變電站通信設(shè)備220 V直流電源研究

程振凱，劉 莉

（國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司馬鞍山供電公司，安徽 馬鞍山 243000）

變電站通信設(shè)備220 V直流電源研究

程振凱，劉 莉

（國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司馬鞍山供電公司，安徽 馬鞍山 243000）

針對(duì)我國(guó)電力系統(tǒng)的通信行業(yè)普遍采用直流-48 V電源，存在運(yùn)維成本增加、電流較大、對(duì)電纜要求高等問題，現(xiàn)提出通信設(shè)備采用220 V直流電源，采用變電站提供的統(tǒng)一直流電源，確保電源更可靠，同時(shí)節(jié)省投資，減少通信專業(yè)的運(yùn)維工作量，降低對(duì)電源電纜的要求。

變電站；通信電源；直流

1 變電站通信電源現(xiàn)狀及存在問題

電力系統(tǒng)通信設(shè)備通常采用-48 V直流電源，與變電站提供的220 V直流電源不一致，需要獨(dú)立設(shè)計(jì)，并配置相應(yīng)的電池組。

通信電源系統(tǒng)主要由交流配電單元、整流模塊、蓄電池、直流配電單元、電池管理單元、絕緣監(jiān)測(cè)單元及監(jiān)控模塊組成。正常工作時(shí)，整流模塊將交流配電源輸出的380/220 V交流電源轉(zhuǎn)換成-48 V直流電源，經(jīng)直流配電單元給通訊設(shè)備供電，同時(shí)也給蓄電池充電。當(dāng)交流電源輸入發(fā)生故障時(shí)，由蓄電池給通訊設(shè)備提供直流電源輸入。當(dāng)通信設(shè)備較少時(shí)，則無(wú)直流分配單元。對(duì)于110 kV及以下非重要變電站通信節(jié)點(diǎn)，整流設(shè)備直接采用AC/ DC電源變換裝置，不配置蓄電池組，常規(guī)變電站的直流電源系統(tǒng)如圖1所示。

目前，變電站存在如下幾個(gè)問題。

(1) 增加電源設(shè)備投資，需增加相應(yīng)安裝空間。

(2) 增加通信系統(tǒng)運(yùn)維量，同時(shí)因通信人員缺乏電源設(shè)備知識(shí)，對(duì)通信電源運(yùn)維力不從心，存在電源運(yùn)維不到位影響通信系統(tǒng)可靠運(yùn)行的隱患。

(3) -48 V直流電源是通信系統(tǒng)特有的，增加設(shè)備種類，備品備件種類增多。

(4) 隨著電網(wǎng)各類業(yè)務(wù)需求的增大，大容量的通信設(shè)備也應(yīng)運(yùn)而生，隨之而來(lái)的就是負(fù)載電流的大大提高；由于通信設(shè)備電壓低，電流較大，電纜上的壓降較高，對(duì)電纜要求較高，同時(shí)對(duì)電池與設(shè)備的距離有較高的要求。

(5) 對(duì)于110 kV及以下非重要變電站通信節(jié)點(diǎn)，由于不配置蓄電池組，運(yùn)行可靠性較低。

圖1 常規(guī)變電站的直流電源系統(tǒng)

目前，電力系統(tǒng)新建智能變電站通信電源均采用一體化通信電源設(shè)備，替換通信專用整流設(shè)備，改用DC/DC直流電源變換設(shè)備，不需要為通信設(shè)備單獨(dú)配置蓄電池組，智能變電站的直流電源系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 智能變電站的直流電源系統(tǒng)

該方案一定程度上解決了上述問題，但仍然存在以下情況。

(1) 適用在220 kV及以下通信站使用，不滿足在500 kV及以上變電站設(shè)置獨(dú)立的通信電源系統(tǒng)的要求。

(2) 增加DC/DC變換器時(shí)，還需要增加相應(yīng)屏位。

(3) 沒有解決由于電壓低導(dǎo)致的電流較大、電纜上的壓降較高等問題。

(4) 增加通信電源設(shè)備投資。

2 新建方案

220 V直流電源設(shè)備是保證電網(wǎng)安全、斷路器分合閘操作和繼電保護(hù)設(shè)備可靠運(yùn)行的獨(dú)立電源，不受其他電源的影響，具有安全、穩(wěn)定、可靠的優(yōu)勢(shì)，是每個(gè)變電站的標(biāo)準(zhǔn)配置。建議將通信設(shè)備-48 V電源模塊更換為直流220 V電源模塊，直接采用變電站已有直流220 V電源系統(tǒng)，即不再建設(shè)通信設(shè)備專用電源系統(tǒng)，如圖3所示。

新建變電站直流電源系統(tǒng)具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

(1) 共用變電站直流電源設(shè)備，電源更可靠，同時(shí)減少了設(shè)備投資和相應(yīng)的安裝空間。

(2) 減少了通信人員的運(yùn)維量，使通信人員更加關(guān)注于通信設(shè)備的運(yùn)維。

(3) 減少了設(shè)備種類，增加了備品備件種類。

(4) 提高了設(shè)備電壓，電流降低，電纜上的壓降降低，對(duì)電纜要求降低，同時(shí)降低了電源與設(shè)備間的距離要求。

圖3 采用220 V電源的變電站直流電源系統(tǒng)

從目前來(lái)看，采用直流220 V電源模塊的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備比較多，如D-link網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、路由器，現(xiàn)代通信大量使用的EPON設(shè)備已支持高壓直流供電。

2009年12月，工信部推出了通信技術(shù)準(zhǔn)標(biāo)《通信用240 V直流供電系統(tǒng)技術(shù)要求》，制定了通信用直流供電系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范，對(duì)通信直流供電系統(tǒng)明確了技術(shù)要求。中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通等各大移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商都在大力推廣高壓直流供電系統(tǒng)，其中江蘇電信已全面采用高壓直流供電系統(tǒng)。

雖然各運(yùn)營(yíng)商大力推廣高壓直流供電系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的交流UPS，以解決UPS可靠性差、轉(zhuǎn)換效率低、輸入電流諧波大等問題，但也側(cè)面證明了高壓直流供電系統(tǒng)是大勢(shì)所趨。

從某電網(wǎng)公司實(shí)際情況來(lái)看，該電網(wǎng)公司擁有500 kV變電站1座，220 kV變電站15座，110 kV變電站34座，35 kV變電站33座，所有通信設(shè)備均采用48 V電源，其電源設(shè)備配置如表1所示。

若將通信設(shè)備全部改為直流220 V電源模塊，按電源模塊每只0.3萬(wàn)元測(cè)算，每變電站按4臺(tái)通信設(shè)備，每臺(tái)通信設(shè)備配置2塊電源模塊計(jì)算，則每變電站需：0.3×4×2=2.4萬(wàn)元。

表1 通信電源設(shè)備統(tǒng)計(jì)表

對(duì)于新建智能變電站，由于直流-48 V電源模塊與直流220 V電源模塊價(jià)格差別不大，不增加通信設(shè)備投資費(fèi)用。對(duì)于常規(guī)變電站通信電源設(shè)計(jì)，220 kV變每站可節(jié)省投資20萬(wàn)元，110 kV變每站可節(jié)省投資4萬(wàn)元，35 kV變每站可節(jié)省投資2萬(wàn)元；對(duì)于智能變電站一體化電源設(shè)計(jì)，則220 kV變每站可節(jié)省投資10萬(wàn)元，110 kV、35 kV變每站可節(jié)省投資5萬(wàn)元。

電網(wǎng)企業(yè)每年新投運(yùn)上百座變電站，直接經(jīng)濟(jì)效益非常可觀。同時(shí)，減少了通信系統(tǒng)運(yùn)維量，提高了110 kV及以下非重要變電站通信節(jié)點(diǎn)通信設(shè)備電源保障能力。

3 實(shí)現(xiàn)途徑

現(xiàn)在變電站內(nèi)采用-48 V直流電源的通信設(shè)備種業(yè)較多，包括SDH，PDH，PCM，EPON，OTN、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、路由器、光放、調(diào)度交換機(jī)等設(shè)備，涉及廠家眾多，包括華為、中興、烽火、廣哈等，且數(shù)量較大，因此實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)通信設(shè)備采用直流220V電源是一個(gè)循環(huán)漸進(jìn)的過程。

(1) 由國(guó)家電網(wǎng)組織技術(shù)人員制定相應(yīng)技術(shù)規(guī)范，作為電網(wǎng)企業(yè)的強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，并修改變電站典型設(shè)計(jì)。

(2) 新建變電站的通信設(shè)備電源直接采用直流220 V。

(3) 老舊變電站的通信設(shè)備老化進(jìn)行更換時(shí)，新?lián)Q通信設(shè)備應(yīng)直接采用直流220 V；通信專用-48V電源老化需更換時(shí)，應(yīng)強(qiáng)制退役通信電源，將通信設(shè)備電源模塊改為直流220 V供電。

(4) 建議非變電站的通信機(jī)房繼續(xù)使用-48 V供電；對(duì)于供電公司核心通信機(jī)房，要結(jié)合交流IT設(shè)備電源由交流改為直流，單獨(dú)建立直流220 V電源系統(tǒng)后，通信設(shè)備根據(jù)運(yùn)行情況逐步改為直流220 V供電。

4 結(jié)束語(yǔ)

變電站內(nèi)通信設(shè)備采用直流220 V電源供電是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，需要電網(wǎng)企業(yè)主管部門明確技術(shù)路線以積極推進(jìn)。由于設(shè)備種類多且涉及眾多知名通信廠商，其需求量不是很大，通信設(shè)備生產(chǎn)商生產(chǎn)直流220 V電源模塊積極性不高，如果僅靠某個(gè)地市公司進(jìn)行推動(dòng)，將難以實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果。

2014-09-30。

程振凱(1966-)，男，高級(jí)工程師，主要從事信息化、通信技術(shù)應(yīng)用和運(yùn)行維護(hù)工作，email：15905552390@139.com。

劉 莉(1976-)，女，高級(jí)工程師，主要從事通信技術(shù)應(yīng)用和運(yùn)行維護(hù)工作。