摘要：随着特高压交直流工程的大规模建设，接入站点不断增加，网络架构不断强壮，通信传输及接入设备大规模增加，“双设备、双路由、双电源”配置对通信电源系统供电容量和供电可靠性提出了更高的要求，通信电源系统需提升运行可靠性，以确保对设备的可靠供电。由于通信电源系统大部分时间处于稳定运行状态，检修工作量较小，在人工巡视及运行维护过程中，难以及时发现存在的隐患，一旦出现问题，后果不堪设想。因此，实现自动化、智能化监控是提升通信电源系统维护管理水平的重要手段。
关键词：特高压；通信电源；蓄电池；运维
（一） 通信电源系统结构
通信电源是通信系统的心脏，电源系统一旦发生故障，将影响通信网络及设备的正常运行。随着供电方式需求的多元化，整流器技术和蓄电池技术不断发展更新，通信电源系统供电方式由集中供电向分散供电方式逐步转化，将配电屏、整流器、蓄电池等设备放在通信机房内，实现对通信设备的高效供电。通信电源系统由交流配电、整流器、直流配电、蓄电池组及监控管理单元组成，通过正极接地，为通信设备提供–48V直流电压。
1）交流配电单元将市电接入，经过两路交流切换单元，二选一后将单路交流送给整流器，同时，交流电经分配单元分配后，可供其他交流负载使用。2）整流器的功能是将由交流配电单元提供的交流电变换成–48V直流电输出到直流配电单元。3）直流配电单元完成直流负载的分配和蓄电池组的接入。
（二） 蓄电池
作为通信电源系统的备用电源，蓄电池可以通过放电给通信设备供电，保证设备在双交流功率损耗情况下的正常工作。该电池包括电压、容量的重要性能参数，放电率和生活，为了满足电池容量的需求，延长使用寿命的要求，而且还设立了一个特殊的参数，如电压、充电电压、漂浮的转换，电流限制等。
（三）高频开关整流器
整流器是通信电源系统中技术含量最高、更新最快的模块，对系统的整体可靠性有很大的影响。随着技术的不断发展，高频整流器得到了广泛的应用。
（四）监控单元
通信电源监控单元并行接口和交直流配电及配电监控系统、整流模块，对电力通信设备运行状态的实时监控，通信电源控制系统是管理的核心。人工检测方法不能及时掌握通信电源系统的运行参数，不能及时发现设备隐患，效率相对较低。电源监测系统的监测设备运行状态，监控单元参数进行实时采集，采集的数据将返回后台监控中心进行分析，当运行参数超过极限值或设备报警指示范围，监控中心将及时发出警告，派遣人员定位故障处理安排，以确保稳定的通信电源系统运行。
二、通信运维中需要注意的问题
在通信运维中需要注意以下几个问题：
（一）开关电源设备容量是否满足要求
对变电站通信电源的最新要求在《国网信通公司关于开展2015年一二级骨干通信网春检工作的通知》中有重点强调：“通信电源配置容量应满足在单台通信电源（失备）运行时，整流能力应大于站内全部通信设备工作电流与20％蓄电池容量之和”。据此要求，通信运维人员在安全检查时，应进行开关电源容量核算。在新建通信系统时，应由设计部门对每个站点的开关电源设备容量进行核算。如果不符合要求，应增加电源设备容量。
（二）开关电源设备的散热
随着通信负荷电流的急剧上升，开关电源设备的散热应成为运维人员重点关注的问题。按照中华人民共和国通信行业标准《通信用高频开关电源系统》（ＹＤ／Ｔ1058－200７）第4.9.8条要求，现在开关电源设备在设计时，均配有温度保护装置，一般设定在55℃～65℃保护动作，闭锁输出。正常工作时，由于有两台开关电源分担负荷，负荷电流较小，开关电源和模块发热并不严重，温度保护不起作用。如果一台开关电源故障，全部负荷由另一台开关电源带运行时，设备温升十分明显。特别是整流模块未配置风扇、采用散热片自然散热时，由于多个模块聚集，极易导致由于设备模块温度保护动作，闭锁开关电源输出。所以，在通信运维工作中，要定期进行模块风扇清扫，并做好相关预案，必要时可采取人工辅助降温方法。
（三）电缆和电缆接点的温升
在开关电源带上大负荷的情况下，应注意电缆和电缆接点的温升，应定期使用红外测温仪进行接点温升测试，防止电缆头由于温度过高烧断。
（四）蓄电池欠压保护装置
按照中华人民共和国通信行业标准《通信用高频开关电源系统》（ＹＤ／Ｔ1058－200７）第4.9.6条要求，开关电源设计时，均配有蓄电池欠压保护装置，用于在蓄电池组电压低于设定值时（设定值通常为43Ｖ～44Ｖ），自动切断负荷，保护蓄电池组，防止蓄电池过放电损坏。对蓄电池欠压保护装置的使用，目前在国网通信系统内还没有明确的规定，很多通信站点都使用设备出厂设置。但是注意这是通信行业的标准，未考虑电力系统通信网对设备可靠性的特殊要求。目前电力系统通信网上承载着线路保护、安控、调度电话等多种信号，对通信网的可靠性要求远远高于电信网。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆按照电力系统安全管理的原则：防人身、保主网、保设备。保证电力主网安全运行的意义，远远高于保证蓄电池的设备安全，何况保证超特高压线路安全运行的经济意义也远远大于保证蓄电池安全的经济价值。现在通信设备在工作电压上的裕量通常较大，甚至供电电压低至40Ｖ，通信设备依然可以正常工作。如果由于通信电源故障导致蓄电池欠压保护装置（或蓄电池欠压保护装置误动）动作，将会导致全站对外通信中断，多条线路多套保护通道中断等严重后果。所以鉴于超特高压变电站在电力通信网中的关键节点地位，鉴于现在普遍应用通信设备复用保护信号的实际情况，应将蓄电池欠压保护装置退出运行。这样在通信电源设备故障时，可以为检修人员多争取到约1～2个小时的抢修时间。
（五）直流主回路上的隔离二极管应取消
在直流主回路上设置二极管是某些厂家为防止直流电压不平衡导致功率倒灌的措施，但是据了解，现在电源厂家往往将防止功率倒灌的措施整合到整流模块内部。直流主回路的隔离二极管反而由于质量不佳、散热不良成为电源设备故障的主要原因。
三、案例分析
案例：某500kＶ变电站，通信48Ｖ直流电源系统由一台交流屏、两台开关电源、两台直流屏和两组蓄电池组成，每台开关电源容量250A；每组蓄电池容量为500Aｈ。每台开关电源带负荷约105A，全部负荷约210A左右，隔离二极管的容量为300A。故障时，1＃开关电源的二极管Ｄ1故障，导致1＃直流屏全部失压，多条线路的第一套保护通道中断告警。合上直流母联开关K03后，线路保护通道恢复正常。但是运行约半小时后，2＃开关电源因负荷过大、开关电源模块过热，温度保护动作，模块闭锁输出。导致由第二组蓄电池带所有通信负荷，蓄电池电压急速下降，负荷电流逐步上升。检修人员在两个小时后赶到现场时，发现蓄电池电压已降至39.6Ｖ左右，电流升至300A左右。检修人员查明故障原因后，将开关电源＃1内部的二极管Ｄ1进行短接，开关电源＃1开机正常，输出电压正常，带负荷正常。检查开关电源＃2模块温度已降至常温后，开启开关电源＃2。开关电源＃2开机正常，输出电压正常，带负荷正常。
四、通信电源设备智能监控系统
（一）主控站监控模块设计
首先，主监控台需要跟程控机整流监控系统连接起来，连接的方式一般是通过RS-232或者MODEM，同时，RS-232接口和MODEM接口是PLC模块和主监控计算机的通讯接口，用户可以根据实际使用需求进行选择。如果在机房距离柴油机房不超过30米，且柴油发电机只有一台的情况下，可以采用RS-232通讯方式；如果柴油发电机不只有一台，且监控中心和柴油发电机的距离不超过5千米，则可以采用MODEM通讯方式。
（二）中间层监控模块
直/交流屏监控模块和柴油机监控模块通过RS-232通讯接口将数据发送到PLC监控模块进行汇总处理，PLC监控模块再按照既定格式将数据通过MODEM传输到公用电话网，最后经过巡检MODEM发到主监控台计算机作进一步处理，计算机会根据对数据处理的结果启动自动化管理及报警控制。中间层监控模块的设计，首先是调制好PLC监测的运行参数，比如柴油机输出电压、电流、频率；电网电压、电网电流、电网频率；柴油发电机的转速、油压、油位等参数；其次，设计PLC实现可通过获取故障信息自动启动报警功能。在这里需要调制好直流配电个输出支路熔断器通断状态、蓄电池组熔断器通断状态，设计蓄电池的最大电流量、电压值等，并且通过监测柴油发电机转轴转速、油压、油位、水箱水温的异常情况和数据的变化来启动自动报警功能；最后，设计PLC对系统的控制实施功能。PLC可以通过判断油机的开启状态、运转速度以及油机的油门大小，从而实现对交流屏中的自动负载转换开关进行控制和控制各电路输入输出回路的通断。PLC监控模块通过汇集、整理、分析各数据和工作状态，并向监控计算机进行报告，在应急情况下自动启动处理措施。
（三）底层监控模块
鉴于环境因素的影响，在设计交、直流配电屏监控模块和柴油发电机监控模块上只需要通过分立元件采集数据的模式经过调制接入RS-232连接到PLC进行处理。直流屏监控的功能主要是负责监测蓄电池的充、放电电流、程控交换机的负载电流、各路负载熔断器通断状态，以及监测蓄电池是否过压、欠压，充电是否过流等情况，并能够接收来自监控中心的指令做出自动接通或是断开蓄电池的充、放电操作；交流屏监控部分的功能是负责对交流三相电压、电网是否过压、欠压、缺相、停电等现象进行监控。当发生停电时，在接收到控制指令时自动负载转换开关会断开并自动接通蓄电池为程控交换机过渡供电，同时启动柴油发电机，并通过AC/DC整流模块向程控交换机供电，当恢复市电时，会自动切断柴油发电机线路并通过ATS自动接通市电给程控交换机。在设计该系统的时候主要是要对程控交换机提供后备供电的各类柴油发电机切换屏进行远程监控管理，通过实时采集监测柴油机的运行参数，随时通过计算机监控台提供控制操作。
五、结论
综上所述，为了保证通信电源的顺畅运行，要了解通信电源设备的特点，并且掌握专业技能，能够高效、安全、专业地对通信电源设备进行操作与维护，最大程度上确保通信系统的稳定运行。
参考文献
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论文作者:宋宏源,杨东平
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/9
标签：蓄电池论文; 开关电源论文; 通信电源论文; 模块论文; 设备论文; 电压论文; 系统论文; 《电力设备》2017年第30期论文;