浅谈智能化电网推进过程中通信电源的智能化

1浅谈智能化电网推进过程中通信电源的智能化（论文发表于《中亚信息探索与研究》2014年年刊）摘要：针对新疆电力通信电源现有系统不够智能化设计了一个积极响应国家电网公司智能化电网建设的系统。此论文通过对现有系统的分析，提出了通信电源运行维护过程中耗费人力、财力后并不能完成很好维护的问题。通过构建一个通信电源智能监控系统就可以解决上面提出的问题，此论文提出了可行性方案。关键词：通信电源系统、UPS、动力集中监控系统0引言通信电源在电力系统通信系统安全稳定运行过程中起到举足轻重的作用。通信电源包括了：两路三相市电输入、交流配电屏、直流配电屏、交直流切换屏、2V直流用蓄电池组、12V不间断电源UPS用蓄电池组等。这些电源设备的运行数据都可以在自身显示屏上显示出来，但是却不能将运行数据集中传输至网管上，对于运行维护造成诸多不便。怎么样把这些数据即时传输至监控网管上是需要迫切解决的问题。1电力系统通信电源现状1通信局站的供电特点重要性；供电故障会引起政治上经济上重大损失；复杂性：负荷种类多，要求各不相同(直流供电，交流供电，可间断，可短时间断，不可间断)；可靠性：供电系统须稳定和高质量(否则会引起串杂音增大,误码率增加乃至通信中断)。所以通信电源是局站的心脏。根据通信设备的供电要求，在电源系统设计中应考虑：1、安全可靠：网络安全和人身安全。2、技术先进：供电系统和电源设备。3、经济合理：投资合理，降低维护成本，选用节能产品等。2、直流供电系统直流供电系统由整流设备、直流配电设备、蓄电池、直流变换器及相关的配电线路组成。在有交流电源时由整流器与电池并联浮充工作，交流停电时，由电池放电。交流恢复后整流器重新启动，带负载恒压限流充电。蓄电池：蓄电池与整流器并联工作，在交流电停电时，自动向直流负载供电，保证供电不间断；当交流电正常供电时，等效为充分大的电容器，滤掉整流器输出的各种谐波，保持直流电的纯度。确定电池容量时需考虑的参数：负载电流；后备放电时间；放电终止电压；放电容量系数；环境温度等。电池的后备时间由市电条件和负载的重要性决定，一般设置两组。3、交流供电系统2交流供电系统由主用交流电源、备用交流电源(发电机组)、高压开关柜、变压器、低压配电屏、低压补偿柜和调压稳压设备及连接馈线组成。主用交流电源一般采用市电。为防备市电停电，采用油机等设备作为备用交流电源。大中型局站采用10KV高压市电，经变压器降为380V/220V低压后，再供给整流器、不间断电源设备(UPS)、通信设备、空调设备等。交流不间断系统：UPS设备按技术结构可分为后备式、三端口式和在线式。为满足通信设备需要，通信电源系统中选用在线式UPS。在线式UPS由整流滤波电路、逆变器、输出变压器及滤波器、静态开关、充电电路、蓄电池组和控制监测、显示告警及保护电路组成。在线式UPS工作方式：正常工作时由市电经整流变为直流，对电池进行浮充，同时经逆变器输出稳定可靠的交流电源对负载供电。市电停电时，电池放电，经逆变器供电。由于UPS装置与市电经过直流储能环节隔离，排除了市电的瞬变干扰，保证交流电压和频率有高的稳定度。为提高供电系统运行可靠性，还可采用多台UPS并机冗余连接或双总线供电。换流设备：整流器将交流电变换为直流电；逆变器将直流电变换为交流电；直流变换设备将一种直流电变换为另一种或几种电压。市电正常时整流器把交流电改变成直流电，与电池并联对负载供电，并对电池充电。确定整流器容量时的原则：按n+1冗余方式确定整流模块，n只为主用，n不大于10时，1只备用，n大于10时，每10只备用1只。主用整流器的总容量按负荷电流和电池的均充电流之和确定。4、直流配电设备连接整流器和蓄电池向负载供电，把集中的直流电能分配到各用电设备，装有必要的监测仪表和告警装置，用来反映各种电源设备的工作状态。按配线方式不同，直流屏分为低阻和高阻两种。高阻配电屏的每路出线采用小截面电缆，并加装上一定的电阻。高阻配电的优点是：当任何一路负载发生短路时，供电母线(总线)上的电压变动小，不足以影响其他分路供电，系统的可靠性相对较高，但馈线多，施工复杂。5、防雷与接地系统防雷与接地系统接地系统是通信电源系统的重要组成部分，直接影响通信质量，还起到保护人身安全和设备安全的作用。由于以下原因需要接地：(1)通信回路接地(直流工作接地)：直流电源正极接地，减少由于用户线路对地绝缘不良时引起的串话；减少由于电缆金属外皮绝缘不良时产生的电蚀作用；在电报通信回路中，利用大地完成通信信号回路。(2)保护接地：通信设备的金属外壳接地，减少电磁感应和杂音干扰，起到屏蔽作用；电源设备不带电的金属部分接地，避免产生触电事故，保护人身安全。(3)交流工作接地：变压器低压端中心点接地，以降低电气设备和输电线路对地的绝缘水平，限制变压器高低压绕组碰线或低压侧一相导线碰地时零线上电压。(4)防雷接地：避免由于雷电原因，产生过电压危及人身安全和击毁设备，设地线让雷电流尽快入地。通信局站必须采用联合接地方式，即通信设备的工作接地，保护接地以及防雷接地共同合用一组接地体的接地方式。接地系统通常有接地体，接地引入线，3接地汇集线和接地线组成。接地体：埋入地中直接与大地接触的金属导体。接地引入线：把多根接地体用一条金属导体连接成一组并接入室内接地排，该连接导体称为接地引入线。接地汇集线：在通信局站内接地系统的主干母线，作为接地导体的条状铜排。接地线：被接地的设备或电源系统与接地母线可靠连接的导体。2、通信电源整体监控必要性由以上几部分组成的通信电源系统可以正常的给通信设备提供电源，但是频繁的巡检给运维人员造成了人力与财力上的巨大压力，尤其在新疆这个地广人稀的环境下尤为明显。因此一个完整的通信电源监控系统是必要的也是在所难免的，它的实现将会大大减小运行维护人员的压力，而且对于整个系统而言提高了可靠性。750kV变通信电源系统：750kV是新疆最高的电压等级，所以对于它的电源系统要求也是最严格的，750kV变电站的电源系统如图1所示。它是由两套独立的交流市电、开关电源、直流配电屏及两套蓄电池组构成，这样独立的两套通信电源就组成了1+1保护，使电源供电具有更高的稳定性。开关电源柜有自己的监控系统，可以监控交流市电的供给情况，直流配电屏也有自己的监控系统，可以监控蓄电池的电压、充电电流、负载电流等。由于专业人员对电源系统进行维护时需要对这些运行数据及时进行分析以判断出电源系统是否运行正常。就目前新疆电力公司750kV站通信电源系统来说，非常有必要建立一个监控系统将所有的750kV站的电源系统监控起来，这样的话在省调监控中心就可以完成对各站电源系统运行是否正常做出判断，极大的减轻了运维人员的压力。开开开开I开开开开II开开开开开开II开开开开开开I开开开开开I开开开开开II开开SDH开开SDHECI开开开I开开开开II开图1、750kV变通信电源系统3、动力集中监控系统的建立1、定义动力集中监控系统是把同一通信枢纽大楼内的各种电源空调设备，或不在同一大楼，同一城市，但属于统一管理范围内，分布在各局站的在线通信电源设备运行情况集中在一个监测中心，实时监视系统和设备运行情况，及时检测故障，并通知维护人员处理，提高供电系统的可靠性和通信设备的安全性，达到通信局站少人或无人值守。监控的对象往往还包括空调设备和机房环境。42、网络结构750kV变电站及省调通信机房的监控系统采用逐级上传的二层网络结构，750kV变局站及省调通信机房设置监控单元SU，监控单元采集信号通过SDH设备传输至省调监控中心SC。SM1SMNSU...750kV站N…SDHSDH省调网管中心SCSM1SMNSU...750kV站1图2、动力集中监控系统网络结构监控系统各模块功能：SM：完成被监控对象的数据采集和控制功能。实时采集被监控设备工作状态，送往SU；接收执行来自SU的监测和控制命令。SU：监控系统中最基本的通信局站，接收响应来自SC的命令；对各监控模块进行管理；对采集数据进行智能分析，缩短系统的反应时间；与上级通信中断时能连续保存数据。SC：本地网或同等管理级别的网络管理中心。对SU进行管理；定时下发时钟校准命令，实时监视SU的工作状态；通过SU对SM下达监测和控制命令；实时向SC转发紧急告警信息；生成各种统计报表。3、实施方案开关电源、蓄电池组、直流配电屏、双直流切换屏、UPS都有自己的监控模块，可以将所有的监控信号汇集到交换机上，然后通过协转上DDF配线架，之后向省调通信机房申请SDH通道将信号传输至省调监控中心。监控中心配套一台服务器，可以安装监控软件，将每个站的监控信号放置在一个目录下面，便于管理，监控中心值班台有一台电脑终端，可以有权限的对监控软件进行操作，这样就完成了整个监控系统的搭建。4、监控对象高压配电设备，低压配电设备，发电机组，UPS，整流配电设备，蓄电池，空调，环境(温度，湿度，烟感)等。5、系统完成后效果及目标5省调监控中心网管乌北750凤凰750吐鲁番750烟墩750伊犁750天山换750乌苏750巴州750哈密750图3、动力集中监控系统完成架构图图3是动力集中监控系统的完成图，通过这个图我们可以看出系统建设完成后，可以对9个750kV站点的动力环境进行实时监控，每个站点的电源、火警、温度等监测目标出现异常情况后，省调监控中心网管可以发生告警。值班人员及时通知专业检修人员进行消缺，这样提高了工作效率，也可以更好的发现问题，解决问题，可以准确的定位故障，在最短的时间内进行消缺。4、小结对于信息通信高速发展的今天，通信网络的稳定性是人们一直所追求的，而关乎民生与国家安全的电力系统来讲，通信网络在电力供应与调控中起到举足轻重的作用。在通信网络中电源是需要重点保障与维护的，由于新疆地广人稀，很难做到对750kV变电站电源系统的短时间巡检，建立一个动力集中监控系统后就可以做到对各站电源系统的实时监控，有故障和隐患后可以及时发现消缺，大大提高了电源系统的稳定性，进而提高了通信系统的稳定性。参考文献[1]娄洁良.通信电源技术[J].上海：上海邮电设计院有限公司，2007(8)16-43.[2]黄战略.通信电源基础知识[D].广东:广东省电信规划设计院有限公司电信院,2009(4).[3]漆逢吉.通信电源系统[J].人民邮电出版社,2008(11).