電力通信設備采用交直流一體化電源系統供電的可靠性

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

【關鍵詞】DC/DC電源 專用通信電源 可靠性

1 交直流一體化電源系統供電的可靠性探討背景

隨著“三集五大”體系建設的深入推進和智能電網的快速發展，電力通信網在電力生產、經營、管理中的支撐保障作用日益凸顯，通信設備故障導致業務中斷所造成的后果日益嚴重。而通信設備的安全穩定運行與通信電源供電的穩定、可靠、持續有密切的關系，一旦通信電源系統出現故障，必然對通信網造成較大影響，將嚴重威脅電網的安全生產運行。

2017年1月1日起施行《國家電網公司安全事故調查規程》規定：機房不間斷電源系統、直流電源系統故障造成機房中的自動化、信息或通信設備失電將造成5-8級設備事件，將通信電源的可靠性納入安全事故考核。

近幾年來，變電站典型設計中，所有新建變電站和舊站設備改造不再單獨配置專用通信直流電源，通信設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備供電是否穩定可靠的影響值得通信專業認真研究。

2 現狀調查

站用交直流一體化電源系統是取消通信電源的蓄電池組，將站內直流電源（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，并統一監控的成套設備。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化資源、節省運維成本和機房空間，可實現高效管理等優點。但電力系統，安全第一。因次，我們從設備和管理兩方面入手，對交直流一體化電源系統的可靠性進行調查研究。

2.1 通信設備供電電源系統配置現狀

襄陽供電公司現有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任

目前，專用通信電源由信通分公司負責維護，通信運維人員周期性對高頻開關電源進行檢測，對通信蓄電池進行容量核對性放電試驗。

按照國家電網公司《通信站運行管理規定》（Q/GDW 1804 — 2012）5.2.2條規定：通信站采用變電所、發電廠直流系統電源，經直流- 直流變換（DC-DC）設備為通信設備供電時，以DC-DC設備的輸出端為維護界面，即一體化DC/DC電源應由檢修公司負責維護。但該規程屬于通信規程，運檢專業不知曉，變電專業維護人員慣性思維認為一體化DC/DC電源是通信專業使用，該由通信專業維護，而通信專業依據規程，且一體化DC/DC電源是站用交直流一體化電源系統的組成部分，與交直流一體化電源其它屏柜有相互聯系，應由變電專業維護。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 通信電源遠程監控情況

為實現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備的運行狀況全面、及時、準確地上傳至有人值班的場所，做到實時監視。襄陽供電公司目前實現了轄區內專用通信電源所有信息上傳至信息通信監控室，通信調度值班員能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、遙信量上傳電網調度監控中心。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。可見，一體化DC/DC電源實時運行狀況處于無人、無法監控的狀態。

國調中心《220kV 變電站典型信息表（試行）》（調監〔2012〕 303 號）對站用電這一部分僅規定220kV變電站通信電源電壓為必備監控信息外，再無其它遙測、遙信量為必須監控量。《110kV 變電站典型信息表（試行）》（調監〔2013〕 152 號） 規定110KV變電站通信電源電壓為可選項，變電專業選擇上傳的監控信息時，僅考慮充電屏、蓄電池屏等設備的監控信息，不會考慮一體化DC/DC電源發出的遙測、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象。

由于無統一的一體化DC/DC電源監控信息規范，每個一體化電源廠家能提供的一體化DC/DC電源監控信息各不一樣。有的廠家一體化電源能發出每個DC/DC模塊異常信號，而有的只能發出DC/DC模塊異常的合并信號，有的能發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模塊輸入輸出保護告警或故障，但則大多數廠家均不能提供。因此，想監控一體化DC/DC電源狀況，目前，能采集的信息量也相當有限。

3 一體化DC/DC電源與專用通信電源設備性能比較

3.1 供電方式比較

目前，襄陽供電公司通信設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的運行。二是無專用通信電源，通信設備依靠變電站一體化電源系統的DC/DC變換設備變換得到-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制（PWM）式高頻開關電源，其AC/DC電源模塊輸入交流市電經整流—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，不但在高頻開關電源故障時能無縫繼續給通信設備供電，還相當于一個大電容，能抑制反向電平，還能濾除各種尖脈沖。當負載短路時，蓄電池放電可為故障回路提供短路瞬時保護動作電流，迅速跳開該分路負載空氣開關，整個短路過程，其它支路負載運行不受影響，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，當負載之路出現短路或持續過載故障時，分路負載無法從蓄電池組直接獲得放電電流，分路負載開關存在無法切斷故障支路的風險，DC/DC變換器的限流作用會使-48V母線電壓出現跌落，導致所有通信設備失電。針對該問題，許多廠家采取了各種辦法來解決該問題，但現在低價中標的情況下，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中，自動裝置、繼電保護裝置、通信負荷在正常情況下，全都經操作電源充電裝置來提供，蓄電池處于備用狀態。若全部站用交流失電時，蓄電池就會被事故照明、繼電保護、通信、自動裝置、調度數據網、監控等所有的交直流負荷一起分享。

《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》16.3.1.14條規定：通信電源蓄電池組供電后備時間應不小于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。相當于采用交直流一體化電源后，增加通信和調度數據網負荷后，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的蓄電池是無法滿足交流電源中斷情況下持續供電時間應不少于4小時的規程要求的。

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使用的電源組合在一起，不跟上相應配套的規范和管理細則，將給通信網安全穩定帶來風險。

（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后，變電和通信專業關于該設備的維護分界點，一體化DC/DC電源成為變電設備維護人員和通信設備維護人員的死角，該電源健康狀況無人掌握，影響通信網絡的安全運行

（2）目前，無統一的一體化DC/DC電源監控規范，各電源設備廠商設備能提供的監測量各不相同，變電專業也未將一體化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備的供電電源運行情況，電源隱患無法提前發現，及早處理，通信網運行存在風險。

（3）由于一體化DC/DC電源無蓄電池保護，單一支路負載過載或短路故障情況下，該饋電支路開關能否可靠跳閘從而保證其它負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計，有的核心的110kV、220kV通信站點的交直流一體化電源系統的蓄電池是無法滿足持續供電時間應不少于4 h的規程要求的。

5 建議解決措施

（1）明確一體化DC/DC電源的維護主體。各地市運檢部應修訂《電力設備分界點及運行維護范圍劃分規定》，明確檢修分公司是一體化DC/DC電源的運維責任單位，將該設備納入變電站設備統一運維管理，防止管理界面不清，權責不明導致安全事件的發生。

（2）對已采用一體化DC/DC電源方式供電的通信站，建議進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）制訂電源監控信息規范，明確一體化DC/DC電源廠商應提供的監控采集量（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、負載熔絲斷等信息）。完善《變電站典型信息表（試行）》，將以上監控量納入調度端監控信息點表中，滿足有人值班場所監控人員監控需要。

（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度自動化系統中，通過調度自動化系統的WEB發布功能，將DC/DC模塊信息完整的發布到III區WEB服務器中存儲。通信調度員通過局域網使用IE瀏覽器可實時監視DC/DC模塊運行狀況和查閱模塊歷史數據，便于通信人員掌握通信設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） 把好廠家招投標關和施工驗收關，仔細論證廠家的研究能力和質檢水平，優先選用在國內外有成熟經驗且運行狀況良好的產品。

參考文獻

[1]DL/T1074-2007電力用直流和交流一體化不間斷電源設備[S].2007.

[2]王炳林，郭巍.變電站交直流一體化電源系統的設計與應用[J].冶金動力，2013.

[3]劉成印，高峰.馬金平等 一體化的變電站電源系統[J].電力自動化設備2010.

[4]YD/T1051-2010通信局（站）電源系統總技術要求[S].2010.

作者簡介

盛丹紅（1972-），女，湖北省襄陽市人。碩士學位。現為國網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通信管理和維護。

作者單位

國網襄陽供電公司 湖北省襄陽市 441002endprint