特高压配套通信工程中继站通信电源不停电改造方案研究

张乐丰（国家电网有限公司信息通信分公司，北京 100761）

0 引 言

2020年3月，中央明确提出加快推进“特高压”[1]等新型基础设施建设，未来特高压必将迎来又一个建设高峰期。特高压配套通信工程与特高压输电工程同步建设同步投运，为保护、控制、故障测距，安全自动装置等信号传输提供稳定可靠通道，为特高压安全稳定运行提供坚强保障。

特高压配套通信工程一般建设3条光纤传输通信通道。保护控制等重要业务通过“2M 1+1”切换装置与其中两条通道相连。当一条通道出现故障退出时，可以立刻切换到另一条通道上继续运行，保证重要业务不中断。其中，主用通道利用随输电线路架设的光缆，沿途采用超长站距光传输技术[2]，综合各种因素选择变电站作为光通信中继站，在中继站通信机房中建设传输设备和光路子系统等设备。随着通信机房中设备的不断增加和扩容，越来越多的通信电源容量已无法满足要求，需要通过新建通信电源并进行不停电割接改造来增加电源容量。

国内已有一些通信电源不停电改造方案的研究成果。文献[3-4]主要研究了3个网络机房通信电源优化改造方案，通过增加直流分配屏或电源分配单元的方式来降低单电源供电设备断电的风险。文献[5]主要阐述了电力通信电源新技术的优势和运用。文献[6]主要介绍了太阳能混合电源系统和通信电源监控系统，对通信电源的运行维护具有指导意义。一般情况下，变电站只有一个通信机房，中继站通信电源改造的施工对象通常是该机房中的两套高频开关电源屏，因此需要研究一种更具有普遍性的变电站通信电源改造方案。事实上，特高压中继站通信电源往往承载着一、二、三级骨干通信网传输设备等负荷，是电力通信系统安全稳定运行的基础[7-9]，对其可靠性要求更高。鉴于此，本文提出临时接入一套应急通信电源的割接改造方案，最大程度保障电源割接时所带负载不受影响，业务不中断，并以实际特高压配套通信工程电源改造实例验证了方案的有效性。

1 特高压中继站通信电源现状

1.1 系统结构及要求

特高压中继站采用-48 V直流通信电源，并严格要求“双电源”配置，宜采用两套高频开关电源屏，每套高频开关电源屏下挂一组或两组蓄电池，同时配置两套直流分配屏。高频开关电源系统的交流输入应来自站内不同的交流母线。

根据通信机房内直流用电设备总负载，计算通信电源的整流模块容量。-48 V高频开关电源整流模块配置数量应不少于3块且符合N+1原则，承载一、二级骨干通信网业务或220 kV及以上继电保护、安控业务的通信站，容量应在模块数量为N的情况下大于本套高频开关电源蓄电池组容量的20%与通信机房总负载之和[10]。

多块整流模块并列运行时应具有良好的均流性能，均流不平衡度小于额定电流值的5%。

蓄电池组一般采用2 V左右阀控式密封铅酸蓄电池[11]，蓄电池容量根据站点的实际情况需满足规定的后备时间要求。

中继站通信电源系统结构如图1所示。

1.2 存在问题

（1）容量不满足相关规范要求。随着省内二平面传输网、大容量OTN设备等通信工程的建设，通信电源容量不足的情况时有发生。

（2）运行时间过长、故障频发或者电源厂家维保已终止，存在较大安全运行风险。

目前，特高压中继站体量庞大，尤其是西部地区，昌吉-古泉、酒泉-湖南、青海-河南等特高压配套通信工程设置了大量中继站。随着运行年限的增加和新建通信工程建设，必然会出现越来越多的通信电源改造需求，需要在施工前制定完善的不停电改造方案。

2 不停电改造方案

中继站中，通信设备并不一定都已接入双套电源，有些通信设备只有单电源接口，部分保护接口装置为单电源设备。因此，为了确保将原有通信电源所有负载不停电割接至新建通信电源，在具备条件的情况下，推荐使用应急通信电源接入的割接改造方案，可以最大限度降低单电源设备在割接过程中断电的风险。需注意，应急通信电源包含一套高频开关电源屏和一组蓄电池，电源容量应满足要求。

2.1 施工方案主要步骤

2.1.1 施工前准备工作

施工前，施工班组需再次熟悉施工图纸和施工方案，熟悉新旧电源系统配置，与站内运行人员确认割接时间无检修和停电计划，同时做好材料准备、人员组织以及工器具准备等。

图1 中继站通信电源系统结构示意图

2.1.2 割接准备

组装应急通信电源，敷设低压配电室至应急电源间的交流电缆，敷设应急电源至直流分配屏间的直流电缆，并对其蓄电池组进行核容试验。如发现蓄电池容量不足，应更换蓄电池组。

2.1.3 应急电源接入

关闭原高频开关电源屏1整流模块开关和交流输入开关，此时直流分配屏1由原蓄电池组1供电；闭合应急电源交流输入空开和直流输出空开，此时直流分配屏1由应急电源和原蓄电池组1供电；断开原高频开关电源屏1的输出熔丝，此时直流分配屏1完全由应急电源供电。应急电源接入示意图如图2所示。

2.1.4 原有设备关停及拆除

依次断开相关开关和线缆，确认电源完全与系统脱离，拆除相关线缆，做好绝缘措施，拆除原通信电源1。

2.1.5 新建设备安装与调试

敷设并连接相关交流、直流电缆，然后按电流流入方向闭合相关开关，对新建通信电源进行加电调试。调试正常后，关闭新建通信电源整流模块开关和新建通信电源交流输入开关，闭合新建通信电源输出熔丝；关闭应急电源的直流输出熔丝和交流输入开关，此时直流分配屏1由新建通信电源下挂的蓄电池组供电；闭合新建通信电源交流输入开关和整流模块开关，此时直流分配屏1完全由新建通信电源供电。

2.1.6 应急电源关停及拆除

依次断开相关开关和线缆，确认电源完全与系统脱离，拆除相关线缆，做好绝缘措施，拆除应急电源。

2.1.7 验 收

检查新建电源施工工艺[12]，检查与记录备案的原有电源各运行参数是否一致。根据电源线缆长度、机房内温度等现场实际情况，合理设置蓄电池浮充和均充电压。

通信电源改造施工流程图如图3所示，依据上述步骤可进行第二套通信电源的割接。

2.2 要 点

（1）设计图纸和方案编制阶段，在完成通信机房现场踏勘的基础上，组织相关设计、施工、监理单位（如有条件可邀请业内专家）召开施工图审查及交底、施工方案评审会，对施工图纸、施工方案进行审查交底及评审。

（2）做好人身触电、设备短路防护措施和应急预案。

（3）施工前再次核对图纸、施工方案、现场实际情况三者的一致性，如有变化，及时进行修改；再次核对两套通信电源所有负载，重点标注单电源供电设备；确认施工方案、工作票等相关材料已经报审并批准。

图2 应急电源接入示意图

图3 通信电源改造施工流程图

（4）在站内工作区域设置好红布幔、“在此工作”标识牌、围栏等防护措施，由运行单位确认具备开工条件并获得开工许可。

（5）施工中，闭合和断开各类开关等重要操作步骤前要做核对性测试（验电），必要时与通信调度[13]核实通信设备运行状况，避免虚接或误断。

（6）直流电缆接线前应校验线缆两端极性，裸露电缆接头应做绝缘处理[14]，直流分配屏负极母排应有绝缘措施。

（7）应急电源接入时，禁止与原有高频开关电源屏并联同时接入直流分配屏。

（8）拆除原有设备和电缆时应有安全管控要点，防止误断其他运行中的设备和线缆。

（9）设备加电前，应检查设备内不得有金属碎屑，熔丝、空开是否匹配合适，极性是否有接错和短路情况；设备加电时必须沿电流方向逐级加电，逐级测量电压并符合设备要求，接地电阻应符合电气要求。

（10）每套新建通信电源加电调试环节，需现场与相关厂家进行动环监控联调。

2.3 优 势

（1）采用应急电源接入的方案，可以确保在电源割接过程中两面直流分配屏始终处于带电状态。因此，即使直流分配屏上接有单电源供电设备，也不会在割接期间断电。

（2）通信机房的整体布局设计一般是综合考虑多种因素得出。本方案中新建电源采用“原屏位替换”的方式，改造完成后通信机房整体屏位布局保持不变，美观且不改变原有设计。

3 特高压配套通信工程实践

以某特高压配套通信工程甘肃某330 kV中继站为例，由于原有两套通信电源（200 A，500 Ah）已运行近10年，因此需要制定不停电改造方案，将负载割接至两台新建通信电源（300 A，500 Ah）。

经过前期现场踏勘，该中继站通信电源所带总负载约35 A左右，共梳理出PCM、载波机等4台单电源设备。为了确保电源改造期间所有负载不受影响，采用本文提出的应急电源接入改造方案，全部施工工作在10天内顺利完成，期间所有设备运行正常，业务不受影响。

改造前后机房通信电源屏位示意图如图4所示。

通过图4可以看出，改造前后通信电源屏位没有发生任何变化，通信机房屏位布置保持原有设计不变。

4 结 论

本文提出一种应急电源接入的特高压中继站通信电源不停电改造方案，并以实际特高压配套通信工程进行了验证。结果显示，该方案一方面可以确保两面直流分配屏始终处于带电状态，最大限度降低设备断电的风险；另一方面，通过“原屏位替换”的方式保持机房原有屏位布局不变。本方案可以推广至其他具有双套通信电源的变电站，具有较强的适用性和推广性。

图4 通信电源改造前后屏位布置示意图