论文部分内容阅读
摘要：在电力通信网中，通信电源对于通信系统来说可谓重中之重，堪称整个系统的心脏， 通信电源稳定与否直接关系到通信设备能否正常使用， 它不但是整个通信网络的关键基础设施，而且也是通信网不可替代的独立专业。
关键词：电力系统；通信电源技术；应急预案；蓄电池
1、电力系统通信电源应用分析
目前， 在电力系统通信网上运行的电源有相控电源、线性电源、高频开关电源和变电站一体化电源4种。无锡供电公司从1996年开始， 采用高频开关电源替代运行中的相控和线性电源； 从2004年开始， 将变电站通信电源融合到直流供电系统中， 采用变电站一体化电源系统为通信设备供电。
1.1 高频开关电源
随着电力电子技术和自动化控制技术的发展， 晶体管开关电源的频率从早期的20Hz 提高到数百kHz， 形成了通信领域里广泛采用的高频开关电源。高频开关电源（简称开关电源）是将交流输入电源变换为设备所需的直流电源装置， 主要由输入整流模块、高频变换模块、输出电源整流滤波模块和控制调整模块组成， 如图1所示。交流输入电压经滤波、整流得到一个直流电压， 通过高频变换器将直流电压变换成高频交流电压， 最后经输出整流滤波模块， 将高频交流电压整流滤波成直流电压。
2 电力系统通信电源应用策略
随着电力系统变电站无人值守工作的开展， 采用高安全性、高智能化和集中运行维护的电源系统， 成为了对通信电源设备的基本要求。特别是针对目前在变电站运行中， 变电站一体化电源系统如何满足国网公司/十八项反措要求， 为通信设备提供安全可靠的工作电源， 成为广大电力员工研究的重要课题。对于在变电站中运行的通信设备供电电源， 目前有2种设计思路： 一种采用完全独立的高频开关电源为通信设备供电； 另一种是将通信电源设备结合到变电站直流电源系统中， 对站内继保、自动化装置和通信设备进行集中供电。上述2种方案如何运用在各电压等级的变电站中， 目前没有具体的规范和相应的标准。结合几年来无锡电力在变电站电源系统的应用和实践， 采用变电站一体化电源系统为通信设备供电是一个发展方向， 但是， 仍需要进一步完善变电站一体化电源系统， 以满足通信设备的运行要求。下面从通信设备在变电站运行的重要性、电源的安全性和智能化3个方面， 提出变电站一体化电源系统的应用策略。
2. 1 通信设备重要性策略
目前在电力系统主要有35， 110， 220和500kV 变电站， 变电站电压等级的不同对通信设备传输的信息和配置的容量要求不同。在220 kV及以下变电站， 常采用通信设备传输站内电力调度、自动化和办公信息，采用调频载波和专用光纤通道来传输线路保护信息。在500kV 变电站， 由于有传输线路的限制和继电保护双重化配置的要求， 通信设备承担着传输线路保护信息的重任。同样在一些220 kV枢纽变电站内， 通信设备担负着为110 kV 变电站内提供信息转接工作。结合变电站的电压等级和通信设备的重要性， 在500 kV及传输一、二、三级主干通信网的220kV变电站， 采用独立电源为通信设备提供工作电源。通信电源在规范设计中按8 h供电要求来配置， 即在电网和电源设备故障状态下， 变电站电源系统蓄电池应确保通信运行设备可靠运行8h。在无主干通信网传输电路的220 kV及以下变电站， 采用变电站一体化电源为通信设备提供工作电源， 一体化电源通信部分在规范设计中按3h供电要求来配置。
3 先进通信电源系统
3.1 交流流供电系统
交流供电系统由高压配电所、降压变压器、油机发电机、UPS 和低压配电屏等部分组成。此系统的交流电源有三种：变电站供给的市电、油机发电机供给的自备交流电及UPS 供给的后备交流电。
油机发电机：主要是用于市电中断时的发电。当市电中断时，发电机就自动启动，供给系统交流电。UPS：UPS 是为了保证通信电源不中断、无瞬变的静止性交流不停电电源，一般包含蓄电池、整流器、逆变器及静态开关等。在市电正常的时候，由市电与逆变器并联提供交流电源，市电经整流器后由逆变器供电，并且整流器也给蓄电池充电，保证其在市电中断时为通信设备供电。市电与逆变器的转换由静态开关控制。交流配电屏：主要功能是输入市电，给各路交流负载分配电能。当电压异常或是市电中断时，其可以自动发出相应的报警信号。
3.2 直流供电系统
直流供电系统包含整流器（AC/DC 变换器）、DC/DC 变换器、蓄电池及直流配电设备等。整流器：将从交流配电屏引入的交流电整流为直流电输出，使直流配电屏、负载和蓄电池供电给负载，并给电池充电。蓄电池：交流电中断时，为负载提供直流电，保证直流系统可以不间断供电。直流配电设备：分配电能给各种容量的负载，在直流供电异常的时侯发出警告或采取相应的保护措施。
3.3 监控系统
电源监控系统是电源系统的控制管理中心，其主要功能有：（1） 可以全面的管理电源系统的运行，便捷地更改运行参数，全自动管理、记录、统计及分析电池的充放电数据；（2） 及时准确地发现故障部位，使管理人员能及时得采取一定的措施进行维修，缩短工时，确保电源系统长期、稳定、安全、可靠运行；（3） 具有“遥测、遥信、遥控”功能，可以实现系统的少人值守或是无人值守。
3.5 通信电源的防雷设施
3.5.1 直击雷的防护。直击雷电流可以分为三类：200kA、150kA 及100kA。例如能量为200kA 的直击雷，其能量由系统的接闪器、接地网、引下线、管线、电源及通信网路来分担。对于通信站来说，约有50% 的能量由防雷装置（ 接闪器、接地网、引下线） 直接引入地下，电源承担45%，通信线路只承担5%，因此电源预防直击雷是很关键的。
3.5.2 感应雷的防护。感应雷是因直击雷放电而感应到附近金属导体中，根据方式可分为静电感应和电磁感应两种类型。其可以经过天馈线、光纤、通信电缆及电力电缆入侵到通信站。因为电力电缆的长距离使得雷电波的传输损耗减小，那么主要的危害就表现在对电源的侵入，其雷击事故占通信站雷击事故的80%，所以对电源防护感应雷是重点。 4 通信电源应急预案
为了减少由于各种通信电源发生故障而导致通信电路发生中断事故得频率，在做好电源日常维护的基础工作外，还要结合系统的具体情况，准备好通信电源的应急预案，以便于出现紧急故障的时候时，能及时地启动应急预案，保证电源不中断或是尽量地缩短电源中断时间。
（1） 指挥维护人员要及时到达事故现场，找出事故原因并尽快使交流供电恢复，否则就应关掉站内一些辅助的设施。如果确认2个方向的两波道微波信道机都正常工作，那么可以把2个方向的信道机分别关掉一个波道，以减小负荷，使供电时间延长。
（2） 根据本站设备耗电量和蓄电池容量，计算出蓄电池组能够放电最长时间，再进一步采取相应的技术措施。
（3） 如果通信站条件允许，要迅速地将柴油发电机运送到现场，以便能够随时准备发电。足够的柴油要提前准备好，而且人员要熟练地掌握发电机操作，必要的时侯还要将相应容量的稳压电源装置准备好。
（4） 若交流部分得故障是因交流配电系统的交流接触器的损坏造成的，则可临时把交流接触器短路，先抢通，再进行维修。如果有2 组接触器，那么也可把负载转移到另一组的接触器上，可以先将供电恢复，再处理发生故障的接触器。
（5） 若交流供电正常，同时整流器也有电流输出，但是电压过低，那么可人为地将自动电压调整字在手位置，对输出电压进行调整，或是暂时放在自动位置使其维持供电，并尽快维修。
（6） 若是全站的直流失压，但没有电压降低的先兆，则应先检查直流输出的保险，如保险损坏要及时更换，恢复直流供电。一般电力系统的变电站的交流供电比较可靠，因此只需对某些电源设备薄弱变电站安装小型的开关电源整流模块，用于出现故障时应急。
5 结语
无人值守变电站在电力系统得到了广泛运用， 无人值守的实现， 对变电站内通信设备和通信电源系统的运行可靠性提出了更高的要求。变电站一体化电源系统能更好地满足通信设备的供电需求， 随着其在防雷、接地和蓄电池供电模式等方面的进一步完善， 一体化电源将成为变电站通信电源的发展趋势.
参考文献
[1] 朱雄世. 通信电源设计及应用[M ] . 北京： 中国电力出版社， 1998.
[2] 张廷鹏， 吴铁军. 通信用高频开关电源[M ]. 北京： 人民邮电出版社， 1997
作者简介：刘辉（1979-），硕士研究生，2005年毕业于南京航空航天大学电机与电器专业，从事电力系统通信方面工作。
关键词：电力系统；通信电源技术；应急预案；蓄电池
1、电力系统通信电源应用分析
目前， 在电力系统通信网上运行的电源有相控电源、线性电源、高频开关电源和变电站一体化电源4种。无锡供电公司从1996年开始， 采用高频开关电源替代运行中的相控和线性电源； 从2004年开始， 将变电站通信电源融合到直流供电系统中， 采用变电站一体化电源系统为通信设备供电。
1.1 高频开关电源
随着电力电子技术和自动化控制技术的发展， 晶体管开关电源的频率从早期的20Hz 提高到数百kHz， 形成了通信领域里广泛采用的高频开关电源。高频开关电源（简称开关电源）是将交流输入电源变换为设备所需的直流电源装置， 主要由输入整流模块、高频变换模块、输出电源整流滤波模块和控制调整模块组成， 如图1所示。交流输入电压经滤波、整流得到一个直流电压， 通过高频变换器将直流电压变换成高频交流电压， 最后经输出整流滤波模块， 将高频交流电压整流滤波成直流电压。
2 电力系统通信电源应用策略
随着电力系统变电站无人值守工作的开展， 采用高安全性、高智能化和集中运行维护的电源系统， 成为了对通信电源设备的基本要求。特别是针对目前在变电站运行中， 变电站一体化电源系统如何满足国网公司/十八项反措要求， 为通信设备提供安全可靠的工作电源， 成为广大电力员工研究的重要课题。对于在变电站中运行的通信设备供电电源， 目前有2种设计思路： 一种采用完全独立的高频开关电源为通信设备供电； 另一种是将通信电源设备结合到变电站直流电源系统中， 对站内继保、自动化装置和通信设备进行集中供电。上述2种方案如何运用在各电压等级的变电站中， 目前没有具体的规范和相应的标准。结合几年来无锡电力在变电站电源系统的应用和实践， 采用变电站一体化电源系统为通信设备供电是一个发展方向， 但是， 仍需要进一步完善变电站一体化电源系统， 以满足通信设备的运行要求。下面从通信设备在变电站运行的重要性、电源的安全性和智能化3个方面， 提出变电站一体化电源系统的应用策略。
2. 1 通信设备重要性策略
目前在电力系统主要有35， 110， 220和500kV 变电站， 变电站电压等级的不同对通信设备传输的信息和配置的容量要求不同。在220 kV及以下变电站， 常采用通信设备传输站内电力调度、自动化和办公信息，采用调频载波和专用光纤通道来传输线路保护信息。在500kV 变电站， 由于有传输线路的限制和继电保护双重化配置的要求， 通信设备承担着传输线路保护信息的重任。同样在一些220 kV枢纽变电站内， 通信设备担负着为110 kV 变电站内提供信息转接工作。结合变电站的电压等级和通信设备的重要性， 在500 kV及传输一、二、三级主干通信网的220kV变电站， 采用独立电源为通信设备提供工作电源。通信电源在规范设计中按8 h供电要求来配置， 即在电网和电源设备故障状态下， 变电站电源系统蓄电池应确保通信运行设备可靠运行8h。在无主干通信网传输电路的220 kV及以下变电站， 采用变电站一体化电源为通信设备提供工作电源， 一体化电源通信部分在规范设计中按3h供电要求来配置。
3 先进通信电源系统
3.1 交流流供电系统
交流供电系统由高压配电所、降压变压器、油机发电机、UPS 和低压配电屏等部分组成。此系统的交流电源有三种：变电站供给的市电、油机发电机供给的自备交流电及UPS 供给的后备交流电。
油机发电机：主要是用于市电中断时的发电。当市电中断时，发电机就自动启动，供给系统交流电。UPS：UPS 是为了保证通信电源不中断、无瞬变的静止性交流不停电电源，一般包含蓄电池、整流器、逆变器及静态开关等。在市电正常的时候，由市电与逆变器并联提供交流电源，市电经整流器后由逆变器供电，并且整流器也给蓄电池充电，保证其在市电中断时为通信设备供电。市电与逆变器的转换由静态开关控制。交流配电屏：主要功能是输入市电，给各路交流负载分配电能。当电压异常或是市电中断时，其可以自动发出相应的报警信号。
3.2 直流供电系统
直流供电系统包含整流器（AC/DC 变换器）、DC/DC 变换器、蓄电池及直流配电设备等。整流器：将从交流配电屏引入的交流电整流为直流电输出，使直流配电屏、负载和蓄电池供电给负载，并给电池充电。蓄电池：交流电中断时，为负载提供直流电，保证直流系统可以不间断供电。直流配电设备：分配电能给各种容量的负载，在直流供电异常的时侯发出警告或采取相应的保护措施。
3.3 监控系统
电源监控系统是电源系统的控制管理中心，其主要功能有：（1） 可以全面的管理电源系统的运行，便捷地更改运行参数，全自动管理、记录、统计及分析电池的充放电数据；（2） 及时准确地发现故障部位，使管理人员能及时得采取一定的措施进行维修，缩短工时，确保电源系统长期、稳定、安全、可靠运行；（3） 具有“遥测、遥信、遥控”功能，可以实现系统的少人值守或是无人值守。
3.5 通信电源的防雷设施
3.5.1 直击雷的防护。直击雷电流可以分为三类：200kA、150kA 及100kA。例如能量为200kA 的直击雷，其能量由系统的接闪器、接地网、引下线、管线、电源及通信网路来分担。对于通信站来说，约有50% 的能量由防雷装置（ 接闪器、接地网、引下线） 直接引入地下，电源承担45%，通信线路只承担5%，因此电源预防直击雷是很关键的。
3.5.2 感应雷的防护。感应雷是因直击雷放电而感应到附近金属导体中，根据方式可分为静电感应和电磁感应两种类型。其可以经过天馈线、光纤、通信电缆及电力电缆入侵到通信站。因为电力电缆的长距离使得雷电波的传输损耗减小，那么主要的危害就表现在对电源的侵入，其雷击事故占通信站雷击事故的80%，所以对电源防护感应雷是重点。 4 通信电源应急预案
为了减少由于各种通信电源发生故障而导致通信电路发生中断事故得频率，在做好电源日常维护的基础工作外，还要结合系统的具体情况，准备好通信电源的应急预案，以便于出现紧急故障的时候时，能及时地启动应急预案，保证电源不中断或是尽量地缩短电源中断时间。
（1） 指挥维护人员要及时到达事故现场，找出事故原因并尽快使交流供电恢复，否则就应关掉站内一些辅助的设施。如果确认2个方向的两波道微波信道机都正常工作，那么可以把2个方向的信道机分别关掉一个波道，以减小负荷，使供电时间延长。
（2） 根据本站设备耗电量和蓄电池容量，计算出蓄电池组能够放电最长时间，再进一步采取相应的技术措施。
（3） 如果通信站条件允许，要迅速地将柴油发电机运送到现场，以便能够随时准备发电。足够的柴油要提前准备好，而且人员要熟练地掌握发电机操作，必要的时侯还要将相应容量的稳压电源装置准备好。
（4） 若交流部分得故障是因交流配电系统的交流接触器的损坏造成的，则可临时把交流接触器短路，先抢通，再进行维修。如果有2 组接触器，那么也可把负载转移到另一组的接触器上，可以先将供电恢复，再处理发生故障的接触器。
（5） 若交流供电正常，同时整流器也有电流输出，但是电压过低，那么可人为地将自动电压调整字在手位置，对输出电压进行调整，或是暂时放在自动位置使其维持供电，并尽快维修。
（6） 若是全站的直流失压，但没有电压降低的先兆，则应先检查直流输出的保险，如保险损坏要及时更换，恢复直流供电。一般电力系统的变电站的交流供电比较可靠，因此只需对某些电源设备薄弱变电站安装小型的开关电源整流模块，用于出现故障时应急。
5 结语
无人值守变电站在电力系统得到了广泛运用， 无人值守的实现， 对变电站内通信设备和通信电源系统的运行可靠性提出了更高的要求。变电站一体化电源系统能更好地满足通信设备的供电需求， 随着其在防雷、接地和蓄电池供电模式等方面的进一步完善， 一体化电源将成为变电站通信电源的发展趋势.
参考文献
[1] 朱雄世. 通信电源设计及应用[M ] . 北京： 中国电力出版社， 1998.
[2] 张廷鹏， 吴铁军. 通信用高频开关电源[M ]. 北京： 人民邮电出版社， 1997
作者简介：刘辉（1979-），硕士研究生，2005年毕业于南京航空航天大学电机与电器专业，从事电力系统通信方面工作。