電力系統(tǒng)中通信運維及檢修問題

錢建平

（泰州供電公司，江蘇 泰州 215300）

電力系統(tǒng)主要使用光纖技術(shù)來實現(xiàn)主干線路的電力通信，電源為關(guān)信號的產(chǎn)生和傳輸提供必要的能量，電源在長期的使用過程中會逐漸產(chǎn)生一些故障，如溫度過高、短路、絕緣失效等。光纜會因為老化、人為破壞或者自然損壞等阻斷通信。研究電力通信的故障運維及檢修策略具有重要意義。

1 電力系統(tǒng)常見通信故障

1.1 電源故障

電源作為電力通信系統(tǒng)運行的必備條件，在使用過程中會出現(xiàn)一定頻率的故障因素，常見如下：①整流模塊故障。環(huán)境溫濕度高、長期運行導(dǎo)致的元件老化或者損壞是直接影響整流模塊正常工作的因素。②溫度異常告警。通信電源中包括高低壓供配電設(shè)備、油機發(fā)電機組、UPS等，設(shè)備本身在運行時就會發(fā)熱，由于其中安裝配置的電子元器件數(shù)量眾多，高溫或者低溫都可能導(dǎo)致電源故障。③高頻開關(guān)電源電壓失效。這種故障因素會造成主干通信網(wǎng)絡(luò)失壓，一般在主干網(wǎng)失壓的情況下必須排查高頻開關(guān)電源是否存在異常，報警信號會給出一定的提示，常見的問題是進線交流接觸器沒有接觸上、電路板上的插空件松動等。④蓄電池異常。蓄電池是為了保障通信系統(tǒng)電源供應(yīng)的可靠性，電池組本身損壞、絕緣層失效、短路等都是常見的故障，尤其是短路，瞬時電流非常大，有時候甚至?xí)l(fā)嚴重的安全事故，如火災(zāi)、爆炸[1]。

1.2 通信光纜故障

國內(nèi)的電力通信主要采用光纖技術(shù)，配合使用移動通信、電力線載波通信技術(shù)。光纖占據(jù)主導(dǎo)地位，圍繞光纖的故障運維是系統(tǒng)管理的重點。①光纜斷開。電力通信光纜主要采用架空的方式來敷設(shè)，也有直埋方式。工程建設(shè)活動中的動土作業(yè)以及車輛剮蹭等會造成通信光纜斷裂，信號無法傳遞。②光纜故障。光纜中包括多條管束，同時每一個管束中又包含一定數(shù)量的光纖，個別光纖的中斷或者個別通信管束的中斷也存在可能。③環(huán)境因素。大風(fēng)、雷擊、鳥啄等自然環(huán)境因素會破壞通信光纜的完整性，有時候直接斷裂，有時候是光纜打折，信號不能通過。表1分析了幾種典型通信光纜故障的主要成因[2]。④人為因素造成的通信中斷。工程技術(shù)人員在安裝、維護以及檢修過程中操作不當(dāng)而引發(fā)通信設(shè)施和線路的損壞，常見的包括光纖被劃傷、錯誤切斷或者拆除正在使用的光纜，還有些是安裝通信光纜出現(xiàn)了錯誤，如彎曲半徑過小。因此，在日常檢修和維護中要事先掌握各條線路的走向、作用、編號以及功能，了解其運行現(xiàn)狀。

表1 電力通信光纜常見故障及成因分析

2 電力通信故障運維及檢修策略

2.1 電源故障運維及檢修策略

（1）交流電運維及檢修。①輸入電源異常。交流電源為三相，缺相時必然會造成運行異常，因此要優(yōu)先檢查是否存在缺相。如果沒有，故障概率比較高的還包括交流變送器，檢測工具為萬用表，主要是檢查其電壓。當(dāng)檢測出變送器出現(xiàn)故障后，可先將與其連接的端子并聯(lián)到其他正常的變送器上，直到故障被排除。②防雷擊裝置故障檢修措施。該裝置具有故障提示的功能，正常運行時為綠色，異常情況下為紅色，系統(tǒng)構(gòu)成要件分為4部分，相互之間獨立運行，故障也是單獨顯示的。③交流接觸器不能有效吸合。這一裝置具有切換電源系統(tǒng)的功能，檢測其故障因素時主要使用到萬用表[3]。

（2）直流電運維及檢修。①直流斷路器故障檢修策略。當(dāng)電源系統(tǒng)出現(xiàn)過電流的情況時，用電設(shè)備的安全性將受到非常嚴重的威脅，直流斷路器在檢測到過電流的情況時可直接切斷線路，中斷電流。因此，直流斷路器在系統(tǒng)電流值正常的情況下始終處在完整閉合的狀態(tài)，如果在故障情況下不能正常斷開，系統(tǒng)安全性無法保障，這時直接將故障斷路器更換掉即可。②系統(tǒng)不能正常顯示直流輸出電流。故障情況分類兩類，一種是顯示值不準確，和實際測量結(jié)果存在一定程度的偏差，最終導(dǎo)致顯示電流不可信，第二種情況是顯示值忽大忽小，不穩(wěn)定。如果是顯示值不準確，那么只需將斜率調(diào)整為正確的情況，分流器檢測線路連接不規(guī)范或者部分線路松動是造成第二種故障的主要因素，重新檢查并連接。③直流斷路設(shè)備不能正常告警。斷路器是直流電源系統(tǒng)中非常重要的保護裝置，為了提升斷路器的可靠性，防止其在電流異常情況下無法觸發(fā)，系統(tǒng)中還專門設(shè)置了警告裝置，如果其無法正常告警，需逐一排查線路和元器件。

（3）整流器運維及檢修。①整流器溫度異常。整流器中設(shè)置有專門由于降溫的風(fēng)冷系統(tǒng)，主要結(jié)構(gòu)為風(fēng)扇，溫度異常時先去檢查風(fēng)扇工作狀態(tài)。如果沒有異常，再去檢查整流器中的線路是否存在短路之類的問題。②整流器不能正常顯示。交流器可能存在問題，檢查其熔絲是否正常工作，觀察交流輸入情況[4]，如果并未發(fā)現(xiàn)問題，則檢測整流器的線路，仍然無法解決問題則直接更換。

2.2 通信光纜故障運維及檢修策略

（1）光纜故障維修的側(cè)重點。電力通信光纜系統(tǒng)的故障類型具有多樣化的特點，并且每一種故障因素所造成的影響也各不相同，處理時要形成側(cè)重點，整體上把握的原則是先搶通、后修復(fù)。表2中總結(jié)了不同故障類型下的處理側(cè)重點。先搶通的思路是利用備用的通信光纜、臨時敷設(shè)通信光纜或者先使用既有的通信光纜，完成通信功能，不要影響到正常的生產(chǎn)和生活，然后再這一基礎(chǔ)之上，根據(jù)現(xiàn)場的實際條件，采用架空敷設(shè)或者地埋敷設(shè)法，將通信光纜安裝設(shè)置到位。在日常管理中要格外關(guān)注動土作業(yè)、吊裝作業(yè)以及地下管線施工作業(yè)。例如，在建筑施工中經(jīng)常要在地面開挖基坑，這樣就可能破壞埋設(shè)在地下的通信光纜，有些架設(shè)在空中的通信光纜則會受到起重作業(yè)的威脅。在地下管線施工中還會使用到無開挖技術(shù)，但是鉆進的過程中也可能破壞通信設(shè)施。因此，在日常維護管理中要加強對既有通信設(shè)施的保護，工程施工活動必須加強前期勘察活動，掌握通信設(shè)施的分布情況，作業(yè)時采用作業(yè)票管理制度。

表2 電力通信光纜故障分類處理側(cè)重點

（2）定位故障。電力通信光纜的長度比較大，當(dāng)其發(fā)生故障之后，要先準確定位出具體位置，在過去經(jīng)常采用人工和信息化相結(jié)合的方式來定位故障點，現(xiàn)階段智能電網(wǎng)的建設(shè)速度在不斷推進，利用無人機和人工智能等技術(shù)了有效縮短電力通信線路的故障定位時間，一般可在數(shù)小時之內(nèi)實現(xiàn)目標?，F(xiàn)階段要檢測通信光纜的故障，主要使用光輻射反向檢測儀（OTDR），利用OTDR來檢測光纖故障時，可從出以下方面分析接線盒內(nèi)斷纖和信號衰減的原因：①熔纖盤上的光纖發(fā)生了松動，進而造成其脫落，也有可能是光纖盤上的螺絲安裝不合理，對光纖造成了嚴重的擠壓，進而導(dǎo)致其損傷。②光纖線路可以完全，因為光信號通過反射、散射等也能實現(xiàn)傳播。但是這種彎曲度不能過大，否則信號依然無法傳輸，熔纖盤內(nèi)留有一定的余量，如果其彎曲度控制不合理，就會影響信號傳輸?shù)男Ч?。③光纖端面的制作方法也會作用于信號傳輸過程，一方面裸光纖的長度不能過大，另一方面熱縮保護管的位置要設(shè)置合理，裸光纖在安裝位置的端部，會受到外力作用，保護管位置靠后，進而導(dǎo)致其信號無法傳輸。④剝除裸光纖外的涂覆層時，操作不當(dāng)，導(dǎo)致其受到一定的損害，并且在后續(xù)的使用中，損害不斷擴大，造成信號衰減。

（3）搶修準備。電力通信線路的故障搶修是一項非常緊急的任務(wù)，必須在最短的時間內(nèi)恢復(fù)通信功能，否則將嚴重影響電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運行，相關(guān)搶修工作班組在接收到任務(wù)需求之后應(yīng)該及時組織好各種搶修機械、設(shè)備以及工具，待故障位置定位出來之后，立刻組織人員前往現(xiàn)場處理。

（4）線路搶修。光纖線路的搶修應(yīng)該按照先恢復(fù)通信功能、再修復(fù)故障線路的原則來開展，一般在管理中會設(shè)計專門的應(yīng)急預(yù)案，當(dāng)通信功能出現(xiàn)故障之后，由替代方案完成臨時通信。通常光纜受損之后采用直接更換的方式來處理，無論是完全阻斷還是部分阻斷。在實施潛修的過程中要注意采取正確的策略，重點是突出搶修的效率，同時又要從用戶的角度出發(fā)，先突出重點線路，再去考慮邊緣線路。光纖線路較長，搶修時要完成熔纖，所以，先完成本端的故障修復(fù)，然后再去處理對端的安裝。用戶的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)還分為內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)，在搶修作業(yè)中可優(yōu)先處理內(nèi)網(wǎng)的故障，然后再去處理外網(wǎng)。因為大部分用戶設(shè)置內(nèi)網(wǎng)的目的就是為了提升系統(tǒng)的安全性，因而內(nèi)網(wǎng)通常用于為關(guān)鍵設(shè)備提供通信服務(wù)。

（5）恢復(fù)業(yè)務(wù)功能。受損光纜恢復(fù)正常運行之后要由專業(yè)技術(shù)人員檢測和調(diào)試原本的通信功能是否完全恢復(fù)，測試工作由機房發(fā)起，測試過程中要記錄下具體的結(jié)果，不得出現(xiàn)任何降低標準的現(xiàn)象。如果某些指標不正常，必須將其調(diào)試到位。企事業(yè)單位的網(wǎng)絡(luò)通信線路大多非常復(fù)雜，尤其是各個分支線路，與其連接的設(shè)備也非常多，在修復(fù)故障通信線路之后，要逐一檢查各個分支線路上的設(shè)備是否正常運行，尤其要關(guān)注和業(yè)務(wù)管理密切相關(guān)的服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、終端設(shè)備。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的全面普及，網(wǎng)絡(luò)通信功能不僅僅局限在為計算機、打印機等設(shè)備提供通信，智能電力系統(tǒng)中的信號采集設(shè)備、信號傳輸功能都要依靠網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)施，因而在通信故障修復(fù)之后要系統(tǒng)性地排查各類設(shè)備的運行情況，及時發(fā)現(xiàn)未修復(fù)的線路。

（6）搶修完成的后續(xù)工作?，F(xiàn)場搶修結(jié)束之后將工具、設(shè)備、廢棄的光纜線路等全部回收和整理起來，光纜測試過程中記錄下所有的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，填寫搶修記錄，上報管理部門。

3 電力系統(tǒng)故障檢修案例

電力通信光纜在城市和鄉(xiāng)村等大片區(qū)域中均有部署，光纜線路除了老化之外，影響最大的故障因素就是認為和自然損壞。常見的問題如洪水、山體塌方、火災(zāi)等。光纜在這些嚴酷條件下很容易出現(xiàn)中段。例如，國內(nèi)某城市一座110 kV變電站的電纜溝意外發(fā)生火災(zāi)，導(dǎo)致敷設(shè)在其中的電力通信光纜全部燒毀，電力通信功能中斷。電力通信企業(yè)在確認故障位置之后立即組織搶修。由于光纜全部燒毀，走向和位置難以確定，為搶修工作帶來了極大的難度。搶修人員最終根據(jù)殘存的光纜確定出其走向和連接的站點，芯數(shù)也從殘存光纜中反映出來。由此可見，在遭受人為或者自然災(zāi)害的情況下，光纜敷設(shè)現(xiàn)場可能會非?；靵y，原本的安裝情況不易確定，鑒于此，用該建立和完善光纜安裝線路的信息化管理平臺，借此來存儲光纜線路的數(shù)據(jù)，為緊急情況下的搶修工作提供可靠的依據(jù)。

4 結(jié)束語

在處理電力通信系統(tǒng)的電源故障時要重視交流缺相、直流電源短路、絕緣失效等問題，故障檢修的策略要根據(jù)電源的類型來確定，直流電源、交流電源各有差異。通信光纜容易出現(xiàn)的問題是人為挖斷、自然破壞或者線路老化，檢修時先采用臨時方案恢復(fù)通信，然后再去修復(fù)受損的線路。