專網通信電源設備管理的基本原則是要保持所有電源處于完好，其標準是：機械性能良好；電氣特性符合標準要求；空調設備的制冷系統、空氣處理系統正常；運行穩定、可靠；技術資料、原始記錄齊全。維護班組應有搶修故障的交通工具、聯絡工具和必要的維修工具、儀器儀表及足夠的備品備件。努力實現無人值守，具備設備穩定可靠，具有較完善的自動功能、實施故障診斷及保護功能；在監控網管中心能監視電源設備和系統的運行狀態，并能對備用設備進行開、關及轉換。

3.2專網通信電源設備管理的基本要求

新裝、大修、設備的結構、性能變更后的設備，應組織相關部門進行工程驗收，經驗收合格并辦理交接手續后，方可投入試運行。試運行為三個月，經試運行合格后方可正式投產使用；現用、備用或停用的設備，均應保持機件、部件和技術資料完整，不準任意更改設備的結構、電路或拆用部件；設備的結構、性能需要更改時，其圖紙資料應及時更新和保存。

4、專網通信電源設備的日常維護基本要求

4.1檢查設備機柜是否有故障代碼，檢查設備面板的顯示燈、表針的狀態及空開位置是否正確，檢查線纜標識是否齊全，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、直流熔斷器及線纜接頭情況：交流空氣開關、直流熔斷器過熱是負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，嚴重時會造成開關、電纜燒毀故障，若存在溫度過高情況，應查明原因，做出相應處理：接頭不緊的，重新緊固接頭；存在局部短路情況的，及時排除；負載過大的，及時制定方案，進行分流。

4.3清潔設備機柜、UPS和整流模塊濾網及內部積塵：設備機柜、UPS和整流模塊濾網臟，散熱效果就會不好，會導致設備發熱嚴重。電源設備內部灰塵多，有可能導致內部短路，甚至燒毀元器件和整個系統，每月至少清潔一次設備表面及濾網積塵，同時根據機房環境情況，1～2年應徹底清潔UPS及開關電源模塊內部.

4.4檢查電源防雷器件運行狀況：電源防雷器件是保護電源設備安全運行的必要器件，若防雷器件損壞，電源設備會失去保護，遇到雷擊時可能出現損毀故障，注意觀察電源設備監控單元的告警以及防雷器件的指示，發現問題及時處理；

4.5檢查設備風扇工作情況：設備風扇屬于易損件，出現故障不進行處理，會影響散熱，從而導致設備故障。嚴重時甚至燒毀風扇和元器件，日常檢修注意觀察電源設備告警信息，發現風扇故障，及時更換維修風扇。日常維護中注意對風扇進行清潔和潤滑軸承。

4.6打開設備外殼進行維修：UPS及開關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打開外殼進行維修，易造成人身傷害，對正在運行的電源設備，切勿打開外殼，必須在關機5分鐘后才能打開外殼。

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

4.8檢查機房空調工作情況：|機房空調工作不正常，會導致機房內溫度高，設備不能很好散熱，有可能出現電容器爆炸，設備燃燒的故障，空調漏水，有可能導致設備短路，巡視時關注機房內溫度是否正常，空調工作是否正常，是否存在漏水、濾網臟、室外冷凝器臟等情況，及時做出相應處理。

4.9在電源系統檢修過程中應安排兩人以上進行作業，一人作業，一人防護，發生突發事件及時處理。

5、蓄電池日常維護基本要求

5.1清潔蓄電池要注意盡量避免使用金屬工具，對使用的工具要做絕緣處理。

5.2使用萬用表量測電池電壓表筆接線位置及檔位應正確，不正確有可能會造成萬用表燒壞，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，大電流放電可能會導致燒毀連接電纜及電池的事故，特別是放電前必須仔細進行檢查。

5.4離線放電試驗拆除電池，應對拆除下來的電纜、操作工具做好絕緣保護，避免導致電池正負極短路，引起負載掉電，甚至有可能導致電池短路爆炸。

5.5電池放電過程中應對電池外觀、溫度、電壓進行檢查、量測，檢查電池及連接條溫度嚴禁用手直接觸摸，若電池連接不緊，大電流放電連接條會發熱嚴重，直接觸摸有可能燙傷人，可用紅外測溫儀量測電池及連接條溫度，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；放電完畢直接并入系統，由于和未放電的電池組存在壓差，有可能會造成打火；放電完畢的蓄電池組必須要進行充電，充電完畢經量測和直流系統壓差在0.5VDC之內，方可并入系統。

結束語：綜上所述，在專用通信網的構成中，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，并創造良好的客觀運行環境，做到管理專業化、制度化，設備、技術先進化，操作、維護現代化，才能保證通信電源系統和軌道交通專用通信系統的安全生產運行，確保專網通信的可靠暢通，服務于軌道交通運輸安全生產。

參考文獻：

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[3]李曉明：對通信電源維護管理工作的幾點考慮[J]；電信科學；1999年08期

作者簡介：

尹琛潔；女；1978年5月生；南京地鐵運營有限責任公司 生產計劃管理、助理工程師

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圖2 線路防雷水平與桿塔高度間關系

由圖2可知，在同樣的雷擊距時，配網桿塔的高度越低，線路中的閃絡電流越低。所以在保證配網安全運行的前提下，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號桿由15m換為12m后線路耐雷水平之間的對比，

表2 11號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數據的分析可知，11號桿換為12m的桿塔都，線路的耐雷水平提高了15%左右。

（三）配網線路安裝ZnO避雷器

在配網線路上安裝ZnO避雷器是一種新型的防雷措施。相關研究數據表明，10kV線路每200m安裝ZnO避雷器，能夠將感應雷引起的故障次數減少 90%左右，因此ZnO避雷器能夠很好的防止雷電對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-秒特性相結合，當線路遭受雷擊時，線路避雷器可靠地動作，以保護絕緣子串不發生閃絡。而且，線路型氧化鋅避雷器，體積小、重量輕，便于在較復雜的地形進行安裝。

（四）加強配電線路的監管

根據配網運維人員經常進行技術培訓，增強對配網線路的維護和管理工作，加強配電線路監管工作也能有效提高線路的防雷效果。純架空線應該采用投運自動措施；如果配電線路的絕緣效果低，就應有選擇性地使用自動重合閘。在處理 10kV 配電線路防雷情況的混合線路時，如果電纜的長度達不到整條線路的70%，則不關注配電項目線路中絕緣子的影響。

五、結束語

總而言之，10 kV配電線路是電網的重要組成部分，整體結構相對復雜，受雷擊影響比較大，對電網運行安全有著重要影響。為提高線路防雷效果，需要對現存管理工作中存在的問題進行分析，并選擇合適的措施進行處理，爭取不斷提高線路防雷性能，提高10 kV配電線路運行的可靠性與穩定性。

參考文獻：

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