直流通信电源在电力系统中的应用
摘要:电力通信直流电源在电力通信系统中占有非常重要的地位,电力通信的飞速发展对电力通信直流电源提出了更高的要求。
本文就典型的现代电力通信直流电源的结构组成进行了详细的分析介绍,并根据通信电源系统双重化配置的实施要点进行了探讨。
关键词:电力通信通信电源直流电源
由于电力通信系统在整个电力系统运行管理中起着不可或缺的重要作用,具有举足轻重的位置,而其中通信机房更是该系统工的核心,这要求与之配套的通信电源必须稳定、可靠,同样要求市电的供电必须安全、可靠稳定。
近年来,电网规模的不断扩大和现代通信技术的进步,极大地促进了电力通信事业的飞速发展,随着电力通信整体水平的不断提高、通信设备的不断更新,对电力通信直流电源也提出了更高的要求,因此做好对电力通信直流电源的维护具有重要意义,直接影响着电力通信网的安全平稳运行。
1 电力通信直流电源的组成
通信直流电源是一个复杂的系统,目前电力通信直流电源均采用－48V的高频开关直流电源,电力系统中典型的电力通信直流电源结构组成如图1所示,从图1中可知电力通信直流电源由交流配电、整流模块、直流配电、蓄电池组和监控模块等按照要求组合而成。
(1)交流配电部分。
交流部分的市电输入一般为2路380V三相四线交流
输入,在电源容量较小时有时也使用2路220V单相交流输入,以保证电源可靠供电。
为防止雷击和过电压破坏,在市电输入端应加装避雷器,常用的有普通氧化锌避雷器和OBO防雷模块等;由于此处的防雷主要是对非直击的感应雷击的浪涌电压的防护,因此避雷器的通流量一般选择在15kA～20kA,残压在1.5kV左右,就可有效的保护电源设备。
(2)整流模块部分。
整流模块是通信直流电源的最重要的组成部分,通信直流电源的供电质量主要取决于整流模块的电气指标,它完成AC-DC变换并以并联均流方式为通信设备供电,同时对蓄电池组进行恒流限压充电和监控模块的供电。
现在所有的通信直流电源均采用模块化高频开关整流器,它具有其体积小、效率高、模块化、功率因素高、输入电压范围宽、噪声低、可靠性高以及可带电热插拔等优点;电力通信直流电源所使用的高频开关整流器模块一般为单相220V交流输入,功率因素可达0.99以上,模块容量一般为每块20A/－48V～50A/－48V;在实际使用中,如果输入的是380V三相四线交流电源,则应注意将所有整流模块平均分配到每一相;同时为了提高整流器工作的可靠性,在设计时应考虑多余备用容量,模块配置采用N+1冗余。
高频开关整流器模块有内控式和外控式两种类型,内控式整流器内部设有独立的监控单元,可对整流器模块参数进行设置、检测和显示,与系统的监控模块采用RS-485总线相连;外控式整流器在内部不设独立的监控单元,完全由系统监控模块控制,若监控模块故障,整流器模块转为自主工作状态,其输出电压电流服从初始的设定值。
(3)直流分配部分。
直流分配部分将整流器输出的直流电压进行分配,一路给蓄电池
组充电,其它分配给通信设备和其它直流用户供电。
直流分配部分决定了设备的最终分配容量,因此要求在设计时应充分考虑直流分路输出的用户数和容量,满足日后通信设备接入的需要。
在给蓄电池组充电的分路开关之前应加装欠压保护继电器,当蓄电池组放电达到欠压告警值时发出告警,放电到欠压关断值时控制自动断开蓄电池组,保护蓄电池组不会因为过放电而导致损坏。
(4)蓄电池组。
蓄电池组是通信直流电源的不可缺少的组成部分,蓄电池组一旦发生故障,在市电输入停电时,将造成所有使用该蓄电池组作后备电源的通信设备全部停止工作,造成通信中断。
现在使用的蓄电池组都是阀控式密封铅酸蓄电池(简称VRLA),它完全取代了过去使用的普通开口铅酸蓄电池,采用密封结构,基本无酸气泄漏,可与设备同室安装,无需加电解液维护;可采用立式、卧式、单层、多层等各种组合安装方式,安装灵活;适用浮充工作制,使得供电系统电压更稳定;寿命、容量等受温度影响较大。
蓄电池组的容量决定了市电停电后通信设备的运行时间,一般可根据负载大小和放电时间来选择蓄电池组的容量,计算方法为:负载容量(A)×放电时间(h)÷放电时间小时率放电容量系数。
目前蓄电池组多是以配电池架放置在单独的蓄电池室中。
(5)监控模块。
监控模块对于通信直流电源来说具有智能控制中心的作用,主要有监测功能,包括监测交流输入电压、电流,整流器模块并联输出电压值和每个整流器模块的输出电流,负载电流,蓄电池组充放电电流和电压等;控制功能,包括电源系统的开关机,各整流器模块的开关机,直流输出电压、输出电流极限值的设定,蓄电池组浮充、均衡充电电压和充电电流的极限值
设定,电池温度系数的补偿和蓄电池组欠压保护设定等;告警功能,当电源运行过程中某些参数达到或者超过告警的设定值,监控模式将发出声光告警,并显示故障部位和原因。
此外,监控模块还应可通过RS232/RS485接口与上级监控中心联系,以实现集中监控。
2 通信电源系统双重化配置要求
(1)通信电源系统双重化配置的基本原理。
依据南方电网公司和广东电网公司对电力通信系统反事故措施要求,实施通信电源系统的双重化配置,保障电网的安全生产。
通信电源系统双重化配置是指在一个通信站点内,设置两套及以上完整的通信直流电源系统,通过－48V直流输出母线分别连接直流配电柜,在直流配电柜形成独立双路电源输出方式和双路电源合并成单输出方式,向站内所有通信设备负载提供直流电源。
在任何情况下通信电源系统双重化配置应具有防止任意一套通信电源系统故障而影响对整个通信站通信设备供电的功能装置。
(2)通信电源系统双重化配置的基本结构。
通信电源系统双重化配置的基本构成如下:①具有两路独立三相交流输入和三级防雷功能的交流输入;②两套具有独立控制系统的高频开关电源整流柜;③满足通信系统后备时间要求的蓄电池组;④对通信设备分路供电的直流配电柜;⑤具有状态显示,异常或超限告警,远程监测、监视和告警告知的监控系统。
(3)电源系统双重化配置直流配电柜。
两路电源的输入经过控制开关后分别建立两路母线。
对应于两电源母线,有对应的
两组分路输出,有两种连接电路方式:方案1:全部分散隔离式:是全部通过隔离二极管对向设备供电的方式(见图2)。
方案2:部分分散隔离式:部分是独立两路向双电源输入设备供电用;部分是通过隔离二极管对向单电源输入设备供电用(见图3)。
3 通信直流电源容量配置原则
由于通信电源在通信网中处于不可替代的地位,而各通信站点(除各级供电局外)均按无人值班通信站设计的,因此,电源的配置需要能应付各种可能出现的问题,避免出现因电源系统问题而导致通信业务受影响或中断。
(1)首先考虑该通信站点所在地区近三年来连续最长停电时间。
(2)要求相关责任人要能在短时间内(暂设一个小时,越短越好)获得故障信号。
(3)应考虑接到故障信号后应有一定的准备时间(一般设定为一个小时)。
(4)从该站点的维护单位至该通信站的行程时间(按正常汽车行驶速度所需的时间计算,并乘2以预防塞车等事故的时间)。
(5)故障排除时间(一般设为3h)。
(6)一般夜间不派技术人员检修(最长等待时间不超过12h)。
4 结语
电力通信是保证电网安全、稳定、经济运行的重要支撑,电网的安全、稳定、经济运行越来越依赖于电力通信直流电源的高可靠性及高可用性。
通信直流电源的规划与建设必须进行充分的技术经济分析,
才能实现“经济实用”的建设原则、满足运行管理对通信网和通信业务传输技术指标的要求。
参考文献
[1] S.00.00.05/Q104-0013-0907-5637.广东电网公司通信电源设备技术规范[S].
[2] 中华人民共和国通信行业标准YD/T1058-2000[S].通信用高频开关组合电源.。