電力系統(tǒng)通信電源新技術(shù)及應(yīng)急預(yù)案研究

白金芳

（國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司承德供電公司，河北 承德 067000）

0 引 言

通信電源在電力通信系統(tǒng)運(yùn)行中起著不可替代的作用，為電力通信網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性提供充分保障。日益增長(zhǎng)的電力需求推動(dòng)著技術(shù)工作者對(duì)通信電源新技術(shù)的不斷研究與革新，從而進(jìn)一步提高供電系統(tǒng)的可靠性。文章充分考慮電力系統(tǒng)中通信電源新技術(shù)特有的特征、應(yīng)用與例證研究，并結(jié)合實(shí)際情況，提出電力網(wǎng)中通信電源系統(tǒng)的專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案。

1 電力系統(tǒng)通信電源新技術(shù)概述

80 年代以來(lái)，電力系統(tǒng)中應(yīng)用的通信電源供電方式逐漸由傳統(tǒng)式集中供電轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚⑹焦╇姟Ｏ鄬?duì)于集中供電方式，分散式供電一方面避免集中供電存在的一些弊端，如電源設(shè)備體積大，安裝過(guò)程復(fù)雜煩瑣、產(chǎn)生噪聲、污染周邊環(huán)境等問(wèn)題；另一方面具有投資少、易擴(kuò)容、可靠性高、蓄電池組免維護(hù)以及易實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控管理等優(yōu)點(diǎn)。然而，分散式供電也存在以下缺點(diǎn)：一是蓄電池組數(shù)量和成本較高；二是對(duì)交流電源供電可靠性、電源設(shè)備的使用性能以及電磁兼容性要求更高；三是要求檢修運(yùn)維人員有較高的技術(shù)水平。

2 電力系統(tǒng)通信電源新技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 可靠性高

電力系統(tǒng)通信電源新技術(shù)的供電可靠性更高，可以增強(qiáng)電力通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性，確保通信業(yè)務(wù)不中斷。一般來(lái)說(shuō)，通信電源系統(tǒng)能夠同時(shí)為電力通信機(jī)房中的光傳輸、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、脈沖編碼調(diào)制（Pulse Code Modulation，PCM）以及綜合接入設(shè)備（Integrated Access Device，IAD）等不同種類電力通信設(shè)備提供電源，保障重要通信業(yè)務(wù)和電網(wǎng)生產(chǎn)業(yè)務(wù)的穩(wěn)定運(yùn)行。電力系統(tǒng)通信電源新技術(shù)能夠降低因電源系統(tǒng)故障導(dǎo)致電力通信設(shè)備故障影響業(yè)務(wù)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 穩(wěn)定性強(qiáng)

開(kāi)展電力系統(tǒng)通信電源新技術(shù)的研發(fā)首先應(yīng)保證通信電源設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，電流和電壓過(guò)高、過(guò)低或變動(dòng)幅度大都將對(duì)通信設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生直接影響，因此電流和電壓需要穩(wěn)定維持在具體合理范圍內(nèi)。若通信電源的供電電壓高于設(shè)定范圍，則會(huì)損壞通信設(shè)備內(nèi)部的電子元器件；若通信電源的供電電壓低于設(shè)定范圍，將導(dǎo)致通信設(shè)備不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)[1]。

2.3 小型化和集成化

隨著當(dāng)今電力通信技術(shù)的不斷進(jìn)步和系統(tǒng)應(yīng)用需求的不斷提升，電力機(jī)房?jī)?nèi)各種設(shè)備數(shù)量不斷增多，要求各類通信設(shè)備在空間占用度、重量、集成化等方面達(dá)到更高水平。當(dāng)前被推廣使用的電源開(kāi)關(guān)中，同時(shí)裝有無(wú)功頻率變壓器和集成穩(wěn)壓器，使得通信電源設(shè)備體積上更加小型化。電力通信設(shè)備將逐漸朝著功率低、體積小、重量輕以及更加集成化的方向發(fā)展。

2.4 頻率高

通信電源裝置逐漸往高頻率的趨勢(shì)發(fā)展，不僅提高通信電源系統(tǒng)效率，還達(dá)到節(jié)能減排的目的。基于電力系統(tǒng)通信電源新技術(shù)的電力通信供電設(shè)備具備更高的頻率，可以達(dá)到高頻切換電力通信電源的效果，功率利用率甚至可達(dá)90%，有效節(jié)約能源[2]。

3 常見(jiàn)的電力系統(tǒng)通信電源新技術(shù)

3.1 電源集中組網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)

電力系統(tǒng)通信電源新技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)集中組網(wǎng)監(jiān)控，既可以有效地監(jiān)測(cè)控制輸出電流、電壓波動(dòng)范圍，又可以對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而快速排查、處理電力通信電源設(shè)備的缺陷與故障，進(jìn)一步提升電力通信系統(tǒng)中的供電設(shè)備可靠性。

3.2 開(kāi)關(guān)整流技術(shù)

電力通信設(shè)備運(yùn)行所需的電壓一般為-48 V，中央電力傳輸線路的電壓只有進(jìn)行降壓處理才能為通信設(shè)備供電。開(kāi)關(guān)整流技術(shù)能夠通過(guò)整流器的變換動(dòng)作調(diào)整電流、修正全部電壓功率因子、采用非線性元件的內(nèi)部存儲(chǔ)設(shè)備切換開(kāi)關(guān)整流器等，確保電力通信電源設(shè)備能夠輸出符合設(shè)備運(yùn)行要求的電流，持續(xù)為不間斷通信設(shè)備供電。

3.3 開(kāi)關(guān)技術(shù)

開(kāi)關(guān)技術(shù)可以直接控制通信電源設(shè)備的運(yùn)行和停機(jī)，在防止電流沖擊對(duì)電力系統(tǒng)通信電源設(shè)備的運(yùn)行造成不良影響的同時(shí)，對(duì)電力系統(tǒng)通信電源設(shè)備的正常使用周期起到延長(zhǎng)作用。采用新型硅質(zhì)原材料的開(kāi)關(guān)能夠有效避免電壓對(duì)運(yùn)維人員的身體產(chǎn)生傷害；通過(guò)現(xiàn)代信息通信技術(shù)，將開(kāi)關(guān)升級(jí)為自動(dòng)、獨(dú)立的設(shè)備，利用手機(jī)客戶端作為控制器進(jìn)行指令操作，達(dá)到遠(yuǎn)程控制電力系統(tǒng)通信電源運(yùn)行和停機(jī)的目標(biāo)。

4 電力系統(tǒng)通信電源新技術(shù)的具體應(yīng)用

4.1 免維護(hù)蓄電池

電力通信系統(tǒng)中，早期使用的開(kāi)口式鉛酸蓄電池充電結(jié)束后會(huì)出現(xiàn)水分分解和水分蒸發(fā)現(xiàn)象，運(yùn)維人員需及時(shí)進(jìn)行蒸餾水補(bǔ)充，且電池使用壽命短。另外，也會(huì)提高企業(yè)的維修成本和運(yùn)維人員的工作量。免維護(hù)蓄電池相比早期蓄電池具有良好的封閉性、自放電的發(fā)生概率極低、穩(wěn)定性更高、蓄電池水分蒸發(fā)量減少、使用壽命延長(zhǎng)以及有效減少運(yùn)維人員工作量等優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用于電力通信系統(tǒng)[3]。科學(xué)、合理化運(yùn)用免維護(hù)蓄電池，能夠有效提升電力通信系統(tǒng)的供電可靠水平。

4.2 高頻開(kāi)關(guān)電源

可控硅相控整流設(shè)備是傳統(tǒng)電力通信系統(tǒng)廣泛采用的整流設(shè)備，該設(shè)備具有占用機(jī)房空間大、控壓操作過(guò)程復(fù)雜、工作效率低等缺點(diǎn)而逐漸被取代。現(xiàn)網(wǎng)運(yùn)行中主要利用基于電力系統(tǒng)通信電源新技術(shù)的高頻整流開(kāi)關(guān)電源，其核心功能是通過(guò)內(nèi)部整流元件將交流電源轉(zhuǎn)變成可供設(shè)備運(yùn)行的直流電源，具備頻率、功率雙高的優(yōu)點(diǎn)，為企業(yè)的整體經(jīng)濟(jì)效益提高及長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展提供保障。目前，變電站通信機(jī)房高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的接線方式如圖1 所示，容量配置要求如表1 所示[4]。表1 中：M為單套高頻開(kāi)關(guān)電源所帶的全部蓄電池組數(shù)；I10為單組蓄電池組10 h 的放電電流，I總為通信站的總負(fù)載電流。

圖1 高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的接線方式示意

表1 單套-48 V 高頻開(kāi)關(guān)電源的容量配置要求

4.3 防雷網(wǎng)絡(luò)

雷電是常見(jiàn)的能夠沖擊電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的自然災(zāi)害，雷電發(fā)生期間產(chǎn)生的高電壓嚴(yán)重威脅電力通信設(shè)備的正常運(yùn)行和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。目前主要的防雷技術(shù)包括以下幾種：第一種是對(duì)雷擊產(chǎn)生的電流進(jìn)行分流、引流，將其中部分電流引至別處，從而降低雷擊產(chǎn)生的損害；第二種是人為采取技術(shù)措施，有效降低電力通信設(shè)備和其他電力設(shè)施的雷電感應(yīng)電壓值；第三種是采取阻塞措施，降低雷電產(chǎn)生的侵入波過(guò)電壓值。以上技術(shù)的應(yīng)用，能夠防止電壓浪涌問(wèn)題，有效提升電網(wǎng)的抵御能力和安全性能。

4.4 無(wú)工頻變壓器整流開(kāi)關(guān)

無(wú)工頻變壓器整流開(kāi)關(guān)具有功率密度大、頻率高、能效高、噪聲低、體積小、易擴(kuò)展以及易維護(hù)的特點(diǎn)。首先，將交流電接入整流器和濾波器電路，輸出可用直流電；其次，通過(guò)逆變將直流電轉(zhuǎn)化為電流頻率為100 ～500 kHz 的交流電；最后，將交流電通過(guò)整流濾波轉(zhuǎn)化成供通信設(shè)備運(yùn)行的低壓直流電。無(wú)工頻變壓器整流開(kāi)關(guān)促進(jìn)電力通信電源設(shè)備工作效率的提升，增強(qiáng)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性[5]。

5 通信電源系統(tǒng)應(yīng)急預(yù)案

為高效有序處置通信電源系統(tǒng)故障，避免或最大限度地減輕通信電源故障造成的損失，保證通信電源不中斷供電或盡量縮短電源中斷時(shí)間。依據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司現(xiàn)行的相關(guān)規(guī)程、規(guī)定，制定適用于電力系統(tǒng)通信電源突發(fā)故障處理的應(yīng)急預(yù)案。

第一，接到事故通知后，現(xiàn)場(chǎng)指揮人員和運(yùn)維人員應(yīng)當(dāng)立即響應(yīng)，迅速前往事故發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)，在最短時(shí)間內(nèi)確定事故發(fā)生原因，確保恢復(fù)設(shè)備供電；同時(shí)，可通過(guò)關(guān)掉站內(nèi)部分輔助設(shè)備設(shè)施的方法減少電源負(fù)載，以盡可能延長(zhǎng)重要設(shè)備的供電時(shí)間，縮短通信業(yè)務(wù)受影響時(shí)間，降低不必要的損失。

第二，在通信站條件允許的情況下，運(yùn)維人員應(yīng)確保事故現(xiàn)場(chǎng)以最快速度采用柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電、供電，確保在蓄電池供電時(shí)間不滿足故障處置進(jìn)度的情況下，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地發(fā)電。

第三，如果交流配電單元的交流接觸器損壞，導(dǎo)致交流部分發(fā)生故障，一般先將交流接觸器臨時(shí)短路，搶通后再進(jìn)行具體故障處理。若具備2 組接觸器，則將設(shè)備負(fù)載臨時(shí)切割至另一組正常運(yùn)轉(zhuǎn)的接觸器下運(yùn)行，以保證通信設(shè)備及時(shí)恢復(fù)供電，再處置接觸器缺陷。

第四，如果交流供電和整流輸出部分均正常，但是電壓過(guò)低不滿足設(shè)備要求，則可將自動(dòng)電壓調(diào)整至首位置，再調(diào)整輸出電壓，將其暫時(shí)調(diào)至自動(dòng)位置，確保設(shè)備的供電不中斷，并盡量短時(shí)間內(nèi)完成故障處理。

第五，如果發(fā)生全站直流失壓，且未發(fā)現(xiàn)有電壓降低的先兆，運(yùn)維人員應(yīng)首先檢查直流輸出熔斷器，若存在損壞問(wèn)題，則進(jìn)行熔斷器更換，恢復(fù)直流供電[6,7]。

6 結(jié) 論

隨著通信技術(shù)水平不斷發(fā)展提高，電網(wǎng)和電力通信事業(yè)得到蓬勃發(fā)展，新型電力系統(tǒng)正在加快建設(shè)。電力企業(yè)必須加大電力系統(tǒng)通信電源新技術(shù)的研究與應(yīng)用力度，做好有效應(yīng)急預(yù)案，全力保障電力通信系統(tǒng)乃至整個(gè)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的目標(biāo)得以順利實(shí)現(xiàn)。