通信-48 V 直流電源系統(tǒng)不停電改造

彭舜杰，陸貽名

（1.廣西電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心，廣西 南寧 530023；2.百色供電局，廣西 百色 533000）

1 通信-48 V直流電源現(xiàn)狀及問題

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

案例通信主站的通信電源室采用獨(dú)立設(shè)置的方式，包含通信電源柜和直流配電柜。電源柜中，兩面容量為500 A、兩面容量為300 A。站點(diǎn)中的通信機(jī)房有3個(gè)，分別為通信機(jī)房A、B、C。每個(gè)機(jī)房中都設(shè)置了直流配電柜1面，并由2套500 A的電源柜負(fù)責(zé)A、B機(jī)房通信設(shè)備的交叉供電，使雙電源輸入需求得到滿足。C機(jī)房中則設(shè)有雙母線雙分段形式的直流配電柜1面，采用2套300 A的電源柜對機(jī)房設(shè)備進(jìn)行雙電源輸入。

1.2 相關(guān)問題

第一，C機(jī)房中的供電電源存在容量較小的問題。該通信主站的A、B機(jī)房正式投運(yùn)時(shí)間相對較早，且機(jī)房中的各項(xiàng)通信設(shè)備并沒有太高的負(fù)載功率需求，總負(fù)載率在電源容量中僅占10%。此外，A、B機(jī)房中空余屏位較少，后期不會出現(xiàn)過多的用電增長需求。C機(jī)房后期投產(chǎn)運(yùn)行，具有較高的負(fù)載功率，在電源容量中的負(fù)載功率占據(jù)50%。此外，C機(jī)房中存在較多空余屏位，具有較高的用電增長潛力，但2套300 A的電源系統(tǒng)在技術(shù)方面已經(jīng)無法滿足該機(jī)房的擴(kuò)容需求。

第二，300 A電源系統(tǒng)運(yùn)行缺乏穩(wěn)定性，存在隱患問題。案例站點(diǎn)中的2套300 A通信電源是其他站點(diǎn)搬運(yùn)而來的，總運(yùn)行時(shí)間已經(jīng)超過10年，使用壽命已基本用完，且部分整流模塊經(jīng)常會產(chǎn)生故障警報(bào)。

第三，A、B機(jī)房之間存在電纜通道擁擠的問題，導(dǎo)致電聯(lián)敷設(shè)難度相對較高，而2個(gè)機(jī)房中的設(shè)備以交叉配電為主，使得機(jī)房之間的電纜通道中存在較多的電源通信電纜，其中一些單根電源線能夠達(dá)到60 m，給后期的擴(kuò)容和運(yùn)行維護(hù)工作帶來了很大困難[1]。

2 系統(tǒng)改造思路

2.1 總體改造

在案例站點(diǎn)進(jìn)行通信電源系統(tǒng)改造的過程中，不但要解決300 A的電源系統(tǒng)退役問題和A、B機(jī)房交叉敷設(shè)直流配電網(wǎng)的問題，還要保證改造過程中各機(jī)房設(shè)備沒有電源中斷的問題，在短時(shí)間應(yīng)用單電源供電的情況下，完成改造任務(wù)，實(shí)現(xiàn)平滑過渡。具體改造思路如下。

第一，計(jì)算電源整流容量，并校驗(yàn)計(jì)算結(jié)果，考慮將300 A電源負(fù)載與500 A電源進(jìn)行合并的可能性。在C機(jī)房中，所有通信設(shè)備都由2套300 A的電源系統(tǒng)供電，各電源中的總負(fù)載電流在140 A左右；A、B機(jī)房中主要使用2套500 A的直流電源進(jìn)行通信設(shè)備供電，各電源系統(tǒng)的負(fù)載只有總?cè)萘康?0%。所以，工程首先考慮對C機(jī)房負(fù)載與2套500 A的電源系統(tǒng)進(jìn)行連接，并計(jì)算和校驗(yàn)500 A電源系統(tǒng)容量和負(fù)載以滿足合并需求。

第二，要保證各機(jī)房的通信單元系統(tǒng)具有一定的獨(dú)立性。由于A、B機(jī)房之間存在電纜通道擁擠的問題，為了降低電纜敷設(shè)工作的難度，需要在兩個(gè)機(jī)房中配置單母線直流配電柜各一套，并與機(jī)房中的直流配電柜進(jìn)行分段運(yùn)行。將A機(jī)房設(shè)備的二路供電和B機(jī)房設(shè)備的一路供電與加設(shè)的直流配電柜進(jìn)行割接，C機(jī)房中的電源負(fù)載電流為132A和136 A，但機(jī)房中的雙母線直流配電柜只有1面。進(jìn)行割接時(shí)，任意母線出現(xiàn)斷電問題，都會導(dǎo)致C機(jī)房的通信設(shè)備變?yōu)閱坞娫垂╇?，且其中的供電都是由一路母線電源提供的，會使兩個(gè)電源的負(fù)載電流出現(xiàn)疊加。268 A的負(fù)載電流會占據(jù)300 A電源容量的90%，導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)入滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，難以保證安全運(yùn)行。因此，需要將1套單母線直流配電柜加設(shè)在C機(jī)房，并對機(jī)房通信設(shè)備中的二路供電進(jìn)行逐一割接[2]。

第三，增加總直流配電系統(tǒng)，使通信設(shè)備可以在不停電的狀態(tài)下完善電源系統(tǒng)切換。由于案例中的機(jī)房有3個(gè)，但在2套500 A的電源中，容量較大的輸出端子僅有1路。如果將3個(gè)機(jī)房中的直流配電柜都接在500 A的電源上，則該電源柜必須要保證3路輸出。如果在電源柜中加設(shè)輸出端子，則必然要進(jìn)行停電改造。經(jīng)過綜合考慮，決定將總直流配電柜加設(shè)在電源室中2套，割接時(shí)與新增的直流配電柜配合使用，能夠在3個(gè)機(jī)房中實(shí)現(xiàn)通信電源系統(tǒng)的鏡像新增，從而保證電源系統(tǒng)的順利割接和平滑過渡[3]。

2.2 系統(tǒng)容量預(yù)測分析

根據(jù)相關(guān)規(guī)范和技術(shù)規(guī)程的要求，在對充電裝置中的額定電流進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)該滿足以下要求。

第一，滿足浮充電要求，則鉛酸蓄電池需滿足：

第二，滿足蓄電池的充電需求，則鉛酸蓄電池需滿足：

第三，滿足對蓄電池自身的均衡充電需求，則鉛酸蓄電池需滿足：

其中，Ir主要表示充電裝置自身的額定電流，I10表示10h中鉛酸蓄電池的放電率電流，Ijc表示直流電源系統(tǒng)中的經(jīng)常負(fù)荷電流。

根據(jù)上述內(nèi)容描述可知，案例站點(diǎn)的通信電源充電裝置具體容量在350～386 A。根據(jù)電力通信網(wǎng)方面的安全性要求和國家電網(wǎng)對整流設(shè)備的具體要求，如果通信站承載的業(yè)務(wù)包括主干通信網(wǎng)業(yè)務(wù)（一、二級）、電壓高于220 kV的繼電保護(hù)或者是相關(guān)安控業(yè)務(wù)，在模塊容量等于N時(shí)，其容量應(yīng)該高于通信站負(fù)載容量與電源蓄電池最大容量20%的總和。根據(jù)此要求，通信電源充電裝置應(yīng)該具有698 A容量。由此可見，當(dāng)前，500 A的容量無法滿足相關(guān)要求，需要增加整流模塊。因此，改造過程中，應(yīng)該在割接完成后適當(dāng)擴(kuò)充系統(tǒng)容量，以滿足驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。

2.3 改造實(shí)施要點(diǎn)

第一，梳理機(jī)房中的現(xiàn)有設(shè)備電源，保證所有設(shè)備都處于雙電源輸入狀態(tài)。對個(gè)別單電源輸入設(shè)備，可以通過雙輸入電源分配單元的增設(shè)進(jìn)行雙電源供電。

第二，實(shí)施割接前，應(yīng)該根據(jù)連接電纜關(guān)系和連接端子確認(rèn)電源系統(tǒng)本身的連接結(jié)構(gòu)，以保證系統(tǒng)電源結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場方式相統(tǒng)一。

第三，在割接的各個(gè)環(huán)節(jié)，必須梳理三個(gè)機(jī)房的電源供給，保證各機(jī)房割接過程中具有1套電源供給，防止通信電源設(shè)備在改造過程中造成通信網(wǎng)絡(luò)故障。

第四，對機(jī)房中的相關(guān)通信設(shè)備實(shí)施分類處理，重點(diǎn)梳理影響范圍較大或負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)較重要的設(shè)備，并設(shè)置相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。

3 不停電改造

根據(jù)案例中心的通信電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對以下方案加以編制。

第一，對3面新增直流配電柜和2面總直流配電柜進(jìn)行安裝，并在B機(jī)房連接兩種新增配電柜，而A、C機(jī)房的新增直流配電柜與另一新增總直流配電柜相連，在通信設(shè)備方面的供電系統(tǒng)連接不做改變。

第二，將B機(jī)房500 A電源柜中的二路電纜和直流配電柜的二路電纜斷開，與新增總直流配電柜相連。A機(jī)房中的通信設(shè)備二路供電則由B機(jī)房的直流配電柜向A機(jī)房的新增直流配電柜進(jìn)行割接。經(jīng)過改造后，A機(jī)房通信設(shè)備二路供電由B機(jī)房直流配電柜、500 A直流電源柜和新增總直流配電柜提供。

第三，將A機(jī)房中的直流配電柜和500 A直流電源柜的二路供電電纜斷開，分別與新增總直流配電柜進(jìn)行連接。B機(jī)房通信設(shè)備一路供電從A機(jī)房直流配電柜向B機(jī)房新增直流配電柜割接。改造后，B機(jī)房通信設(shè)備一路供電主要由B機(jī)房新增直流配電柜、500 A直流電源柜和新增總直流配電柜負(fù)責(zé)。

第四，C機(jī)房通信設(shè)備二路供電從原有的直接配電柜向新增直流配電柜割接。經(jīng)過改造，C機(jī)房通信設(shè)備二路供電主要以C機(jī)房新增配電柜、500 A直流電源柜和新增總直流配電柜為主要來源。

第五，將C機(jī)房中的直流配電柜母線和300 A的通信電源柜電纜斷開，將直流配電柜母線與新增總直流配電柜相連。改造后，C機(jī)房通信設(shè)備一路供電以C機(jī)房直流配電柜、500 A直流電源柜和新增總直流配電柜為來源。

第六，進(jìn)行通信電源系統(tǒng)的測試和驗(yàn)收工作，測試帶載處于正常狀態(tài)，2套300 A通信電源柜順利拆除，整體改造完成。

4 結(jié) 論

綜上所述，對通信電源自身的可靠性和安全性進(jìn)行提升，能夠有效保證電力通信網(wǎng)的運(yùn)行安全。因此，相關(guān)人員要認(rèn)識到系統(tǒng)的特殊性，合理應(yīng)用不停電改造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的合理優(yōu)化。