電力系統中通信運維及檢修問題

錢建平

（泰州供電公司，江蘇 泰州 215300）

電力系統主要使用光纖技術來實現主干線路的電力通信，電源為關信號的產生和傳輸提供必要的能量，電源在長期的使用過程中會逐漸產生一些故障，如溫度過高、短路、絕緣失效等。光纜會因為老化、人為破壞或者自然損壞等阻斷通信。研究電力通信的故障運維及檢修策略具有重要意義。

1 電力系統常見通信故障

1.1 電源故障

電源作為電力通信系統運行的必備條件，在使用過程中會出現一定頻率的故障因素，常見如下：①整流模塊故障。環境溫濕度高、長期運行導致的元件老化或者損壞是直接影響整流模塊正常工作的因素。②溫度異常告警。通信電源中包括高低壓供配電設備、油機發電機組、UPS等，設備本身在運行時就會發熱，由于其中安裝配置的電子元器件數量眾多，高溫或者低溫都可能導致電源故障。③高頻開關電源電壓失效。這種故障因素會造成主干通信網絡失壓，一般在主干網失壓的情況下必須排查高頻開關電源是否存在異常，報警信號會給出一定的提示，常見的問題是進線交流接觸器沒有接觸上、電路板上的插空件松動等。④蓄電池異常。蓄電池是為了保障通信系統電源供應的可靠性，電池組本身損壞、絕緣層失效、短路等都是常見的故障，尤其是短路，瞬時電流非常大，有時候甚至會引發嚴重的安全事故，如火災、爆炸[1]。

1.2 通信光纜故障

國內的電力通信主要采用光纖技術，配合使用移動通信、電力線載波通信技術。光纖占據主導地位，圍繞光纖的故障運維是系統管理的重點。①光纜斷開。電力通信光纜主要采用架空的方式來敷設，也有直埋方式。工程建設活動中的動土作業以及車輛剮蹭等會造成通信光纜斷裂，信號無法傳遞。②光纜故障。光纜中包括多條管束，同時每一個管束中又包含一定數量的光纖，個別光纖的中斷或者個別通信管束的中斷也存在可能。③環境因素。大風、雷擊、鳥啄等自然環境因素會破壞通信光纜的完整性，有時候直接斷裂，有時候是光纜打折，信號不能通過。表1分析了幾種典型通信光纜故障的主要成因[2]。④人為因素造成的通信中斷。工程技術人員在安裝、維護以及檢修過程中操作不當而引發通信設施和線路的損壞，常見的包括光纖被劃傷、錯誤切斷或者拆除正在使用的光纜，還有些是安裝通信光纜出現了錯誤，如彎曲半徑過小。因此，在日常檢修和維護中要事先掌握各條線路的走向、作用、編號以及功能，了解其運行現狀。

表1 電力通信光纜常見故障及成因分析

2 電力通信故障運維及檢修策略

2.1 電源故障運維及檢修策略

（1）交流電運維及檢修。①輸入電源異常。交流電源為三相，缺相時必然會造成運行異常，因此要優先檢查是否存在缺相。如果沒有，故障概率比較高的還包括交流變送器，檢測工具為萬用表，主要是檢查其電壓。當檢測出變送器出現故障后，可先將與其連接的端子并聯到其他正常的變送器上，直到故障被排除。②防雷擊裝置故障檢修措施。該裝置具有故障提示的功能，正常運行時為綠色，異常情況下為紅色，系統構成要件分為4部分，相互之間獨立運行，故障也是單獨顯示的。③交流接觸器不能有效吸合。這一裝置具有切換電源系統的功能，檢測其故障因素時主要使用到萬用表[3]。

（2）直流電運維及檢修。①直流斷路器故障檢修策略。當電源系統出現過電流的情況時，用電設備的安全性將受到非常嚴重的威脅，直流斷路器在檢測到過電流的情況時可直接切斷線路，中斷電流。因此，直流斷路器在系統電流值正常的情況下始終處在完整閉合的狀態，如果在故障情況下不能正常斷開，系統安全性無法保障，這時直接將故障斷路器更換掉即可。②系統不能正常顯示直流輸出電流。故障情況分類兩類，一種是顯示值不準確，和實際測量結果存在一定程度的偏差，最終導致顯示電流不可信，第二種情況是顯示值忽大忽小，不穩定。如果是顯示值不準確，那么只需將斜率調整為正確的情況，分流器檢測線路連接不規范或者部分線路松動是造成第二種故障的主要因素，重新檢查并連接。③直流斷路設備不能正常告警。斷路器是直流電源系統中非常重要的保護裝置，為了提升斷路器的可靠性，防止其在電流異常情況下無法觸發，系統中還專門設置了警告裝置，如果其無法正常告警，需逐一排查線路和元器件。

（3）整流器運維及檢修。①整流器溫度異常。整流器中設置有專門由于降溫的風冷系統，主要結構為風扇，溫度異常時先去檢查風扇工作狀態。如果沒有異常，再去檢查整流器中的線路是否存在短路之類的問題。②整流器不能正常顯示。交流器可能存在問題，檢查其熔絲是否正常工作，觀察交流輸入情況[4]，如果并未發現問題，則檢測整流器的線路，仍然無法解決問題則直接更換。

2.2 通信光纜故障運維及檢修策略

（1）光纜故障維修的側重點。電力通信光纜系統的故障類型具有多樣化的特點，并且每一種故障因素所造成的影響也各不相同，處理時要形成側重點，整體上把握的原則是先搶通、后修復。表2中總結了不同故障類型下的處理側重點。先搶通的思路是利用備用的通信光纜、臨時敷設通信光纜或者先使用既有的通信光纜，完成通信功能，不要影響到正常的生產和生活，然后再這一基礎之上，根據現場的實際條件，采用架空敷設或者地埋敷設法，將通信光纜安裝設置到位。在日常管理中要格外關注動土作業、吊裝作業以及地下管線施工作業。例如，在建筑施工中經常要在地面開挖基坑，這樣就可能破壞埋設在地下的通信光纜，有些架設在空中的通信光纜則會受到起重作業的威脅。在地下管線施工中還會使用到無開挖技術，但是鉆進的過程中也可能破壞通信設施。因此，在日常維護管理中要加強對既有通信設施的保護，工程施工活動必須加強前期勘察活動，掌握通信設施的分布情況，作業時采用作業票管理制度。

表2 電力通信光纜故障分類處理側重點

（2）定位故障。電力通信光纜的長度比較大，當其發生故障之后，要先準確定位出具體位置，在過去經常采用人工和信息化相結合的方式來定位故障點，現階段智能電網的建設速度在不斷推進，利用無人機和人工智能等技術了有效縮短電力通信線路的故障定位時間，一般可在數小時之內實現目標。現階段要檢測通信光纜的故障，主要使用光輻射反向檢測儀（OTDR），利用OTDR來檢測光纖故障時，可從出以下方面分析接線盒內斷纖和信號衰減的原因：①熔纖盤上的光纖發生了松動，進而造成其脫落，也有可能是光纖盤上的螺絲安裝不合理，對光纖造成了嚴重的擠壓，進而導致其損傷。②光纖線路可以完全，因為光信號通過反射、散射等也能實現傳播。但是這種彎曲度不能過大，否則信號依然無法傳輸，熔纖盤內留有一定的余量，如果其彎曲度控制不合理，就會影響信號傳輸的效果。③光纖端面的制作方法也會作用于信號傳輸過程，一方面裸光纖的長度不能過大，另一方面熱縮保護管的位置要設置合理，裸光纖在安裝位置的端部，會受到外力作用，保護管位置靠后，進而導致其信號無法傳輸。④剝除裸光纖外的涂覆層時，操作不當，導致其受到一定的損害，并且在后續的使用中，損害不斷擴大，造成信號衰減。

（3）搶修準備。電力通信線路的故障搶修是一項非常緊急的任務，必須在最短的時間內恢復通信功能，否則將嚴重影響電網系統的正常運行，相關搶修工作班組在接收到任務需求之后應該及時組織好各種搶修機械、設備以及工具，待故障位置定位出來之后，立刻組織人員前往現場處理。

（4）線路搶修。光纖線路的搶修應該按照先恢復通信功能、再修復故障線路的原則來開展，一般在管理中會設計專門的應急預案，當通信功能出現故障之后，由替代方案完成臨時通信。通常光纜受損之后采用直接更換的方式來處理，無論是完全阻斷還是部分阻斷。在實施潛修的過程中要注意采取正確的策略，重點是突出搶修的效率，同時又要從用戶的角度出發，先突出重點線路，再去考慮邊緣線路。光纖線路較長，搶修時要完成熔纖，所以，先完成本端的故障修復，然后再去處理對端的安裝。用戶的網絡系統還分為內網和外網，在搶修作業中可優先處理內網的故障，然后再去處理外網。因為大部分用戶設置內網的目的就是為了提升系統的安全性，因而內網通常用于為關鍵設備提供通信服務。

（5）恢復業務功能。受損光纜恢復正常運行之后要由專業技術人員檢測和調試原本的通信功能是否完全恢復，測試工作由機房發起，測試過程中要記錄下具體的結果，不得出現任何降低標準的現象。如果某些指標不正常，必須將其調試到位。企事業單位的網絡通信線路大多非常復雜，尤其是各個分支線路，與其連接的設備也非常多，在修復故障通信線路之后，要逐一檢查各個分支線路上的設備是否正常運行，尤其要關注和業務管理密切相關的服務器、數據庫、終端設備。隨著物聯網技術的全面普及，網絡通信功能不僅僅局限在為計算機、打印機等設備提供通信，智能電力系統中的信號采集設備、信號傳輸功能都要依靠網絡通信設施，因而在通信故障修復之后要系統性地排查各類設備的運行情況，及時發現未修復的線路。

（6）搶修完成的后續工作。現場搶修結束之后將工具、設備、廢棄的光纜線路等全部回收和整理起來，光纜測試過程中記錄下所有的關聯數據，填寫搶修記錄，上報管理部門。

3 電力系統故障檢修案例

電力通信光纜在城市和鄉村等大片區域中均有部署，光纜線路除了老化之外，影響最大的故障因素就是認為和自然損壞。常見的問題如洪水、山體塌方、火災等。光纜在這些嚴酷條件下很容易出現中段。例如，國內某城市一座110 kV變電站的電纜溝意外發生火災，導致敷設在其中的電力通信光纜全部燒毀，電力通信功能中斷。電力通信企業在確認故障位置之后立即組織搶修。由于光纜全部燒毀，走向和位置難以確定，為搶修工作帶來了極大的難度。搶修人員最終根據殘存的光纜確定出其走向和連接的站點，芯數也從殘存光纜中反映出來。由此可見，在遭受人為或者自然災害的情況下，光纜敷設現場可能會非常混亂，原本的安裝情況不易確定，鑒于此，用該建立和完善光纜安裝線路的信息化管理平臺，借此來存儲光纜線路的數據，為緊急情況下的搶修工作提供可靠的依據。

4 結束語

在處理電力通信系統的電源故障時要重視交流缺相、直流電源短路、絕緣失效等問題，故障檢修的策略要根據電源的類型來確定，直流電源、交流電源各有差異。通信光纜容易出現的問題是人為挖斷、自然破壞或者線路老化，檢修時先采用臨時方案恢復通信，然后再去修復受損的線路。