通信直流双电源系统安装母联开关的必要性及应用分析

梁昌奇

（南方电网超高压输电公司天生桥局，贵州 兴义 562400）

0 引 言

目前，在南方电网通信系统主要厂站、调度机构，配置的直流双电源系统之间存在有母联开关和无母联开关两种模式。本文结合日常运维主要风险点进行分析，从提高通信电源系统运行健康水平、保障通信设备稳定供电、降低人员作业风险方面出发，提出通信直流双电源系统安装母联开关的必要性，及其在运维工作中的常规应用。

1 通信直流电源系统组成

通信直流电源系统主要由高频开关电源、蓄电池组、直流配电单元及电源监控单元等设备组成，为通信设备提供-48 V直流电源。

高频开关电源的主要功能是将交流电源变换为高品质的直流电源，一套高频开关电源一般由多个充电模块并联运行，单个充电模块故障不影响其他模块的工作。

蓄电池组是并联于高频开关电源输出母线，平时由高频开关电源以浮充工作方式和均充工作方式保证蓄电池组满容量运行；当市电交流电源中断时，由蓄电池组单独为通信设备供电。

直流配电单元是将直流母线电源接入多个分路开关，为通信电源屏或设备提供相应电流容量的电源。

电源监控单元是高频开关电源及其成套装置的监控、测量、信号和管理系统的核心部分，其根据直流电源系统运行状态综合分析各种数据和信息，对整个系统实施控制和管理。

2 通信电源系统与通信设备运维主要风险分析

2.1 直流通信电源监控单元运行风险分析

电源监控单元集测量、监控及故障管理等功能一体，通过对通信电源系统交流电压、直流电压直流母线输出电压/电流、蓄电池组电压/电流、蓄电池充/放电电流及各个高频电源模块输出电流等主要数据进行测量，结合程序设置需求进行相应的控制管理，故障时及时上报告警[1]。

监控单元由许多电子器件和运算电路构成，在实际运用中，由于电子器件和运算电路的质量和老化问题，出现采样计算或控制输出异常隐患后，存在日常维护中难以发现的风险。例如，蓄电池组欠压保护功能异常，交流断电后直流单独供电，电压下降初期提前断电保护，发生负载断供事件，或超过设定值不断电，导致蓄电池组深度放电损坏以及负载超低电压供电损坏；或者是母线电压高/低压告警、母线输出熔丝告警功能不正常，在实际发生故障后不能上报告警信号，延误抢修等。

为确保监控单元对通信电源系统测量、控制及告警功能的准确可靠，提前发现存在的隐患，采用退出单套电源系统进行监控单元全功能试验非常必要。

2.2 直流通信电源蓄电池组运行风险分析

蓄电池组作为交流市电停电时为通信设备提供稳定的后备电源，其额定容量按照规定配置。在实际运行中，因制造原因、硫化及失水等导致蓄电池组容量严重下降后，由于未能及时发现隐患，在发生交流系统供电异常时，蓄电池组独立供电将变得不可靠。在南方电网通信系统专业，近年来就存在几起因蓄电池容量不足导致通信设备停运的情况。

运行中的蓄电池组实际容量至关重要，为准确掌握蓄电池容量情况，提前发现蓄电池容量不足隐患，常用测量蓄电池内阻（电导）分析预判和放电核容验证；但通过蓄电池内阻（电导）分析往往仅能对容量不足40%以下的蓄电池组进行识别，不足以对40%以上蓄电池容量进行客观的反映，蓄电池准确的容量只能通过全核对性放电试验核实。

由于通信电源系统运行方式的不同，所以放电核容通常有50%容量核实和全容量核实两种。50%容量核实主要通过蓄电池电压下降趋势对总体容量进行预判，由经验可知，蓄电池放电过程中蓄电池电压趋势存在突变性，50%容量核实正常仅能说明蓄电池容量高于50%。因此，要准确掌握蓄电池实际容量，唯有对蓄电池进行全容量放电核实，将蓄电池组退出运行系统单独放电变得非常必要。

2.3 通信设备电源模块配置及供电分析

通信设备配置两个电源模块部分（1+1热备用）时，分由2路独立的通信电源进行供电；仅配置一个电源模块部分时，根据业务配置由相应的单路通信电源供电。

通信设备在电源开启或关闭期间，由于电流变化冲击最易发生故障，特别是运行年限较长的通信设备，常常会发生关断设备电源模块供电后，电源模块即发生故障无法启动的情况；因此在对通信电源系统运维或检修时应采取措施，避免通信设备电源模块断电导致电源模块发生故障的风险。

3 通信直流双电源系统母联开关的必要性

（1）通信直流供电系统双重化配置（见图1）与安装母联开关通信直流供电系统双重化配置（见图2）对比分析。

为保证在定检工作中对电源系统监控单元全功能试验和蓄电池组全容量核对性放电，全面掌握电源系统主要部件运行工况，对存在的隐患及时采取控制措施，确保供电的安全、稳定，须将其中某套待检通信电源系统高频开关电源与蓄电池组退出运行。

图1运行分析，在退出第1套通信电源系统高频开关电源1与蓄电池组1定检时，其直流配电柜1所供负载电源模块也将断电；具备双电源输入的通信设备理论上由电源模块2供电保持正常，然而实际工作中，运行年久的通信设备因单电源模块带负载能力变差，单模块带负荷存在设备停运的风险，同时在工作中因停电、复电操作导致通信设备电源模块受冲击而发生故障的情况比较常见；仅由单电源输入的通信设备负载将在定检期间发生中断的情况，且其电源模块同样存在受停电、复电操作冲击损害的可能。

图2运行分析，在退出第1套通信电源系统高频开关电源1与蓄电池组1定检时，可先将母联开关合上，直流配电屏1和直流配电屏2由第2套通信电源供电，避免了通信设备电源模块受冲击损坏及停运的风险，又能保证通信电源系统监控单元全功能试验和蓄电池组全容量核对性放电试验的顺利开展。

（2）带母联开关通信直流供电系统双重化配置（见图2）在检修中的应用

通信电源系统高频开关电源屏内电子器件集中，运行中电子元件及模块发生异常故障的比例较大，如监控单元故障、直流模块故障、交流切换故障及采集元件损坏等。在图2配置下，我们可以通过临时合上母联开关，退出故障高频开关电源，在不影响通信设备运行状况的情况下，避免了带电检修导致短路造成设备损坏和人员受伤风险。

图1 通信直流供电系统双重化配置

图2 安装母联开关通信直流供电系统双重化配置

4 结 论

本文作者结合长期的实践应用对比，从保障通信设备供电的稳定、实现通信电源系统全功能试验的重要性及提高工作人员检修安全性等方面出发，认为在通信直流供电系统双重化配置的基础上加装母联开关具有必要性，建议推广使用并用在规程中增加相应内容。