500 kV变电站48 V通信电源不停电割接方案的研究及其应用

陈月华，刘俊威，黄泽文

（国网福建信通公司，福建 福州 350001）

0 引 言

随着变电站自动化水平的不断提高，通信网络在电力系统中的地位显得尤为重要。而作为通信系统心脏的通信电源的可靠性关乎电力系统的稳定性。失去通信电源支撑将导致500 kV变电站内通信网络瘫痪，影响调度数据网、继电保护以及安控等生产业务，使站点处于调度生产网络“盲区”，威胁电力系统的稳定性，造成五级电网设备事件。

目前，部分在运500 kV站点投运时间已超15年，存在通信电源设备老化、整流模块故障频出以及备品备件已停产等问题，且随着通信设备的不断增加，站内现有通信电源系统容量已无法满足短期新增负荷量的要求，通信电源屏更换需求变得迫切且重要。针对变电站通信电源系统的不停电改造方案，目前国内已有部分不停电通信电源屏更换的研究成果，其中文献[1]提出一种临时接入一套应急通信电源的割接改造方案，以实现特高压配电站通信电源的不停电改造。文献[2]阐述了通信直流电源系统的维护措施，对直流通信电源运维均有一定的指导意义。

本文针对500 kV变电站现有通信电源运行方式，提出一种新、旧通信电源屏并联接入负载分配屏的不停电改造方案，并通过实际工程验证该方案的有效性[3,4]。

1 500 kV变电站通信电源现状

1.1 现有运行方式

目前，500 kV站点通信电源系统为两套独立的高频开关电源屏，下挂一组或两组蓄电池。每个高频开关电源屏接入一面或两面负载分配屏，每个高频开关电源屏的两路交流输入分别引自站内低压配电室两段不同的母线段，并以交叉的方式分别接入两个高频开关电源屏。对于双电源供电的传输、调度交换以及数据网等通信设备，其两路直流电源分别引自不同高频开关电源屏下挂的两面负载分配屏，而对于单电源供电的保护2M接口装置电源只能从其中一面分配屏引出，同一条线路的两套主保护的接口装置电源严禁接入同一套通信电源系统，其原理如图1所示。

图1 变电站通信电源原理

1.2 面临的问题

现在运行方式所面临的问题主要有以下两点，一是高频开关电源屏容量无法满足短期内负荷增长的需求，二是通信设备老化，备品备件已停产，无法满足部件更换需求。

2 不停电割接方案

针对500 kV现有通信电源运行方式，本文提出一种新、旧通信电源并联接入负载分配屏的直流电源不停电的通信电源屏割接方案，其具体实施步骤如图2所示。本文以一个高频开关电源屏下挂两组蓄电池、下接两面负载分配屏为原型，其他接线方式可参照执行。

图2 通信电源屏割接流程

检修前应对施工现场进行勘察，查验现场作业条件，确认现场条件是否满足施工方案的实施，通信电源接线方式是否与实际原理图一致，并进行相关工器具的准备等。将新的两个通信电源屏安装在通信机房的空屏位处，并在对应的空开和线缆处粘贴对应的标签。布放新立高频开关电源屏至负载分配屏的正、负极直流线缆，并贴上对应的标签。

将旧直流电源屏I的交流输入II及#2蓄电池组割接至新立的I号通信电源屏，随后在低压配电室侧断开旧直流电源屏I交流输入II的空开，并在通信机房内将该交流输入II接入新立的I号通信电源屏。接着拔出旧直流电源屏I与#1蓄电池组的熔丝，将#1蓄电池组对应的直流线缆接入新立I号通信电源屏。

对新立的I号通信电源屏进行参数调试，调整该屏整流输出电压值至正常范围，然后将该通信电源屏至负载分配屏I和负载分配屏II的两条直流线缆分别接入分配屏，并合上熔丝。查看该通信电源屏的各项电流参数是否正常，通过调高新立I号通信电源屏的浮充电压或降低旧直流电源屏I的浮充电压，将负载分配屏I和负载分配屏II的负载电流转移至新立I号通信电源屏。将旧直流电源屏I的交流输入II和#2蓄电池组改接至新立的I号通信电源屏，拔出旧直流电源屏I至负载分配屏I和负载分配屏II的熔丝，并拆除对应直流线缆的连接。此外，对新立I号通信电源屏进行监控数据调试和参数设置等，随后将旧直流电源屏II的两路交流输入、两组蓄电池及负载分配屏Ⅲ以及负载分配屏Ⅳ接入新立II号直流电源屏，更新标签标识。

割接前电源屏运行状态如图3所示。

图3 割接前电源屏运行状态

割接过程中电源屏运行状态如图4所示。

图4 割接过程中电源屏运行状态

割接后电源屏运行状态如图5所示。

图5 割接后电源屏运行状态

从上图3～图5可以看出，通信电源割接过程中逐步利用新立的通信电源屏替代旧的通信电源屏，在保证安全割接的前提下满足了站内直流负载设备稳定不间断供电的要求，较好地把割接过程中对生产业务的影响降到最低。

3 割接方案在500 kV宁德变电站的应用

3.1 500 kV宁德变电站通信电源的基本情况

500 kV宁德变两套中恒通信电源投运于2005年，每套电源屏整流容量为300 A，两套中恒电源屏各下挂两组容量为500 Ah的理士通信蓄电池。每套中恒电源屏下挂两面负载分配屏，其中通信用负载分配屏位于一楼通信机房，保护用负载分配屏位于二楼继保小室内，分别为通信用分配屏和保护用分配屏，其接线原理如图6所示。目前，站内直流总负载为210 A，根据Q/GDW 11442—2020《通信电源技术、验收及运行维护规程》中承载省际及以上骨干通信网业务或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%与通信机房总负载电流之和的要求，现有通信电源屏容量已不满足要求，急需对通信电源屏进行更换[5]。因站内保护接口装置为直流单电源供电，所以保护用负载分配屏停电将导致站内约20套保护接口装置断电，影响保护业务正常运行，威胁电力系统的稳定性和可靠性，因此本次通信电源割接检修应采用直流不停电方式进行。

图6 宁德变通信直流电源系统接线图

3.2 割接实际操作注意事项

本次电源屏改造完全采用本文提出的通信电源割接改造方法，包括新立通信电源屏的安装、直流线缆的布放以及两套通信电源屏的割接，总工期共用了4天时间，检修过程顺利，设备供电未受到影响，未影响任何在运直流负载业务。

主要危险点及防范措施如下。一是接线过程中正负极短路，造成设备空开跳闸，影响负载供电。在将新布放的直流线缆接入负载分配屏负极铜牌时，若操作不当容易导致短路现象的发生，造成空开跳闸，影响直流供电负载。检修前，应对工器具做好绝缘包扎，施工过程中应加强监护工作。二是拆接交流线缆时，低压配电室侧空开断错，导致触电。在低压配电室侧断开通信电源屏交流输入所对应的交流输入空开后，若在通信机房拆错交流线缆，则可能导致施工人员触电。在低压配电室断开通信电源屏交流输入空开后，应用万用表在对侧拆除的线缆测试电压值，只有检测电压值为零后方可进行交流线缆割接工作。三是正负极线缆接反，造成电源系统故障。在进行通信电源并联接入负载分配屏时，若正负极接反，则将造成起火现象，导致直流电源系统故障，影响在用生产业务的正常运行。在直流线缆接入电源系统前宜贴好标签，并在线缆接入电源系统前，应用万用表确认接入两端极性及电压一致。

3.3 施工前期准备工作

此次施工前的准备工作包括如下方面。一是验证现场接线方式与运行资料一致。由于宁德变站点投运时间较长，且保护小室在主控楼2楼，通信机房在1楼，竖井内线缆较多，无法通过摸线的方式进一步确认现有接线方式。为避免因资料错误导致设备停电，检修前应做进一步验证，可将其中一通信电源屏浮充电压调低，测试资料与其连接的保护分配屏是否电压降低，另一保护分配屏是否电压保持不变来确认。二是验证蓄电池组工作正常。检修前应确认蓄电池组是否工作正常，可通过调低通信电源屏的浮充电压，查看蓄电池组是否可正常放电。另外，恢复通信电源屏供电电压后查看蓄电池组是否可正常充电，避免因蓄电池组故障导致设备失去后备电源。

4 结 论

本文通过提出一种新立通信电源屏与旧通信电源屏并联接入分配屏的不停电通信电源屏割接方案，并将该方案应用于500 kV宁德变通信电源屏割接检修中，在随后的500 kV莆田变、500 kV福州变的通信电源屏割接检修中也进行了运用。实践证明，采用该方案在割接过程中不影响站内直流负载设备供电，对电网生产业务无影响，而且对其他变电站通信电源技改项目实施工作具有一定的借鉴性。