電力智能通信電源技術(shù)應(yīng)用探討

王佩玲，畢京斌，丁 斌

（山東魯中電力工程設(shè)計有限公司，山東 濟南 250100）

0 引 言

在電力系統(tǒng)中，電力通信技術(shù)作為基礎(chǔ)技術(shù)，可以為電力輸送提供保障。隨著電力通信技術(shù)的發(fā)展，供電系統(tǒng)的安全性不斷增強，增加了管理難度，導(dǎo)致影響電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素日益增多。為保障電力系統(tǒng)安全運行，需要完善基礎(chǔ)設(shè)施，鼓勵技術(shù)創(chuàng)新，重點引進電力智能通信電源技術(shù)，打造智能化系統(tǒng)。利用電力智能通信電源技術(shù)管理電力通信電源，既能夠滿足管理需求，也能夠提升電力通信電源供電質(zhì)量，充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，實現(xiàn)設(shè)備少人或無人值守的目標(biāo)，提高維護效率，從而大幅降低維護成本。

1 電力通信電源的概念與特征

1.1 電力通信電源的概念

電力系統(tǒng)的正常運行需要各部分基礎(chǔ)設(shè)施的支持，如電力通信電源。電力通信電源主要由直流供電系統(tǒng)和交流供電系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。直流供電系統(tǒng)包括高頻開關(guān)電源、直流配電設(shè)備等，用于電能輸出，在實際輸出的過程中可以用開關(guān)控制。交流供電系統(tǒng)可以進一步劃分為交流配電屏和不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）系統(tǒng)。配電屏作為控制系統(tǒng)安裝在電力系統(tǒng)中，包括電源、環(huán)流設(shè)備等，主要對供電系統(tǒng)進行監(jiān)控管理，發(fā)揮保護系統(tǒng)的作用。UPS 則由不同種類的電流路徑構(gòu)成，能夠基于實際情況為電力系統(tǒng)提供輸電路徑[1]。通常，380 V 三相四線制交流市電網(wǎng)絡(luò)能夠滿足電路的輸入需求。如果出現(xiàn)電源容量較小等特殊情況，可采用兩路220 V 單相輸入。此時，避雷器應(yīng)安裝在輸入位置以確保輸入安全，配備交流切換裝置以實現(xiàn)互鎖功能，同時應(yīng)將輸入交流電斷開。但是，如果采用機械互鎖或電氣互鎖的方式，將不能出現(xiàn)兩路交流電同時導(dǎo)通或斷開的情況。

1.2 電力通信電源的特征

電力通信電源中，密封鉛酸蓄（Valve Regulated Lead Acid，VRLA）電池較為常用。首先，VRLA 電池屬于新型直流儲能電源，具有壽命長、蓄電容量大的特點，外殼比較堅固，安裝操作便捷，在實際應(yīng)用過程中對周圍環(huán)境影響較小[2]。其次，雖然VRLA電池開發(fā)時間較短，但是已經(jīng)廣泛應(yīng)用于通信領(lǐng)域，能夠有效提升網(wǎng)絡(luò)安全性、增加儲量，使供電更加穩(wěn)定。再次，VRLA 電池密封性較強，滲酸風(fēng)險低，不會出現(xiàn)大量漏電的情況，整體安全性較高，具有較好的防爆性能，也易于后期維護。最后，VRLA 電池能夠迅速且高質(zhì)量地進行氫氧復(fù)合。對比其他種類的蓄電池，其復(fù)合環(huán)節(jié)不會產(chǎn)生氫氣，因此使用壽命相對較長[3]。

2 電力智能通信電源技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 節(jié)能性

傳統(tǒng)電力通信電源雖然具有較強的功能性和良好的性能，但是使用一段時間后會出現(xiàn)明顯的能源浪費情況，使用成本較高。為滿足節(jié)能性要求，業(yè)內(nèi)人士對電源技術(shù)開展了相應(yīng)的研究，目前已經(jīng)明確節(jié)能技術(shù)的開發(fā)方向。通過對高頻化的研究，有效提升了電力通信電源技術(shù)的節(jié)能性[4]。電力智能通信電源技術(shù)能夠縮小電源體積、降低能耗、提高動態(tài)反應(yīng)速度，以滿足各類使用需求[5]。在該技術(shù)應(yīng)用的過程中，可以采用波形交疊模式對電壓的升降進行調(diào)節(jié)與優(yōu)化，以達到降低損耗、控制噪聲的效果。

2.2 網(wǎng)絡(luò)化

電力智能通信電源技術(shù)具有網(wǎng)絡(luò)化優(yōu)勢，是構(gòu)建智能電力系統(tǒng)的核心。在網(wǎng)絡(luò)的支撐下，利用電力智能通信電源技術(shù)可實現(xiàn)對電源設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控，并自動采集和智能處理各項數(shù)據(jù)，減少人工誤操作，提升數(shù)據(jù)處理效率與質(zhì)量[6]。根據(jù)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，利用電力智能通信電源技術(shù)能夠精準(zhǔn)掌控電源設(shè)備狀態(tài)。如果發(fā)生故障，系統(tǒng)可以迅速進行定位和分析，并制定預(yù)處理方案，保障故障診斷與處理的及時性和科學(xué)性。例如，采用RS-232 接口實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，既能滿足各項操作需求，又能進一步提高管理效率。

3 電力智能通信電源技術(shù)的應(yīng)用場景

3.1 智能化檢修

電力通信電源是智能電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備，可能會因各類因素的影響而出現(xiàn)故障。為保障電力通信電源設(shè)備穩(wěn)定工作，需要采取有效的狀態(tài)監(jiān)測手段，以便及時發(fā)現(xiàn)故障并立即進行檢修和維護[7]。傳統(tǒng)模式下采用的人工監(jiān)測法不僅對檢修與監(jiān)測人員的素質(zhì)有較高的要求，而且難以發(fā)現(xiàn)潛在的故障，容易出現(xiàn)人工操作失誤等情況。采用電力智能通信電源技術(shù)可以轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)檢修模式，將直流電源系統(tǒng)在線監(jiān)測裝置安裝在變電站中，以滿足遠(yuǎn)程在線監(jiān)測的需求。同時，安裝智能終端，利用電力智能通信電源技術(shù)分析終端接收到的監(jiān)測信息，判斷設(shè)備的運行狀態(tài)，了解設(shè)備是否存在潛在故障。如果發(fā)生異常，智能終端會發(fā)出預(yù)警，以提醒管理人員及時根據(jù)故障原因和故障類型等信息進行維修。這種方式可以更加快速、準(zhǔn)確地診斷故障，且減少了人工操作環(huán)節(jié)，大幅提高了工作效率[8]。

3.2 智能化管控

在實際供電的過程中，電力通信電源設(shè)備的電源組不論是工作狀態(tài)還是充、放電狀態(tài)，都受控制單元管理。其中，在電池充、放電時，控制單元的參與能夠有效規(guī)避過充、過放等問題，保障電池使用壽命。除關(guān)注控制單元，重點優(yōu)化監(jiān)測單元能夠有效提高智能化管控水平。在實際管控的過程中，為提高智能化水平和優(yōu)化遠(yuǎn)程監(jiān)控工作，專管部門應(yīng)該結(jié)合實際制定智能化的管控方案。例如，可以采用電力智能通信電源技術(shù)對電池實體進行模擬，針對電池自身的特性，采用參數(shù)調(diào)控等方式進行測試，再根據(jù)測試結(jié)果制定管控方案。同時，根據(jù)模擬電池分析電池的實際情況，調(diào)控荷電狀態(tài)（State of Charge，SOC）、內(nèi)阻、開路電壓等參數(shù)。另外，在遠(yuǎn)程管控的過程中，電源分配單元（Power Distribution Unit，PDU）依舊是較為優(yōu)越的遠(yuǎn)程控制手段，且支持獨立運行。利用PDU 能夠?qū)崿F(xiàn)對各個輸出單元電源性能的智能化管控，包括操作順序開關(guān)等，也能遠(yuǎn)程采集負(fù)載、電壓等參數(shù)，便于系統(tǒng)的整體管理。

4 電力智能通信電源技術(shù)的應(yīng)用策略

4.1 校正功率因數(shù)

電力智能通信電源技術(shù)可以利用濾波電路將交流電轉(zhuǎn)化為直流電。在轉(zhuǎn)化過程中，開關(guān)整流器將產(chǎn)生負(fù)載，影響供電穩(wěn)定性。針對這種情況，需要校正該技術(shù)的功率因數(shù)。在實際應(yīng)用過程中，校正功率因數(shù)至關(guān)重要[9]。合理的功率因數(shù)能夠有效避免供電不穩(wěn)，也能夠降低噪聲，保護設(shè)備不被燒毀，提升系統(tǒng)的安全性。在應(yīng)用電力智能通信電源技術(shù)過程中，電源的功率因數(shù)隨時可能發(fā)生變化，應(yīng)從預(yù)防入手，嚴(yán)格管控整個運行過程。采用主動式功率因數(shù)校正，可有效消除電流波形畸變，同時保持電壓和電流相位一致，最大限度地解決功率因數(shù)不合理、電磁干擾等問題。具體來說，在220 V 整流橋堆的基礎(chǔ)上斷開濾波電容，利用斬波電路將脈動直流電流轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l交流電流，然后進行整流濾波，最后向常規(guī)脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation，PWM）式開關(guān)穩(wěn)壓電源供電。

4.2 應(yīng)用更先進的整流器

應(yīng)用電力智能通信電源技術(shù)時，應(yīng)選用適合的整流器?？煽毓柘嗫卣髌魇请娏νㄐ烹娫聪到y(tǒng)中的重要組成部分，但是如果長期使用會降低電源供電效率，難以滿足系統(tǒng)對設(shè)備的高性能需求。在這種情況下，需要結(jié)合實際情況將其替換為更加智能、先進的整流器，如高頻開關(guān)整流器。與傳統(tǒng)整流器相比，高頻開關(guān)整流器具有應(yīng)用效率高、性能更佳、體積較小以及便于移動和安裝等特點，極大地提高了電感電容，且不會污染電網(wǎng)內(nèi)部環(huán)境。高頻開關(guān)整流器可以將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，在濾波處理后為電源提供負(fù)載，控制難度較低，在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著智能管控的作用。另外，高頻開關(guān)整流器具有較好的拓展性。其采用模塊化的設(shè)計方式，使各個模塊間可以相互連接，并采用通信技術(shù)對接控制終端，利用終端設(shè)備即可了解運行狀態(tài)。如果發(fā)現(xiàn)潛在問題，系統(tǒng)能夠及時采取管控手段，切實保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行，有效降低故障的發(fā)生概率。

4.3 優(yōu)化防雷網(wǎng)絡(luò)

電力設(shè)備易受雷電干擾，但雷電難以通過人工手段徹底消除，因此需要采用有效的防護措施。在電力智能通信電源技術(shù)應(yīng)用的過程中，必須將防雷工作放在首位。傳統(tǒng)防雷設(shè)備比較單一，難以滿足系統(tǒng)保護需求和部分線路設(shè)備的使用安全，因此需要結(jié)合實際情況制定更加完善的防雷方案。首先，分析原有防雷網(wǎng)絡(luò)存在的缺陷，以便采取針對性的優(yōu)化方案，選擇合適的的防雷設(shè)備。其次，優(yōu)化防雷網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在相關(guān)線路上安裝過壓保護設(shè)備，確保設(shè)備不因雷電出現(xiàn)過電壓問題，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行。最后，由于不同區(qū)域防雷網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置不同，優(yōu)化手段也應(yīng)有所不同，需要結(jié)合實際因地制宜地制定優(yōu)化方案。

5 結(jié) 論

隨著電網(wǎng)環(huán)境的不斷變化和管理難度的不斷增加，傳統(tǒng)的技術(shù)手段已經(jīng)無法滿足高效、安全、穩(wěn)定的電力系統(tǒng)的運行需求。通過智能化檢修和智能化管控，利用合理校正功率因數(shù)、應(yīng)用高頻開關(guān)整流器以及結(jié)合實際情況優(yōu)化防雷網(wǎng)絡(luò)等策略，可以更好地發(fā)揮電力智能通信電源技術(shù)優(yōu)勢，實現(xiàn)遠(yuǎn)程動態(tài)監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)潛在故障隱患，并采取有效的維護措施，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。