110 kV及以下變電站通信電源配置及監(jiān)控方式研究

馮 超

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司麗江供電局，云南 麗江 674100）

0 引 言

麗江供電局于2014年完成35 kV及以上變電站光纖通信全覆蓋工程，其中包括在110 kV變電站、35 kV變電站無(wú)獨(dú)立通信電源的站點(diǎn)配置DC/DC電源模塊對(duì)通信系統(tǒng)供電[1]。然而，由于此工程中僅配置一套DC/DC電源模塊（不帶蓄電池組）接入站內(nèi)一體化電源，通信電源系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，經(jīng)常因站內(nèi)停電導(dǎo)致通信設(shè)備掉電的情況發(fā)生。隨著變電站無(wú)人值守、調(diào)控一體化實(shí)施與及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目的推進(jìn)，站內(nèi)通信設(shè)備承載的生產(chǎn)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)越來(lái)越重要，對(duì)通信電源系統(tǒng)的供電穩(wěn)定要求也越發(fā)嚴(yán)格。近年來(lái)，網(wǎng)內(nèi)多次發(fā)生廠站通信電源全失事件，導(dǎo)致生產(chǎn)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)通道中斷，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)安全，亟需從管理、技術(shù)等維度，開(kāi)展通信電源專項(xiàng)整治綜合提升工作，通過(guò)規(guī)范通信電源配置、實(shí)現(xiàn)通信電源遠(yuǎn)程監(jiān)控與蓄電池維護(hù)定檢，杜絕通信電源全停事件。

1 110 kV及以下變電站通信電源系統(tǒng)配置現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，電力通信網(wǎng)110 kV及以下變電站的通信電源配置主要有兩種模式[2]：（1）配置獨(dú)立的-48 V通信直流電源系統(tǒng)（含蓄電池組），通信電源系統(tǒng)整流裝置的交流供電電源分別取自兩路不同站用電母線，蓄電池組則選用閥控式密封鉛酸蓄電池（采用單體電壓2 V的蓄電池組）；（2）配置一體化電源系統(tǒng)，在變電站操作電源中配置DC/DC電源模塊，根據(jù)站內(nèi)通信設(shè)備供電需求配置空開(kāi)容量和數(shù)量。

在供電局所轄變電站中，除220 kV及以上變電站與4個(gè)110 kV變電站滿足雙獨(dú)立通信電源雙重化配置外，其余110 kV變電站僅配置一套AC/DC或DC/DC通信電源系統(tǒng)，35 kV變電站均在《35 kV及以上變電站光纖通信全覆蓋工程》指導(dǎo)下配置單套DC/DC電源模塊（不帶蓄電池組），轄區(qū)90%以上站點(diǎn)通信電源均不滿足《電力二次裝備技術(shù)導(dǎo)則》配置要求，存在單點(diǎn)故障導(dǎo)致通信電源全失的風(fēng)險(xiǎn)。110 kV及以下變電站通信電源接入方式如圖1、圖2所示。

圖1 110 kV變電站通信電源示意圖

由圖1可知，站內(nèi)運(yùn)通信設(shè)備均不滿足獨(dú)立雙電源供電，在站用電源正常供電時(shí)若AC/DC電源系統(tǒng)發(fā)生故障，會(huì)導(dǎo)致通信設(shè)備供電中斷；由圖2知，在站用電源或DC/DC電源系統(tǒng)單一故障下通信設(shè)備供電中斷將導(dǎo)致其承載的通信通道中斷，促使變電站失去遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能[3]。

圖2 35 kV變電站通信電源接入示意圖

2 110 kV及以下變電站通信電源系統(tǒng)監(jiān)控接入

當(dāng)前，轄區(qū)110 kV及以下變電站通信電源中具備告警監(jiān)控模塊的通信系統(tǒng)均已采取干接點(diǎn)方式采集告警信息，接入自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，告警信號(hào)包括整流模塊故障告警、交流失電告警以及直流模塊故障告警信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)通信電源的緊急告警監(jiān)測(cè)[4]。該方法借助通信電源監(jiān)控模塊的干接點(diǎn)輸出功能實(shí)現(xiàn)告警數(shù)據(jù)采集，在通信電源與測(cè)控裝置間敷設(shè)滿足要求的通信電纜，實(shí)現(xiàn)通信電源告警模塊干接點(diǎn)與綜自系統(tǒng)中測(cè)控裝置互通，從而達(dá)到數(shù)據(jù)采集的目的。當(dāng)通信電源出現(xiàn)故障時(shí)，相應(yīng)接點(diǎn)閉合或開(kāi)路，測(cè)控裝置接收輸入的變位信號(hào)，遠(yuǎn)動(dòng)工作站會(huì)將通信電源告警模塊干接點(diǎn)變位的遙信信息添加至遠(yuǎn)動(dòng)信息庫(kù)，達(dá)到采集通信電源狀態(tài)信息的目的，在通信電源發(fā)生故障預(yù)警時(shí)會(huì)通過(guò)聲、光及畫(huà)面的方式提示監(jiān)控人員。監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)告警信息后及時(shí)通知通信運(yùn)維人員進(jìn)行通信電源故障消缺處理，從而降低由廠站通信電源全失導(dǎo)致生產(chǎn)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)通道全部中斷的風(fēng)險(xiǎn)[5]。

然而，由于35 kV變電站所配置的DC/DC電源模塊不具備遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊，不可采用干接點(diǎn)方式進(jìn)行通信電源告警數(shù)據(jù)采集，通信電源系統(tǒng)未實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，且變電站都已實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，當(dāng)通信電源出現(xiàn)故障時(shí)，存在未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并消除導(dǎo)致廠站通信設(shè)備斷電，造成通信網(wǎng)承載的生產(chǎn)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在無(wú)人值守變電站實(shí)現(xiàn)通信電源監(jiān)控對(duì)保證電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行意義重大。

2.1 110 kV及以下變電站通信電源系統(tǒng)配置分析

《電力二次裝備技術(shù)導(dǎo)則》、《南方電網(wǎng)公司110～500 kV變電站標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)》中均對(duì)通信電源的配置做出如下要求：各級(jí)調(diào)度中心、220 kV及以上變電站應(yīng)配置兩套-48 V獨(dú)立通信直流電源，110 kV及以下新建變電站應(yīng)采用一體化電源，在兩套變電站操作電源中分別配置DC/DC電源模塊，并具備本地監(jiān)控及遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。其中，告警信號(hào)應(yīng)包括每一路輸入交流缺相、交流失電、交流電壓過(guò)高或過(guò)低、整流模塊故障、直流輸出電壓過(guò)高或過(guò)低、過(guò)流、故障總信號(hào)、負(fù)載/電池分?jǐn)喔婢约斑^(guò)熱告警等。告警信號(hào)除在設(shè)備上以告警燈方式響應(yīng)外，還需提供與設(shè)備電氣隔離的干接點(diǎn)輸出，接點(diǎn)容量為DC250V/1A，可選擇常開(kāi)或常閉。配置需求詳見(jiàn)表1。

表1 通信電源設(shè)備典型配置及關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)表

鑒于110 kV及以下變電站只配置了一套AC/DC或DC/DC電源的站點(diǎn)，應(yīng)按要求增配一套或多套具備本地監(jiān)控及遠(yuǎn)程監(jiān)控功能的DC/DC電源模塊，并分別接入變電站一體化電源實(shí)現(xiàn)通信電源雙重化配置，使通信設(shè)備雙電源供電滿足N-1運(yùn)行條件。條件允許，處于匯聚站點(diǎn)的變電站可考慮配置-48 V獨(dú)立通信直流電源（含蓄電池組），提高通信電源可靠性，確保通信實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的可靠傳輸。

2.2 110 kV及以下變電站通信電源系統(tǒng)監(jiān)控方式分析

隨著科學(xué)技術(shù)水平的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)自動(dòng)化程度大幅度提高，無(wú)人值守、調(diào)控一體化構(gòu)想的實(shí)施對(duì)通信網(wǎng)的穩(wěn)定、可靠傳輸要求越來(lái)越高。通信電源系統(tǒng)是通信網(wǎng)絡(luò)的心臟，只有保證通信電源穩(wěn)定、不間斷供電，通信設(shè)備方能可靠運(yùn)行。

對(duì)于變電站中不具備監(jiān)控模塊的DC/DC電源模塊，相關(guān)人員應(yīng)與原廠家工程師合作，在原DC/DC電源中增加告警監(jiān)控模塊，并采取干接點(diǎn)采集告警信號(hào)的方式將電源緊急故障告警接入自動(dòng)化監(jiān)控后臺(tái)。

實(shí)際工作中干結(jié)點(diǎn)采集告警的正確率取決于現(xiàn)場(chǎng)工作人員能否在告警接入前根據(jù)設(shè)備圖紙及現(xiàn)場(chǎng)倒換實(shí)驗(yàn)得出告警信息，存在告警信息定義與實(shí)際告警源不一致的可能，特別是在一些圖紙缺失、已停產(chǎn)在運(yùn)的通信電源，情況更加嚴(yán)重。且干接點(diǎn)方式采集范圍較小，只能采集部分重要告警信息上傳監(jiān)控，一些可判斷通信電源運(yùn)行狀態(tài)的次要告警難以做到實(shí)時(shí)上傳，通信電源的整體運(yùn)行情況監(jiān)控不足，存在一定的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

具體實(shí)施時(shí)，應(yīng)建設(shè)通信電源遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)，制定統(tǒng)一的通信電源遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范通信直流電源監(jiān)控物理接口、通信協(xié)議和監(jiān)控內(nèi)容，建設(shè)通信電源立體集中防控系統(tǒng)，把通信電源的全部監(jiān)控信息（每一路輸入交流缺相、交流失電、交流電壓過(guò)高或過(guò)低、整流模塊故障、直流輸出電壓過(guò)高或過(guò)低、過(guò)流、故障總信號(hào)、負(fù)載/電池分?jǐn)喔婢^(guò)熱告警等）及蓄電池整組在線運(yùn)行情況上傳至遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)，同時(shí)采用干接點(diǎn)采集告警的方式將電源緊急告警接至測(cè)控裝置，并通過(guò)通信網(wǎng)上傳至地調(diào)監(jiān)控，當(dāng)通信電源遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)失效時(shí)也能通過(guò)干接點(diǎn)采集到通信電源緊急告警，實(shí)現(xiàn)N-1監(jiān)控，解決局通信調(diào)度無(wú)24小時(shí)值班無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)告警的問(wèn)題，達(dá)到變電站通信電源遠(yuǎn)程可視、可管與可控目標(biāo)。

3 結(jié) 論

通過(guò)分析不滿足《電力二次裝備技術(shù)導(dǎo)則》技術(shù)規(guī)范的110 kV及以下變電站通信電源的配置與遠(yuǎn)程監(jiān)控方式，可明確通信電源的雙重化配置與遠(yuǎn)程監(jiān)控在通信網(wǎng)絡(luò)中的重要地位。在此基礎(chǔ)上，筆者提出通信電源配置優(yōu)化方案與通信電源監(jiān)控方式，建設(shè)通信電源遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)時(shí)監(jiān)控通信電源及蓄電池組在線運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)變電站無(wú)人值守與調(diào)控一體化要求。