三江水电站电力通信系统存在的问题及技术改造

向能

（绵阳三江美亚水电有限公司，四川绵阳621000）

三江水电站电力通信系统存在的问题及技术改造

向能

（绵阳三江美亚水电有限公司，四川绵阳621000）

针对三江水电站电力通信系统存在的问题，从通信设备布置、通信系统接地及过电压保护，通信设备的通道及路由方式，48 V通信直流系统等多个方面进行分析。根据规程和现场情况进行技改，实现了水电站电力通信系统双通道、双路由、双电源的工作方式，通信可靠性得以本质提高。

电力通信系统；通信设备布置；通信系统接地；通信通道；48 V通信直流系统；技改

1 三江水电站电力通信系统简介

三江水电站装机容量3×17MW，通过一回110kV输电线路接入四川电网。电站电力通信系统的传输介质为110 kV输电线路同塔架设的ADSS光缆，电站侧采用东方通信QF155-05型光传输设备，光传输设备出2 M线路分别接调度数据网和AM240型接入设备，实现电站与电力调度机构之间的调度电话通信和远动数据通信。电站电力通信系统由1套48 V通信直流系统供电，蓄电池组采用4只单体电压12 V，容量100 Ah的铅酸蓄电池。

电站电力通信设备和48 V通信直流系统的投运时间均为2003年12月，安装位置同在电站副厂房二楼通讯室。

2 水电站电力通信系统存在的问题及技术改造

2.1 通讯室设备布局不合理和接地设置不符合规程要求

通讯室内安装有光传输设备、接入设备、行政电话交换机、计算机网络设备以及48 V通信直流系统和蓄电池组。夏季，通讯室内温度达到甚至超过35℃，需要关闭门窗通过空调机降温，以满足通信设备15℃～30℃的运行环境要求。蓄电池组放置在不通风房间长期工作，将导致氢气聚集，产生安全隐患。通讯室未设置环形闭合接地母线和均压铜排，且只通过一处接地引下线与电站主接地网连接，通讯室的接地系统不符合反措要求。

技改时，将新采购的两组48 V蓄电池安装在副厂房一楼的专用蓄电池室，蓄电池室空间大、温湿度适宜、通风良好，采用防爆灯具，对蓄电池架可靠接地，保证蓄电池组的安全、稳定、可靠运行。针对通讯室，在防静电地板下增设汇流均压铜排（50×5）和环形闭合接地母线（40×4镀锌扁铁），环形闭合接地母线通过两根不同的接地引下线与电站主接地网连接并标注接地标识，焊接前检测接地引下线与电站主接地网的接地导通性，两处测值均小于0.01 Ω，焊接后对焊接部位进行防腐处理，检测环形闭合接地母线与电站主接地网的接地导通性，测值小于0.01 Ω。电站主接地网的接地电阻委托绵阳市防雷中心在每年3月检测，多年检测值均小于0.5 Ω。汇流均压铜排和环形闭合接地采用16 mm2多股铜芯接地线连接。依据DL548-2012《电力系统通信站过电压防护规程》的要求，48 V通信直流系统正极和电力通信设备电源正极分别采用16 mm2多股铜芯接地线与汇流均压铜排可靠连接、接地。

2.2 电力通信设备配置不满足规程要求

电站电力通信系统于2003年12月投入运行，电力通信设备包括光传输设备、接入设备、调度交换机、载波通讯机和电话录音系统等。其中:主设备采用杭州东信通讯股份有限公司制造的QF155-05型光传输设备和AM240型接入设备。近年来电网通信系统改造，电网公司原有东信设备退出运行，造成电站与电力调度机构之间为单链路通信，电力通信可靠性大幅降低，多次因光缆故障或设备故障导致电站与电力调度机构之间通信中断，调度机构无法监视电站的实时远动数据，电站无法接收调度命令，严重影响电站的正常生产经营。

根据规程要求，电力通信系统必须采用双通道、双电源。双通道是指两路路由完全不同的光纤通道进入通信机房，双电源是指两套完全独立的48 V通信直流电源分别为电力通信设备供电。关于光纤通道，电站原来只有一路ADSS光缆连接到电网公司的某110 kV变电站，此次技改将该光缆从110 kV变电站跳纤连接到电网公司的某220 kV变电站，电站的光纤通道直接上联到电力调度机构的双链路光纤环网上以提高通道的通信可靠性，该通道为电站电力通信的主用通道，路由为电站至省调通信系统。考虑到电站距离电网公司的其他变电站距离较远，无法敷设另外一路路由完全不同的光缆。因此，电站租用中国电信的一路光纤作为电站电力通信的备用通道，光纤接PDH设备，路由为电站至地调通信系统。通过省调通信系统与地调通信系统的互联互通，实现了电站与省调、地调之间的通信环网，电站通信的可靠性得到了本质性的提高。

为了保证电站电力通信设备的可靠性，技改后主设备采用中兴通讯的S330光传输设备和深圳华为的FA16接入设备，S330光传输设备的电源板、光路接口板采用2路独立配置，主控板和交叉时钟板均采用1+1冗余配置；FA16接入设备的电源板采用2路独立配置，主控板和业务板1+1冗余配置。电站光传输设备采用速率为155 Mb/s的STM-1同步传输方式，通信网络由电力调度机构统一管理。

电站电力通信系统承载的具体业务主要包括：调度数据专网、101规约远动通信和调度电话等。其中：调度数据专网采用以太网通讯方式，由光传输设备出2 M线路通过同轴电缆接调度数据专网路由器；101规约远动通信和调度电话通过FA16接入设备实现业务功能，电站FA16接入S330光传输设备和PDH设备输出的2 M线路，通过网管实现自动切换，FA16设备的业务输出接101规约远动通信设备和调度电话。电站技改后的电力通信结构见图1。

图1 技改后电站电力通信结构图

2.3 48 V通信直流系统不满足使用要求

电站48 V通信直流系统于2003年12月投入运行，采用DMA34-48/10高频稳压整流器，充电模块为2+1配置，额定输入电压AC 380 V，额定输出电压-DC 48 V。蓄电池组额定电压48 V，单体电池电压12 V，蓄电池组额定容量100 Ah。48 V通信直流系统主要存在以下问题：

（1）48 V通信直流系统技术落后，其中央控制器只有数据采集和显示功能，无控制功能，不能根据工况自动控制充电模块处于均充模式或浮充模式。充电模块为自主控制，手动切换充电模式，不利于蓄电池组的长期稳定、可靠运行。

（2）48 V直流系统制造厂家不再为电站提供技术服务，设备故障后，存在无法修复的风险。

（3）48 V通信直流系统为单系统运行，不符合并网安评的要求。通信直流系统应为两套48 V电源独立运行，两套48 V直流系统各配蓄电池一组。

（4）年度计划性检修时，发现48 V直流系统蓄电池组的放电容量下降到正常容量的70%，蓄电池的单体电压为12 V，1只蓄电池故障将导致蓄电池组无法正常使用。蓄电池组安装在通讯室，无法对蓄电池组有效通风，不利于蓄电池的长期、稳定运行。根据国家电网生[2012]352号《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》、DLT724-2000《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》、DLT856-2004《电力用直流电源监控装置》等的要求，电站新建两套48 V通信直流系统，两套直流系统完全独立设置，具体为每套直流系统含交流配电单元，监控单元，整流装置，交直流检测单元，直流馈电单元和蓄电池组、蓄电池巡检仪。每套直流系统各组屏一面，安装在通讯室原48 V通讯直流系统屏和蓄电池屏位置上；两套蓄电池组安装在副厂房一楼的蓄电池室。

两套直流系统的交流配电单元独立，交流电源的来源共用，一路来自副厂房厂用电配电屏的17D-3交流回路，另一路来自副厂房厂用电配电屏的17D-5交流回路。副厂房厂用电配电屏通过3D-1和17D-7开关与厂用电400 VⅠ段母线相连，通过6D-2和17D-8开关与厂用电400 VⅡ段母线相连。交流配电单元具备自动投切、互为备用、以及故障消除后的自复功能。

两套直流系统各设一段48 V馈电母线，两段馈电母线之间设母联开关ZK，正常运行时母联开关ZK断开，两段母线分段运行；设备故障处理或年度计划检修时，断开故障或检修设备的进线开关ZK1或ZK3，合上母联开关ZK，实现由一段母线向另一段母线供电；馈电母线设出线开关，出线开关接-48V用电设备。48 V通信直流系统技改原理图见图2。

蓄电池和充电模块的选择。技改时选择单体电压为2 V的蓄电池，原因是单个蓄电池故障，可以将故障蓄电池退出运行，蓄电池组可继续运行。在48 V额定电压下，电站通信设备的总负荷电流为5 A，根据国家电网公司反措要求，通信站在交流电源输入中断的情况下，蓄电池组对用电负荷的连续供电容量不小于8 h。按此计算，蓄电池的容量不低于40 Ah即可。考虑到蓄电池容量的冗余性以及制造厂家所生产蓄电池的主流容量，最终选择两组容量100 Ah的固定型阀控式密封铅酸电池。根据蓄电池容量，充电装置采用高频开关整流原理，每块充电模块的额定输出电压48 V，额定输出电流为10 A，充电模块2+1配置。充电装置与中央控制器通信，使充电模块按中央控制器预置的充电曲线对电池组进行均充和浮充，并随环境温度自动改变浮充电流。充电模块可以脱离中央控制器独立运行，手动设置均充或浮充工作方式。

2.4 完善过电压保护

为了防止雷电以及浪涌电压对48 V直流系统以及电力通信设备造成过电压损坏，应完善通信系统的三级过电压保护功能：

（1）48 V直流系统交流输入单元分相设置模块式电涌保护器和三相输入状态监视回路。保护器最大持续工作电压Uc=AC 385 V，电压保护水平Up=1.75 kV，标称放电电流20kA，最大放电电流40kA。

图2 48 V通信直流系统技改原理图

（2）48 V直流系统馈电母线负极设置电涌保护器，保护器最大持续工作电压Uc=DC 85 V，电压保护水平Up=500 V，标称放电电流15 kA，最大放电电流40 kA。

（3）光传输设备、接入设备的电源组件负极设置电涌保护器，保护器最大持续工作电压Uc=DC75 V，电压保护水平Up=500 V，标称放电电流15 kA，最大放电电流40 kA。

通过以上三级过电压保护，有效防止过电压对充电模块、蓄电池组以及通信设备造成损坏。

2.5 技改的实施

电站本次电力通信系统技改分3步实施，于2013年11月完成全部技改工作。第1步完成了电站通讯室设备的重新布局，对通讯室的接地系统进行改造以满足规程要求；第2步完成光传输设备、接入设备的改造，实现了电站电力通信设备的光纤双通道配置；第3步将48 V通信直流系统由原来的一套装置技改为完全独立的两套装置，对接线方式和控制方式进行优化。根据工作需要以及调度机构的要求，整个技改过程，包括自动化业务的切割过程，电站与调度机构之间未发生通信中断现象。

3 总结

从实施的效果看，技改完全达到了预期效果。技改前发生电力通信光缆中断或设备故障，就会导致电站与调度机构之间通信完全中断，技改后，当主用通道光缆中断或光传输设备故障，FA16接入设备自动接入到备用光纤通道PDH设备提供的2 M线路，保证了电站与调度机构之间101规约远动通信及调度电话通信的顺畅。通信设备自身重要插件以及48 V通信电源的双重化配置，也为电力通信系统的可靠运行提供了坚实的基础。

TM73

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1672-5387（2017）02-0007-4

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.02.002

2015-07-24

向能（1968-），男，工程师，从事水电站电气技术管理和电气设备检修工作。