通信電源技術(shù)在電網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化中的應(yīng)用

胡國(guó)軍

（滁州市智宏工程咨詢有限責(zé)任公司，安徽 滁州 239000）

1 電力通信電源技術(shù)的簡(jiǎn)介

電力通信電源技術(shù)主要分為直流供電系統(tǒng)和接地保護(hù)兩個(gè)部分，不同部分之間有效配合為電力通信設(shè)備提供了良好的能源供應(yīng)。考慮到電力系統(tǒng)中存在數(shù)量眾多的電力通信設(shè)備，同時(shí)也對(duì)通信電源供電提出了更高的要求，只有不斷提高通信電源技術(shù)水平，才能夠保證通訊設(shè)備供電的穩(wěn)定性，為此需深入研究電力通信電源技術(shù)。

2 電力通信電源技術(shù)的應(yīng)用

2.1 高頻開關(guān)電源提升電源頻率

采用高頻開關(guān)電源作為電力通信電源，是由于高頻率的供電能夠最大限度地減少電能的消耗。高頻開關(guān)電源的作用在于先實(shí)現(xiàn)電源的交直轉(zhuǎn)化，再將其換成一種高頻交流電，最后，將其轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定性更強(qiáng)的直流電。在高頻開關(guān)電源的作用下，輸出的直流電整體穩(wěn)定性更強(qiáng)，能為通信設(shè)備的長(zhǎng)期平穩(wěn)運(yùn)行提供良好保障，同時(shí)也是減少設(shè)備故障的有效方法。高頻開關(guān)電源在實(shí)踐當(dāng)中的運(yùn)用，使整體的供電效率更高，而且該電源體積較小，更加符合小型化趨勢(shì)。

2.2 集成式的電力通信電源

集成式一體化電源實(shí)現(xiàn)了不同模塊之間的集成，為自動(dòng)化設(shè)備與各種通信設(shè)備提供穩(wěn)定電力來源，同時(shí)還可完成整流模塊的電源整流，根據(jù)使用需求轉(zhuǎn)化為不同電壓的直流電，以此來滿足通信設(shè)備和蓄電池的供電需求。電網(wǎng)運(yùn)行過程中如出現(xiàn)故障，集成于其內(nèi)部的蓄電池即可第一時(shí)間進(jìn)行供電，滿足通訊設(shè)備的運(yùn)行需求。從工作原理的角度來看，電網(wǎng)交流電作為一體化電源的輸入電源，通過整流后可將其轉(zhuǎn)化為直流電，經(jīng)過交直轉(zhuǎn)化模塊、逆變模塊分別輸出48V的穩(wěn)壓直流電源和220V 高頻交流電[1]。

2.3 對(duì)內(nèi)部蓄電池組的改進(jìn)

蓄電池集成于電源中的作用，就是在必要時(shí)發(fā)揮備用供電功能，供電過程一旦出現(xiàn)故障，便會(huì)影響通信設(shè)備的正常運(yùn)行，而蓄電池則能夠彌補(bǔ)這一缺陷。通過對(duì)現(xiàn)有各種電力通信電源產(chǎn)品的分析，使用范圍最廣的是一種開口型蓄電池，但該蓄電池在實(shí)踐當(dāng)中的運(yùn)用容易造成內(nèi)部水分流失，為避免蓄電能力受其影響，需及時(shí)補(bǔ)充蒸餾水；電池老化會(huì)產(chǎn)生氫氧，反而會(huì)陷入電池內(nèi)部的稀硫酸，不僅會(huì)造成環(huán)境污染問題，同時(shí)也讓工作人員的工作量大大增加。所以需要對(duì)現(xiàn)有蓄電池組加以改進(jìn)，目前采用了鉛酸蓄電池，該種電池具有密封性好的特點(diǎn)，正負(fù)極包裹后能夠有效避免內(nèi)部水分蒸發(fā)，維護(hù)次數(shù)大大減少，及時(shí)反復(fù)使用也能具備良好的密封性，不會(huì)因?yàn)橄×蛩嵝孤┒廴经h(huán)境，所以免維護(hù)蓄電池在現(xiàn)階段有著廣泛的運(yùn)用。

3 實(shí)例分析

3.1 工程概況

某項(xiàng)目為500kV 變電站的站點(diǎn)，目前采用電力空間通信方式，負(fù)責(zé)整個(gè)安徽省的電力網(wǎng)數(shù)據(jù)調(diào)度傳輸?shù)葮I(yè)務(wù)。文章聚焦于實(shí)例變電站的通信電源系統(tǒng)，從實(shí)踐角度對(duì)項(xiàng)目改造情況進(jìn)行詳細(xì)分析，指出變通電源系統(tǒng)當(dāng)中的安全隱患，同時(shí)結(jié)合相關(guān)規(guī)定要求，對(duì)其電源系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，讓通信設(shè)備能夠獲得良好的穩(wěn)定電源。首先需對(duì)現(xiàn)有電源系統(tǒng)內(nèi)部的連接結(jié)構(gòu)，及其中設(shè)備負(fù)載的具體供電要求進(jìn)行詳細(xì)分析，制定相對(duì)應(yīng)的改造實(shí)施方案，同時(shí)逐一對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置的各種-48V通信設(shè)備負(fù)載進(jìn)行切割，完成通信電源系統(tǒng)的整體改造目標(biāo)。

3.2 存在問題分析

500kV 變電站現(xiàn)包括兩組蓄電池、兩套通信高頻音開關(guān)電源、一套直流分配屏，2007 年正式投入運(yùn)行。考慮到項(xiàng)目投入運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，而且站內(nèi)其他設(shè)備也有接入需求，但是設(shè)置中僅有兩個(gè)空開，容量均為100A，采用兩條線纜并聯(lián)方式提供交流輸入，但是容量、線徑大小并不符合待載需求[2]。隨著現(xiàn)代電力設(shè)備的不斷完善，想要保障電網(wǎng)的通信穩(wěn)定性，必須做好整體項(xiàng)目的升級(jí)改造，通過對(duì)現(xiàn)有資料的梳理，改造前期的問題如下：第一，項(xiàng)目中存在的高頻開關(guān)電源數(shù)量為兩套，投入運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，散熱性能逐步變差，導(dǎo)致整流模塊發(fā)熱高，故障發(fā)生頻率高。第二，現(xiàn)有整流模塊槽架數(shù)量為10 個(gè)，因后期可能需要新增多種設(shè)備，擴(kuò)容難度比較大，換言之，就是難以增加更多的整流模塊。第三，直流分配屏Ⅰ段上的同時(shí)雙母線當(dāng)中，可用來空開的直流母排數(shù)量?jī)H一個(gè)，而在直流分配屏Ⅱ段當(dāng)中，可用于空開的直流母排數(shù)量直接為0。第四，蓄電池已經(jīng)經(jīng)過了較長(zhǎng)時(shí)間的使用，導(dǎo)致工作性能逐步下降。為了更好地了解項(xiàng)目改造前各通信設(shè)備的具體負(fù)載分配狀態(tài)，表1 對(duì)其進(jìn)行了展示。

表1 分配屏Ⅰ、Ⅱ段直流母排改造前的具體負(fù)載情況

3.3 系統(tǒng)改造方案及其配置計(jì)算

3.3.1 總體改造方案

通過前文變通信電源系統(tǒng)運(yùn)行情況分析，可知系統(tǒng)運(yùn)行當(dāng)中存在客觀性的問題，想要促進(jìn)電力設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，必須做好系統(tǒng)性的改造，經(jīng)過綜合分析之后提出將兩套原高頻開關(guān)電源屏、兩組原蓄電池，以及一套原直流分配屏全部退出，并增設(shè)新的高頻開關(guān)電源屏、蓄電池與直流分配屏各兩組，確保機(jī)房?jī)?nèi)的各種通信設(shè)備，絕對(duì)不會(huì)因?yàn)榍懈疃鴮?dǎo)致負(fù)載面臨中斷供電問題。為實(shí)現(xiàn)雙電源供電，變單電源供電設(shè)備中設(shè)有電源分配單元（PDU，Power Distribution Unit）。“二進(jìn)一出”型意味著改造后，會(huì)有兩路輸入單元存在，切割過程中，可使單電源設(shè)備保持正常供電，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)新電源系統(tǒng)投運(yùn)的平滑過渡。

3.3.2 系統(tǒng)配置計(jì)算

電源改造方案實(shí)施后，整個(gè)通信設(shè)備系統(tǒng)的總負(fù)載電流大小（100A）并未發(fā)生任何變化。為了保證新增的兩道高頻開關(guān)電源設(shè)備均可穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)需要考慮遠(yuǎn)期擴(kuò)容問題，需要預(yù)留一定的系統(tǒng)容量，經(jīng)過綜合分析后，將系統(tǒng)冗余系數(shù)γ 設(shè)置為20%，則遠(yuǎn)期負(fù)載電流為：

查閱國(guó)家通信行業(yè)通用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，確定計(jì)算鉛酸蓄電池組容量時(shí)可采用的公式為：

根據(jù)上述公式，C、K、I、T、η 分別代表蓄電池組總?cè)萘俊踩禂?shù)、負(fù)載電流、蓄電池放電小時(shí)數(shù)和蓄電池放電容量系數(shù)，為了解其取值，表2 對(duì)其進(jìn)行了展示。經(jīng)過各項(xiàng)數(shù)值的計(jì)算，本次項(xiàng)目中將配置六個(gè)整流模塊數(shù)量，而且項(xiàng)目后期會(huì)存在擴(kuò)容問題，所以為了確保增設(shè)的新高頻開關(guān)電源能滿足整體的容量需求，需要額外增設(shè)整流模塊四個(gè)。

3.4 不停電改造方案的實(shí)施

3.4.1 準(zhǔn)備事項(xiàng)

（1）項(xiàng)目實(shí)施前，需要做好前期的準(zhǔn)備工作，通過連接端子等確認(rèn)電氣連接結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確無誤，讓現(xiàn)場(chǎng)電源接線保持與連接圖要求完全一致。（2）施工現(xiàn)場(chǎng)需計(jì)算通信機(jī)房?jī)?nèi)各直流-48V 設(shè)備的負(fù)載輸入端情況，并進(jìn)行分析，以確定是否采用雙電源供電，即使設(shè)備負(fù)載失去一路電流電，依舊能夠滿足系統(tǒng)的整體運(yùn)行。（3）完成設(shè)備負(fù)載分類，重點(diǎn)關(guān)注上部承載的光路和相關(guān)保護(hù)業(yè)務(wù)，并完成通信檢修票的填報(bào)，等到保護(hù)通道停運(yùn)之后方可進(jìn)行改造。（4）現(xiàn)場(chǎng)改造需要進(jìn)行整體規(guī)劃，重點(diǎn)關(guān)注線纜的敷設(shè)長(zhǎng)度，以及具體敷設(shè)路徑等，以確保改造后的通信電源系統(tǒng)足以與運(yùn)行穩(wěn)定性要求相符。

3.4.2 系統(tǒng)改造的具體實(shí)施步驟

施工前期需要做好準(zhǔn)備工作，明確施工區(qū)域，懸掛安全標(biāo)識(shí)等；準(zhǔn)備增設(shè)兩臺(tái)新的高頻開關(guān)電源屏，并對(duì)其進(jìn)行固定安裝，在此過程需按照順序要求擺放蓄電池，采用萬用表進(jìn)行測(cè)試，經(jīng)過測(cè)試確認(rèn)無誤后，再將蓄電池組各節(jié)之間以電纜連接起來；敷設(shè)連接線纜。實(shí)現(xiàn)新增高頻開關(guān)電源屏Ⅰ、Ⅱ至交直流室交流配電屏之間的連接，同時(shí)打印各項(xiàng)標(biāo)識(shí)，并對(duì)其進(jìn)行粘貼；根據(jù)原有通信電源系統(tǒng)連接結(jié)構(gòu)，對(duì)增設(shè)的兩臺(tái)新高頻開關(guān)電源屏展開安裝，準(zhǔn)備兩根線纜，將其并接，并借助備用63A 空開（位于3 號(hào)交流配電柜）做好家電測(cè)試，經(jīng)測(cè)試確認(rèn)無誤后，方可開展充放電試驗(yàn)；先拆除增設(shè)的第1 組新蓄電池，完成線纜連接并將其裝入屏柜，對(duì)增設(shè)的第2 組新蓄電池組則要求做充放電試驗(yàn)；將增設(shè)的新高頻開關(guān)電源屏Ⅰ與增設(shè)的新蓄電池組當(dāng)中第1 組重新以線纜做一次連接，并完成整體的部分工作；將舊有高頻開關(guān)電源屏Ⅱ斷開，再把增設(shè)的新高頻開關(guān)電源屏Ⅰ上面的備用63A 交流空開線纜交接至舊有高頻開關(guān)電源屏Ⅱ上面的100A 交流空開位置，接下來即可對(duì)舊有高頻開關(guān)電源屏Ⅱ、舊有蓄電池組當(dāng)中的第2 組屏及相應(yīng)線纜作拆除處理；根據(jù)上述操作將舊有高頻開關(guān)電源屏Ⅰ自100A 交流空開（即交流配電1 號(hào)柜當(dāng)中的第5 路）斷開，并將舊有高頻開關(guān)電源屏Ⅰ與舊有蓄電池組第1 組屏及相應(yīng)線纜拆除；安裝固定直流分配屏Ⅰ、Ⅱ，完成家電調(diào)試以及線纜部分工作[3]。

3.4.3 通信-48V 設(shè)備負(fù)載的不停電割接

變通信機(jī)房涉及大量的通信設(shè)備設(shè)施，在不停電狀態(tài)下對(duì)負(fù)載進(jìn)行切割，必然要面臨較大風(fēng)險(xiǎn)，為了實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)管控，必須做好前期的準(zhǔn)備工作，制定具有可操作性的施工方案。（1）國(guó)網(wǎng)華為Optix-OSN6800 大容量光傳輸設(shè)備（OTN，Optical-Transport-Network）的處理方案是，將第一路電源切割下來后，接入增設(shè)的新直流分配屏Ⅰ當(dāng)中的空開處，檢查無誤后再進(jìn)行連接，在運(yùn)行過程中進(jìn)行電源電壓檢測(cè)，告警消除后恢復(fù)設(shè)備運(yùn)行，隨后將第二路電源切割下來后，接入增設(shè)的新直流分配屏Ⅱ當(dāng)中的空開處，再次進(jìn)行上述檢查操作，使設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。（2）處理華東網(wǎng)愛立信2.5GOMS1684-SDH設(shè)備與華東網(wǎng)愛立信10G-OMS3240設(shè)備（SDH，Synchronous Digital Hierarchy）時(shí)，需要先將OMS1684設(shè)備上保護(hù)2M 設(shè)備（PCM，Pulse Code Modulation），還有保護(hù)接口裝置（MUX，Multiplexing）停用后，再逐路切割下來，分別接入增設(shè)的新直流配電屏Ⅰ、Ⅱ當(dāng)中的空開處，經(jīng)過檢查確認(rèn)無誤后，方可投入運(yùn)行，做好電源電壓的檢查工作，確保設(shè)備及保護(hù)通道無告警。（3）雙電源供電設(shè)備的處理時(shí)，依次對(duì)各設(shè)備負(fù)載上面的第一路電源進(jìn)行切割，并接入增設(shè)的新直流分配屏Ⅰ當(dāng)中的空開處，電源電纜檢查無誤后需投入運(yùn)行，確認(rèn)負(fù)載正常便依次割接，再次進(jìn)行檢查[4]。

4 結(jié)論

電力智能通信電源技術(shù)能夠?yàn)殡娋W(wǎng)運(yùn)行期間的安全性與穩(wěn)定性提供可靠保障，具有時(shí)代發(fā)展的必然性。本文圍繞著電力智能通信電源技術(shù)的應(yīng)用，根據(jù)工程實(shí)踐情況對(duì)電源技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析，加強(qiáng)設(shè)備管理，根據(jù)工程需求實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化，營(yíng)造安全穩(wěn)定的電源系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境，以此使整個(gè)電力系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行更具保障性。