通信电源系统现状与改进思路

贾同威，蒲华东，李 波，冯振海

（雅砻江流域水电开发有限公司，四川 成都 610051）

0 引 言

通信电源系统在电站是一个特别容易被忽视，但又十分重要的单元。其作为整个通信网络的“心脏”部位，一旦出现故障，就可能会造成通信业务中断或紊乱，甚至导致整个通信系统瘫痪。因此，合理的系统设计和科学的维护方式对通信电源系统的正常运行起着至关重要的作用。

1 通信电源系统现状

通信电源系统主要为光传输设备、保护通信接口装置以及交换机等重要通信设备提供48 V不间断直流电。其日常维护工作主要包括蓄电池单体电压检测、蓄电池核容试验以及交流电源切换试验等。工作主要风险点在于蓄电池短路、人身触电以及直流负荷失电等。

1.1 运行现状

通信电源系统多采用交流不间断的供电方式，主要由交流配电系统、整流系统以及直流配电系统等组成。实际检修维护中，受诸多因素影响可能会威胁通信电源系统的正常运行。此外，通信电源系统多采用双电源供电方式。当两组进线交流电源同时停电，且一组蓄电池供电不足时，需通过手动操作将母联开关合闸来保障两段母线上负荷的正常运行。但可能会因操作不及时或在极端条件下发生负载接地短路故障而导致事故扩大。

通信电源蓄电池组大多采用阀控式铅酸蓄电池。该类型蓄电池具有体积小、重量轻以及维护量小等特点。若不根据其工作特点进行科学有效地维护，很容易大幅度缩短蓄电池寿命，并且使性能下降。阀控式铅酸蓄电池的使用寿命和容量受环境温度影响很大，因此安装位置的环境监测尤为重要。部分安装用户采用传统蓄电池监控模块，无法远程监测蓄电池的环境温度和单体电压，无法做到实时报警，从而增加了蓄电池单体电压测试等日常维护工作的难度。

1.2 维护现状

传统的蓄电池核容试验靠人工接线，蓄电池组与系统隔离后，需人为将每节蓄电池用试验线接入充放电测试仪后，再手动设置试验参数进行测试。其最大的风险在于将蓄电池组与系统隔离或接线时由蓄电池短路引起的触电、灼伤甚至燃烧爆炸等不安全事故。

蓄电池进行一次核容试验用时约20个小时，其长时间的脱载运行，严重威胁了通信电源系统运行的稳定性。某电站通信电源采用双电源系统，如图1所示。通信电源蓄电池进行核容试验时，蓄电池处于脱载状态。期间由于交流进线中上级进线的倒闸操作会导致一路交流瞬时失电，同时通信电源系统不能实现无扰切换，因此交流瞬时失电时I段直流母线也瞬间失电，导致该段单电源负载瞬时失电。事件说明，在蓄电池脱载试验期间不可避免会出现交流进线故障或下上级电源倒闸操作等紧急情况，导致直流负载失电。因此，从根本上避免客观因素诱发的直流负载失电事件，需要从系统原理结构本身出发，尝试在系统中应用联络开关。

图1 双电源系统结构简图

2 改进思路

2.1 自动联络

面对上述问题，蓄电池组脱载后合上母联开关，可避免通信电源交流进线故障和上级电源切换引起的事故，但无法避免极端情况下所带来的灾难性后果，如负载短路等。因此，可考虑在线监测交流进线电压和直流母线电压的方式，设计母联开关自动联络。母联开关自动投入系统如图2所示，主要由电压检测模块、母联开关控制模块以及负载短路保护模块3部分组成，以此来检测电源输出电压和控制母联开关的分合[1]。当系统检测到电源输出电压降低到设定的欠压定值时，触发单元模块使接点闭合，接通母联开关回路。当系统检测到电源输出电压恢复时，触发单元模块使接点断开，断开母联开关回路。通过负载短路模块检测判断是否存在短路，防止故障时自动投入联络开关，导致事故扩大。

图2 母联自动投入双电源系统结构简图

母联开关自动联络的实现，避免了蓄电池核容试验过程中意外因素导致的直流负载失电，可以保障除负载短路情况下，双套通信电源系统负载供电的可靠性。

2.2 智能巡检

随着电力系统的智能化发展，常规的人工巡检已无法满足发展的需求，电站无人值班工作模式必然成为一种趋势。智能巡检的实现，可解决人工巡检所面临的巡检效率低和巡检范围局限等问题，并能实时监测通信电源的运行状况。通信电源系统智能巡检离不开监控系统的完善，需要将系统的多种模拟量和开关量等信息送至监控系统。通信电源智能巡检系统拓扑如图3所示。

图3 通信电源智能巡检系统拓扑图

通过完善蓄电池监控模块采集量信息，利用温湿度传感器监测蓄电池温度，实时反映蓄电池运行状况，还可降低蓄电池日常检查和温度测试等维护成本。同时，通过蓄电池监控模块采集蓄电池的单体电压、交流进线电压、负载开关辅助接点以及整流模块等信息量，根据现场需求设置不同告警阀值送入监控系统，可减少传统仅送监控单一告警信号给运行和维护人员去处理问题的难度。智能巡检系统的搭建，可以通过状态检测，实现各元器件的长周期轮换管理[2]。

2.3 远程在线充放电

通信电源作为电站通信系统不可缺少的单元，科学有效的运维和管理方式是电站无人值班运行模式的必要条件。蓄电池远程在线充放电的实现，可更安全高效地保障日常蓄电池核容工作的开展。当然，蓄电池远程充放电功能实现的基础在于监控系统模块的完善。利用智能负载和开关来实现蓄电池组的在线充放电工作，原理结构如图4。正常情况下，开关1、2、4以及5处于闭合状态，开关3和6处于断开状态。蓄电池远程放电时，先断开1，后断开2，最后合上3，按照设置好的放电参数进行试验。恢复时先断开3，之后恢复2和1[3]。

图4 蓄电池远程充放电系统原理图

充放电试验过程中，蓄电池的单体电压、内阻、容量以及充放电的电流和电压等参数，通过模拟用户显示屏供运维人员实时监测，便于实时掌握蓄电池的状况。试验结束后，系统自动将试验数据上传至终端数据库进行数据对比和查询。

3 结 论

通信电源系统日常维护是保证通信网络畅通的必要条件，科学有效的维护方法需要在日常工作中不断探究与思索。本文提出了通信电源系统自动联络、智能巡检以及远程在线充放电3种功能方式的实现，可以显著提高通信电源系统日常维护的效率和质量，降低维护成本，保障通信网络的运行更加安全稳定。