基于电力通信电源故障系统故障及监控研究陈伟豪

基于电力通信电源故障系统故障及监控研究陈伟豪

陈伟豪

（广东电网有限责任公司汕尾供电局广东汕尾516600）

摘要：文章首先介绍通信电源系统结构，以通信电源故障案例为切入点，将通信电源系统各模块加入动力环境监控平台、电源系统干接点方式采集厂站告警信息等，提出通信电源隐患排查治理措施。

关键词：通信电源；蓄电池；故障监控；措施

0引言

通信电源系统由直流供电系统、交流供电系统及接地系统组成。通信电源在通信局站中具有不可比拟的重要地位。如果通信电源发生故障时不能得到及时发现和消除，极有可能导致通信设备供电中断，通信系统瘫痪。本文以通信电源故障案例为切入点，将通信电源系统各模块加入动力环境监控平台，同时汕尾局在2017年新增了电源系统干接点方式采集厂站的通信电源交流输入异常、直流输出异常等重要告警，与动环监控实现N-1冗余，加大隐患排查治理力度，提高通信电源系统运行安全性和可靠性，从而保证对设备的有效供电。

1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。通信电源系统组成结构如图1所示。

图1通信电源系统组成结构

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。

1.1蓄电池

蓄电池作为通信电源系统的备用电源，在双路交流失电的情况下，通过放电为通信设备供电，保证设备正常运行。蓄电池的重要性能参数包括电压、容量、放电率、寿命等，为了满足蓄电池保持容量和延长寿命等需求，还专门设置了如浮充电压、均充电压、均浮充转换、充电限流等参数。

1.2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，对系统整体可靠性影响较大。随着技术的不断发展，普遍采用高频开整流器。

1.3监控单元

通信电源监控系统通过接口与直流配电、交流配电和各整流模块的监控单元并联，实现对通信电源设备运行状态的实时监控，是通信电源系统控制管理的核心。

人工巡检方式无法实时掌握通信电源系统的各项运行参数，不能及时发现设备存在的隐患，对故障响应不及时，效率相对低下。电源监控系统通过监控单元实时采集被监测设备的运行状态和参数，将采集数据回传后台监控中心进行分析，当出现运行参数超出限定值范围或设备出现告警指示时，监控中心会及时发出报警，以便调度人员及时定位故障点安排处置，保障通信电源系统稳定运行。

1.4电源系统干接点方式采集告警信息

电源系统干接点方式采集告警信息是通过通信高频开关电源的干接点接口接入自动化系统，通过自动化系统把告警信息传送给汕尾地调调度，值班调度员当发现告警时第一时间通知通信人员处理的方式，从而到达与动环监控实现N-1冗余监管。

2故障案例

2.1故障描述

某站点多套通信传输设备出现网元脱管，业务失效告警。经现场检查站内通信电源设备2号整流模块故障，将低压屏两路380V交流供电电源空开顶跳，2套电源均为交流失电状态，蓄电池处于放电状态。拆除故障整流模块，恢复交流供电后，电源设备恢复正常，所承载通信设备供电同时恢复。

2.2原因分析

经核实，变电运维室操作人员进行站变倒换工作时，通信电源双路交流输入短时中断，站变倒换工作完毕后随即恢复交流供电。恢复交流供电过程中由于冲击电流较大，导致站内通信电源系统第2号电源模块发生故障，造成交流接地。由于电源整流模块支路及群路空开没有漏电保护功能，电源系统的整流模块分路及群路供电空开未动作，发生越级跳闸，将主用电源低压屏侧空开顶跳，随即电源系统将交流供电电源倒换至备用线路。因电源系统的整流模块分路及群路供电空开未动作，备用电源低压屏侧空开也被顶跳，电源系统的整流模块群路及分路空开仍未动作，致站内电源2路交流输入全部丢失。因低压屏内已没有空闲交流供电空开，2套电源在低压屏侧为公用同一空开，并联接线方式，当低压屏侧交流空开跳开后，另一套电源也失去了交流供电支持。同时，由于监控系统故障，未能及时发现站内电源系统异常，造成蓄电池长时间放电及设备低电压保护，设备停运。

3电源监控平台案例中由于通信电源监控系统出现故障，未能及时发现蓄电池处于放电状态，最终导致设备失电，影响电力生产业务。为保证通信电源系统的可靠运行，及时发现隐患缺陷，汕尾供电局加大电源系统的监控管理力度，将重要站点机房的蓄电池、整流模块、直流屏等重要模块接入环境监控平台，实时监控各模块运行状态，一旦发现异常，第一时间采取有效措施降低影响范围，及时通知相关人员，缩短故障处理时间，保障设备正常供电。通信电源监控系统由被监测设备、监控单元、数据传输通道及监控中心平台组成（见图2）。

图2通信电源监控系统组成结构（该图可能有问题）

监控单元直接与被监测设备相连，实时采集设备工作状态和各项运行参数，通过数据传输网络，将信息回传至监控中心。监控中心实时掌握设备运行状态，同时，可以根据需要设置性能门限值、告警级别等参数，当运行状态发生改变或运行参数超出门限值时，监控平台会发出报警信号，提示设备异常。同时，可以根据故障数据分析故障原因，定位故障点，提升故障处理效率。

通过通信电源监控平台，实现了蓄电池、配电开关、整流模块及直流屏的性能实时监测。蓄电池监测实时显示每组蓄电池总电压及单节电压，当电压波动超过阈值范围时，会有报警信号提示。同时对蓄电池处于充电、放电等不同状态进行实时监测，当发生状态改变时会有报警提示。

为了使电源系统更加安全可靠运行，结合电源系统告警信息传送路由满足N-1要求，避免因单一节点故障导致监控系统失效，汕尾局在2017年实施了电源系统干接点方式传送告警信息，从而到达与动环监控实现N-1冗余监管模式。

4通信电源隐患排查治理

4.1强化管理制度

1）加强通信电源设备施工和检修现场安全管理。①通信电源告警传动试验前要先核实直流供电的可靠性，检查电池熔丝连接是否可靠，蓄电池组容量是否满足供电需求，由2组蓄电池供电的必须同时投运后方可做告警传动试验；②工作现场施工负责人、监理人员、厂家调试人员及现场验收人员要各负其责，做到危险点辨识到位、措施到位、监督督导到位；③完善通信电源故障现场处置方案，加强操作监护，强化运维监控，避免由于管理缺失或人为疏忽影响通信电源供电配电系统稳定运行。

2）积极提升通信电源设备本质安全水平。①积极推进老旧通信电源设备的改造，结合春检、秋检工作开展通信设备评价，对运行评价不满足要求的老旧通信电源设备要及时纳入大修技改项目储备库；②积极开展通信电源新技术的应用，在通信电源新建和改造中可考虑采用通信用磷酸铁锂电池组；③进一步完善通信电源的告警监测手段，完成动力环境监测系统省集中建设并接入通信管理系统，规范通信电源设备的监测内容。

4.2隐患整改内容

1）系统配置要求：通信电源是否满足“双电源”的配置，2套通信电源是否独立运行（未组合供电），防雷和过电压防护是否符合标准要求，运行及告警信号是否24h监控，是否设置独立直流分配屏。

2）交流输入要求：是否具备双路交流输入，2路交流电源是否由不同母线段供电，是否具备自动切换功能。

3）整流部分要求：整流模块是否不少于3块，整流模块配置要求在单台通信电源独立运行时，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。

4）蓄电池性能要求：站内蓄电池组总数量是否满足要求，蓄电池组状态是否良好，环境温湿度是否符合要求，蓄电池容量配置是否满足要求，是否定期完成对蓄电池充放电的维护管理。①经常性维护项目：连接处是否存在松动及腐蚀现象，电池壳体是否存在渗漏及变形问题，安全阀和极柱周围是否有酸雾逸出。②周期性维护项目：每月检查各单体电池电压并清洁电池，每季度进行均衡充电，每年按照实际负荷完成核对性放电试验一次，放电量达到额定电池容量的30%~40%。通过全面的隐患排查整改，对调管范围内通信电源系统基本情况及存在问题进行了整体把控，有针对性地进行消缺整改，有效提升了电源系统运行稳定性。

4.3应急预案

为提升对通信电源故障的应急处置能力，组织编制了《电力通信系统外部电源全停现场应急处置预案》，并指导下属单位制定管辖范围内通信电源故障应急处置措施。预案明确规定了启动条件，并按照影响程度分级分类，制定了详细的操作流程和保障措施，按照设备等级制定电源故障负载切除顺序等，为电源故障后的应急处置提供了有效保障。

5结束语

电力系统是较早实现设备管理自动化的行业，对于电源设备的远程监控有着独特的优势。从某种程度上来讲，通信电源集中监控系统可以看成是很小的电力监控系统，从技术上加强对通信电源系统各模块的监控管理，确保及时发现故障及隐患；在管理上强化制度，加大隐患排查治理力度，从系统配置、交流输入、整流模块、蓄电池等方面对管辖范围内的通信电源进行全面的隐患排查整改。

参考文献：

[1]周琦.电力系统通信电源应用分析[J].电力系统通信，2007，28（6）：67-68.

[2]漆逢吉.通信电源系统[M].北京：人民邮电出版社，2008.

[3]俞浩.通信电源监控系统在电力通信中的应用[J].江苏机电工程，2011，30（5）：47-49.

[4]YD/T5027-2005．通信电源集中监控工程设计规范［S］．2005．