電力系統(tǒng)通信電源及應(yīng)急預(yù)案研究

張希瑞

（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司東海縣供電分公司，江蘇 連云港 222300）

0 引 言

隨著現(xiàn)代社會(huì)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)成為支撐國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活的重要基石。作為電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分，通信電源負(fù)責(zé)為各類通信設(shè)備提供穩(wěn)定、不間斷的電力供應(yīng)。然而，由于自然環(huán)境、設(shè)備老化、人為操作等多種因素的影響，通信電源面臨著諸多潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。一旦通信電源發(fā)生故障，不僅會(huì)影響電力系統(tǒng)的正常通信，還可能引發(fā)連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致更廣泛的電力供應(yīng)問(wèn)題。因此，對(duì)電力系統(tǒng)通信電源進(jìn)行深入研究，并制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，對(duì)于提升電力系統(tǒng)的整體安全性和穩(wěn)定性具有重要意義。

1 通信電源技術(shù)的發(fā)展及方向

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展和全球通信網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)張，通信電源技術(shù)作為支撐整個(gè)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，其重要性日益凸顯。傳統(tǒng)的通信電源技術(shù)主要依賴于線性電源和開(kāi)關(guān)電源，但隨著能源危機(jī)和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，高效、綠色、智能的電源技術(shù)成為新的發(fā)展趨勢(shì)。未來(lái)，隨著新材料、新工藝的不斷涌現(xiàn)和成本降低，通信電源技術(shù)將繼續(xù)向更高效、更環(huán)保、更可靠的方向發(fā)展，同時(shí)會(huì)出現(xiàn)許多全新的故障問(wèn)題，需要結(jié)合具體的運(yùn)行情況展開(kāi)綜合性分析。

2 電力系統(tǒng)通信電源故障處理方式分析

隨著科技的不斷發(fā)展，電力通信電源領(lǐng)域也涌現(xiàn)出許多新技術(shù)，這些新技術(shù)的應(yīng)用不僅提高電源設(shè)備的性能，還可以有力保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

在電力系統(tǒng)中，通信電源的可靠性對(duì)于維持整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。設(shè)備老化是導(dǎo)致通信電源故障的主要因素之一，在電力系統(tǒng)中，許多通信電源設(shè)備運(yùn)行超過(guò)10 年，部分設(shè)備的元器件已經(jīng)接近或超過(guò)其設(shè)計(jì)壽命。在此基礎(chǔ)上，高頻開(kāi)關(guān)整流器作為一種新型的電源設(shè)備，得到廣泛應(yīng)用，其工作原理如圖1 所示。相較于傳統(tǒng)的元器件，這一設(shè)備具有高效率、小體積、輕重量等優(yōu)點(diǎn)。在某電力通信系統(tǒng)中，一個(gè)使用12 年的通信電源設(shè)備突然失效，導(dǎo)致整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)中斷。考慮該電源設(shè)備老化嚴(yán)重，效率低下，無(wú)法滿足日益增長(zhǎng)的通信需求，決定采用高頻開(kāi)關(guān)整流器進(jìn)行替換。替換后，電源設(shè)備的效率提高30%，體積和質(zhì)量分別減小50%和40%，大大節(jié)省空間和成本。同時(shí)，高頻開(kāi)關(guān)整流器的模塊化設(shè)計(jì)也使得維護(hù)和更換更加方便快捷。

圖1 高頻開(kāi)關(guān)整流器的工作原理

自然災(zāi)害是導(dǎo)致通信電源故障的另一個(gè)重要原因，常見(jiàn)的自然災(zāi)害包括雷電、暴雨、地震等。在某次雷電暴雨天氣中，一通信基站的電源設(shè)備被雷電擊中，電源模塊損壞，后續(xù)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)該基站的避雷裝置存在設(shè)計(jì)缺陷，無(wú)法有效引導(dǎo)雷電流入地，最終導(dǎo)致雷電流竄入電源設(shè)備內(nèi)部。為避免類似事故的再次發(fā)生，電力系統(tǒng)對(duì)所有的通信基站都加裝防雷保護(hù)裝置，并對(duì)防雷接地系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。加裝防雷保護(hù)裝置后，通信基站在雷電天氣中的安全性得到顯著提升，未再發(fā)生因雷擊導(dǎo)致的電源設(shè)備損壞事故[1]。

除了上述的誤操作、惡意破壞和施工不當(dāng)?shù)葐?wèn)題，通信電源故障還可能源于設(shè)計(jì)缺陷和生產(chǎn)質(zhì)量問(wèn)題。在某大型電力通信網(wǎng)絡(luò)中，由于電源設(shè)備數(shù)量眾多，功率因數(shù)較低，導(dǎo)致電網(wǎng)諧波污染嚴(yán)重，影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)引入功率因數(shù)校正技術(shù)，電源設(shè)備的功率因數(shù)提高到0.95 以上，電網(wǎng)諧波污染減少80%，有效保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。由此可見(jiàn)，功率因數(shù)校正技術(shù)是一種高效、實(shí)用的解決方案，對(duì)于提高電源設(shè)備效率和減少電網(wǎng)諧波污染具有顯著效果[2]。

3 通信電源系統(tǒng)的故障案例分析

通信電源系統(tǒng)作為現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的核心，其技術(shù)復(fù)雜性和精度要求極高。各個(gè)組件如交流配電單元、整流模塊和直流配電系統(tǒng)等，均涉及大量的電氣和電子技術(shù)。基于前文分析可知，可以借助全新的技術(shù)手段、通信設(shè)備，降低故障發(fā)生概率，但在面對(duì)系統(tǒng)故障的過(guò)程中，還需要重視眾多細(xì)節(jié)。

3.1 交流配電單元故障

交流配電單元是通信電源系統(tǒng)的重要組成部分，負(fù)責(zé)將交流電源分配給各個(gè)整流模塊。一旦交流配電單元發(fā)生故障，將直接影響整流模塊的正常工作，進(jìn)而導(dǎo)致通信電源系統(tǒng)供電中斷。某大型數(shù)據(jù)中心的交流配電單元突然失效，導(dǎo)致整個(gè)數(shù)據(jù)中心短時(shí)失電。經(jīng)檢查，交流配電單元的輸入端三相電壓不平衡，波動(dòng)范圍超過(guò)±10%，且諧波含量超過(guò)5%。根據(jù)該數(shù)據(jù)中心提供的數(shù)據(jù)信息和設(shè)計(jì)圖紙，交流配電單元設(shè)計(jì)時(shí)，中心通交流配電單元中設(shè)計(jì)的輸入電壓范圍在±5%以內(nèi)，且諧波含量不超過(guò)3%。而此次故障中出現(xiàn)了明顯的三相電壓不平衡和諧波含量超標(biāo)問(wèn)題，經(jīng)過(guò)初步分析判斷，可能是上游電網(wǎng)質(zhì)量下降或附近有大功率非線性負(fù)載導(dǎo)致。為交流配電單元加裝三相平衡裝置和諧波濾波器，以穩(wěn)定輸入電壓并減少諧波干擾，同時(shí)與上游電網(wǎng)供應(yīng)商協(xié)調(diào)，改善供電質(zhì)量[3]。

3.2 整流部分故障

整流部分負(fù)責(zé)將交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源供給通信設(shè)備使用，如果發(fā)生故障可能會(huì)危及通信設(shè)備的正常供電。某通信基站的整流模塊在運(yùn)行中出現(xiàn)異常，輸出電壓波動(dòng)范圍超過(guò)±5 V，導(dǎo)致基站內(nèi)部分設(shè)備重啟。根據(jù)該基站的實(shí)際情況來(lái)看，基站整流模塊中采用高效的脈寬調(diào)制技術(shù)，歷史數(shù)據(jù)顯示，輸出電壓穩(wěn)定度通常控制在±1 V 以內(nèi)。此次故障中，輸出電壓波動(dòng)范圍遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)值，經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)整流模塊中的功率金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET）損壞，導(dǎo)致脈寬調(diào)制失常。在更換損壞的功率MOSFET 后，為避免其他隱性故障的存在，全面檢查整流模塊，確保其脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation，PWM）控制電路和其他元件工作正常。此外，加強(qiáng)整流模塊的散熱設(shè)計(jì)，以降低其工作溫度，延長(zhǎng)使用壽命[4]。交流配電單元的工作原理如圖2 所示。

圖2 交流配電單元的工作原理

3.3 直流配電系統(tǒng)故障

除了整流部分，直流部分如果出現(xiàn)故障，也會(huì)波及正常供電。例如，某通信基站的直流配電系統(tǒng)發(fā)生短路故障，導(dǎo)致整個(gè)基站的通信設(shè)備斷電。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)直流配電系統(tǒng)的正極對(duì)地短路，短路電流超過(guò)1 000 A。此次故障中，短路電流遠(yuǎn)超過(guò)直流配電系統(tǒng)的額定電流，短路可能是電纜絕緣老化或接線端子松動(dòng)導(dǎo)致。在故障處理中，先切斷短路電流，并對(duì)直流配電系統(tǒng)進(jìn)行了全面檢查。發(fā)現(xiàn)老化的電纜和松動(dòng)的接線端子后第一時(shí)間進(jìn)行更換。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步檢查和測(cè)試直流配電系統(tǒng)的各級(jí)保護(hù)裝置，確保其工作正常[5]。

4 電力系統(tǒng)通信電源的應(yīng)急預(yù)案

通信電源系統(tǒng)的各個(gè)組件都涉及大量的電氣和電子技術(shù)，其穩(wěn)定性和可靠性對(duì)于通信網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行至關(guān)重要。通過(guò)上述案例的分析和處理可以看出，加強(qiáng)對(duì)通信電源系統(tǒng)的技術(shù)管理和維護(hù)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在的故障隱患，是確保其穩(wěn)定可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。建立完善的應(yīng)急預(yù)案和故障處理機(jī)制，提高故障處理效率和質(zhì)量，也是保障通信網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行的重要措施。

4.1 應(yīng)急組織結(jié)構(gòu)與職責(zé)

應(yīng)急預(yù)案的首要任務(wù)是明確應(yīng)急組織結(jié)構(gòu)與職責(zé)。在通信電源故障發(fā)生時(shí)，需要有一個(gè)清晰、高效的組織結(jié)構(gòu)來(lái)指揮和協(xié)調(diào)各項(xiàng)應(yīng)急工作。這個(gè)組織結(jié)構(gòu)通常包括應(yīng)急指揮部、現(xiàn)場(chǎng)處置組、技術(shù)支持組以及后勤保障組等。應(yīng)急指揮部負(fù)責(zé)全面指揮和協(xié)調(diào)應(yīng)急工作，制定應(yīng)急方案，下達(dá)應(yīng)急指令，對(duì)外發(fā)布信息。現(xiàn)場(chǎng)處置組負(fù)責(zé)迅速到達(dá)故障現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行故障排查和處理。技術(shù)支持組負(fù)責(zé)提供技術(shù)支持和咨詢，協(xié)助現(xiàn)場(chǎng)處置組解決技術(shù)問(wèn)題。后勤保障組負(fù)責(zé)提供應(yīng)急物資和設(shè)備的支持，確保應(yīng)急工作的順利進(jìn)行。以某次通信電源故障為例，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，應(yīng)急指揮部立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，指揮現(xiàn)場(chǎng)處置組迅速到達(dá)故障現(xiàn)場(chǎng)。現(xiàn)場(chǎng)處置組在技術(shù)支持組的協(xié)助下，很快找到故障原因并進(jìn)行處理。同時(shí)，后勤保障組及時(shí)提供所需的備件和設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)故障的快速修復(fù)。

4.2 應(yīng)急響應(yīng)流程

應(yīng)急響應(yīng)流程是應(yīng)急預(yù)案的核心部分，它規(guī)定了在通信電源故障發(fā)生時(shí)，各應(yīng)急組織應(yīng)該按照怎樣的步驟和順序進(jìn)行響應(yīng)。這個(gè)流程通常包括故障報(bào)告、應(yīng)急啟動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)處置、故障修復(fù)以及恢復(fù)供電等環(huán)節(jié)。在故障報(bào)告環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)故障的工作人員應(yīng)立即向上級(jí)報(bào)告，并詳細(xì)描述故障現(xiàn)象和影響范圍。應(yīng)急啟動(dòng)環(huán)節(jié)是指應(yīng)急指揮部在接到報(bào)告后，立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，組織各應(yīng)急組織進(jìn)行響應(yīng)。現(xiàn)場(chǎng)處置環(huán)節(jié)是現(xiàn)場(chǎng)處置組在技術(shù)支持組的協(xié)助下，進(jìn)行故障排查和處理的過(guò)程。故障修復(fù)環(huán)節(jié)是指在找到故障原因后，進(jìn)行修復(fù)或更換損壞的設(shè)備。恢復(fù)供電環(huán)節(jié)是指在故障修復(fù)后，恢復(fù)通信電源的正常供電。以某次通信電源故障為例，故障發(fā)生后，發(fā)現(xiàn)故障的工作人員立即向上級(jí)報(bào)告故障情況。應(yīng)急指揮部接到報(bào)告后，立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，組織各應(yīng)急組織進(jìn)行響應(yīng)。現(xiàn)場(chǎng)處置組在技術(shù)支持組的協(xié)助下，很快找到故障原因并進(jìn)行修復(fù)，及時(shí)恢復(fù)通信電源的正常供電，整個(gè)應(yīng)急響應(yīng)流程順利完成。

4.3 應(yīng)急資源保障

應(yīng)急資源保障是應(yīng)急預(yù)案的重要組成部分，它確保在通信電源故障發(fā)生時(shí)，有足夠的資源來(lái)支持應(yīng)急工作的進(jìn)行。這些資源包括應(yīng)急物資、應(yīng)急設(shè)備、應(yīng)急人員等。應(yīng)急物資是指用于應(yīng)急處理的各類物資，如備件、工具、材料等。應(yīng)急設(shè)備是指用于應(yīng)急處理的各類設(shè)備，如發(fā)電機(jī)、移動(dòng)電源車等。應(yīng)急人員是指參與應(yīng)急處理的工作人員，他們需要具備相應(yīng)的技能和經(jīng)驗(yàn)。為保障應(yīng)急工作的順利進(jìn)行，應(yīng)急指揮部提前儲(chǔ)備大量的應(yīng)急物資和設(shè)備，并對(duì)應(yīng)急人員進(jìn)行培訓(xùn)和演練。在故障發(fā)生時(shí)，這些應(yīng)急資源和人員迅速投入到應(yīng)急工作中，為故障的快速修復(fù)提供有力的支持。

5 結(jié) 論

未來(lái)，隨著科技的不斷進(jìn)步和電力需求的持續(xù)增長(zhǎng)，電力系統(tǒng)通信電源的研究和應(yīng)用將面臨更多新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。因此，需要不斷完善應(yīng)急預(yù)案、加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新和持續(xù)維護(hù)，為電力系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)行提供更加堅(jiān)實(shí)的保障。針對(duì)通信電源可能面臨的各種風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)，提出一系列切實(shí)有效的應(yīng)急預(yù)案，旨在提高電力系統(tǒng)在應(yīng)對(duì)突發(fā)情況時(shí)的快速反應(yīng)和有效處置能力。同時(shí)，需要認(rèn)識(shí)到技術(shù)創(chuàng)新和持續(xù)維護(hù)在提升通信電源性能中的關(guān)鍵作用。