地铁通信电源运维及故障分析

张 朝

（中铁十二局集团电气化工程有限公司，天津 300308）

0 引 言

地铁通信电源运维是指负责地铁系统通信设备所需电力供应的维护和管理工作。地铁系统依赖可靠的电源供应确保通信设备的正常运行，从而保障旅客和地铁运营的安全。地铁通信电源运维人员需具有电力设备、配电系统和通信设备的专业知识，并承担定期巡检、维修和故障排除等职责，以确保地铁通信系统的高效运行和持续可靠性。

1 地铁通信电源运维的概述

地铁通信电源运维是指对地铁系统中用于支持通信设备的电源系统进行监控、维护和管理，包括对电源设备的检查、维修和故障排除，以确保通信设备在地铁系统中持续稳定供电，保障通信系统的正常运行和乘客的安全。一般而言，地铁通信电源运维具有以下几方面的特点。

第一，可靠性要求高。地铁通信系统是关乎乘客安全和运营的关键系统之一，因此对通信电源的可靠性要求极高。运维人员需要确保电源设备的高可靠性，以避免通信中断和系统故障。

第二，24/7运行。地铁系统通常是全天候运营的，因此通信电源运维需要进行持续不间断的监控和维护。运维人员需要能够应对突发情况，并及时修复任何电源故障。

第三，复杂的电力设备。地铁通信电源系统涉及大量的电力设备，包括变电站、电池组、不间断电源（Uninterruptible Power Supply，UPS）等。运维人员需要具备对这些设备进行检修和维护的专业知识与技能。

第四，快速响应故障。当通信电源出现故障时，快速响应和解决问题至关重要。运维人员需要具备故障排除的能力，能够迅速定位问题并采取适当的措施修复故障，以减少对通信系统和地铁运营的影响。

2 地铁通信电源运维的故障分析

2.1 电源断电

2.1.1 电源断电导致通信中断

电源断电是地铁通信电源运维中常见的故障之一。当电源供应中断时，通信设备无法正常运行，可能导致通信中断、数据丢失以及对地铁系统运行产生影响。造成电源断电的原因可能是电力系统故障、设备故障、人为操作失误等。首先，电力系统故障可能导致电源断电，如电力供应公司的输电线路故障、变电站故障等，影响地铁通信电源供应。其次，设备故障也是常见的导致电源断电的原因，如变压器故障、开关电源故障、保护装置故障等。最后，人为操作失误也可能导致电源断电，如误操作开关、操作错误引起的设备故障等。

2.1.2 电源备份系统故障导致电源中断

为了确保地铁通信系统的持续可靠性，常常会配置备份电源系统，如备用电池组或UPS系统。备用电池组是地铁通信系统中常用的备份电源之一。然而，备份电源系统本身也可能存在故障，导致电源中断。当主电源中断时，备用电池组能够提供临时的电力供应。电池老化、电池损坏或充电故障都可能导致备用电池组的电力供应不稳定或无法启动，从而影响地铁通信系统的正常运行。UPS系统能够提供短时期的不间断电力供应，通常由电池和逆变器组成，以保证在电源中断时提供稳定的电力。然而，UPS故障可能导致备份电源无法正常工作。例如，UPS电池老化、逆变器故障、电路板故障等都可能导致UPS系统无法提供稳定的电力输出，从而影响地铁通信设备的正常运行[1]。

2.1.3 其他因素导致电源断电

除了上述因素外，还有其他一些因素可能导致地铁通信电源的断电故障。例如，电源线路故障是一种常见的导致电源中断的故障。电源线路受到损坏、短路或过载等因素的影响，可能导致电源供应中断，从而影响地铁通信设备的正常运行。此外，过载保护触发也可能导致电源断电。当通信设备或其他负载超过电源设备的额定负荷时，过载保护装置会自动切断电源供应，以保护设备免受损坏。过载保护装置的触发可能是设备故障、电路设计不合理或负载过于集中等。

2.2 变电站故障

2.2.1 变电站设备故障导致电源中断

变电站是地铁通信电源供应的关键环节，负责将外部电源转换为适用于通信设备的电力。变电站设备故障可能导致电源中断，影响地铁通信系统的正常运行。首先，变压器故障是常见的变电站设备故障之一。变压器是变电站的核心组件，负责将外部电源的电压转换为通信设备所需的电压。变压器内部绕组、绝缘材料等部分的故障可能导致变压器失效，进而导致电源中断。其次，开关设备故障也可能导致变电站电源中断。开关设备用于控制电流的开关操作，包括隔离开关、负荷开关等。当开关设备发生故障，如触点接触不良、弹簧失效等，可能导致电源中断，影响地铁通信设备的供电。最后，保护装置故障也是常见的变电站故障之一。保护装置用于监测电流、电压等参数，并在发生异常情况时切断电源，以保护设备免受损坏。然而，保护装置本身可能出现故障，如误动作、故障延迟等，导致电源中断或无法及时切断故障部分，进而影响地铁通信电源供应的稳定性[2]。

2.2.2 变电站供电线路故障导致电源中断

除了变电站设备故障，供电线路故障也可能导致地铁通信电源中断。首先，供电线路故障可能是线路本身损坏导致的。例如，供电线路遭受外部因素（如天气、动物等）的破坏，导致线路断裂、短路等问题而发生电源中断。其次，供电线路的松动或接触不良也可能导致电源中断。当供电线路的连接松动或接触不良时，电流的传输可能受阻或中断，从而影响地铁通信设备的供电。最后，供电线路的过载或过电压也可能导致电源中断。当供电线路承载的电流或电压超过其额定值时，可能触发过载保护装置导致电源中断，以保护线路和设备的安全运行。

2.2.3 变电站外部因素导致电源中断

除了设备故障和线路故障，变电站的电源中断还可能受到外部因素的影响。首先，天气因素可能导致电源中断。例如，强风、雷击等恶劣天气条件可能导致电源线路受损、变电站设备受损或供电线路与外部环境发生故障，进而导致电源中断。其次，人为因素可能对变电站的电源供应造成影响。例如，施工作业、意外破坏等人为操作可能导致供电线路中断或设备故障，从而影响电源的正常运行。最后，动物干扰可能导致电源中断。例如，啮齿动物可能会咬断供电线路，或飞禽走兽可能触碰到变电站设备，导致电源中断[3]。

3 地铁通信电源运维故障修复的对策

3.1 切换备用电源

3.1.1 备用电池组切换

备用电池组是地铁通信系统中常用的备份电源之一。当主电源中断时，可以通过切换到备用电池组来维持通信设备的电力供应。首先，进行备用电池组的状态检查，确保电池组工作正常且电力储备充足。检查电池组的连接状态、电池电压以及充电状态等，确保备用电池组能够提供稳定的电力支持。其次，进行电池组切换操作。将通信设备从主电源切换到备用电池组，确保切换过程平稳和快速[3]。这可能涉及到切换开关或自动切换装置的操作，需要运维人员按照相关操作流程进行切换，以最小化通信中断时间。最后，修复主电源故障。一旦备用电池组切换成功并确保通信设备的电力供应稳定，运维人员应立即着手排查和修复主电源故障。这可能需要进行电力系统故障诊断、设备维修或更换等，确保主电源正常运行。

3.1.2 UPS切换

UPS系统是另一个备份电源系统，能够提供短时期的不间断电力供应，作为备用电源在电源中断时使用。首先，进行UPS系统的状态检查。检查UPS的电池状态、逆变器状态以及与通信设备的连接状态等，确保UPS系统能够正常工作。其次，进行UPS切换操作。根据操作手册或指导文件，运维人员应按照规定的步骤进行UPS切换。这可能涉及到切换开关、操作面板或自动切换装置的操作，确保切换过程顺利进行，并在切换时最小化对通信设备的影响。最后，修复UPS系统故障。一旦切换到备用UPS并确保通信设备的电力供应稳定，运维人员应立即着手排查和修复UPS系统故障。这可能包括更换电池、修复逆变器故障、更换电路板等操作，确保UPS系统能够正常工作[4]。

3.1.3 备用电源系统监控与维护

为了确保备用电源系统的可靠性，运维人员需要进行持续的监控和维护工作。首先，定期检查备用电池组和UPS系统的工作状态。通过定期巡检，检查电池组的电压、温度、充电状态以及UPS系统的电力输出和运行状态等，确保备用电源设备处于良好工作状态。其次，进行电源设备的维护和保养[4]。电源设备的维护和保养包括清洁电源设备、检查连接线路的松动或腐蚀等，以及定期更换电池组或UPS系统中的老化元件，保持备用电源设备的可靠性和稳定性。最后，建立监控系统并进行远程监控，实时监测备用电源设备的运行状况，包括电池组的电量、UPS系统的工作状态等，及时发现潜在问题并采取相应的修复措施，以确保备用电源系统的持续可靠性。

3.2 切换备用变电站

3.2.1 备用变电站切换

备用变电站是地铁通信电源运维中常用的备份电源之一。当主变电站发生故障或维修时，可以通过切换到备用变电站来维持通信设备的电力供应。首先，进行备用变电站的状态检查。检查备用变电站的运行状态、供电线路的连接状态以及电力输出等，确保备用变电站能够正常工作并提供稳定的电力供应。其次，进行变电站切换操作。在故障修复过程中，运维人员需要按照相关的操作流程，通过切换开关或自动切换装置，将通信设备从主变电站切换到备用变电站。切换操作需要在保证通信中断时间最小化的前提下进行，以确保地铁通信系统的持续供电[5]。最后，修复主变电站故障。一旦成功切换到备用变电站，为确保通信设备的电力供应稳定，运维人员应立即着手排查和修复主变电站的故障。这可能包括设备维修、更换故障部件、检修电力线路等操作，以确保主变电站能够正常工作并重新接管电力供应。

3.2.2 备用变电站的监测与维护

为了确保备用变电站的可靠性，运维人员需要进行持续的监测和维护工作。首先，建立备用变电站的实时监测系统。通过安装传感器、监测设备等，实时监测备用变电站的运行状态、电力输出、温度等参数，预测故障发生的可能性，并采取相应的措施进行维护和修复。其次，进行定期的检查和维护。定期巡检备用变电站的设备、线路和连接状态，检查设备的运行状况、绝缘状态、防腐蚀措施等，帮助发现并解决潜在问题，提高备用变电站的可靠性和稳定性。最后，制定应急预案并进行演练。针对备用变电站故障修复的情况，制定详细的应急预案，包括切换操作流程、联系人员、备用电源的启动过程等，并定期进行演练，确保运维人员熟悉操作流程和应急措施。

3.2.3 系统冗余设计

除了备用变电站的切换，系统冗余设计也是确保地铁通信电源运维故障修复的重要对策之一。首先，设计多个备用变电站，提供更高的可靠性和稳定性。当一个变电站发生故障或维修时，其他备用变电站可以接管电力供应，确保通信设备的持续供电。其次，建立冗余电源线路，使得通信设备能够同时从不同的电源线路获取电力供应。当某条线路发生故障时，其他线路可以继续供应电力，保障地铁通信系统的可靠运行[6]。最后，使用自动切换装置监测主变电站的运行状态，并在发生故障时自动切换到备用变电站，以减少对人工干预的依赖，提高故障切换的速度和准确性。

4 结 论

地铁通信电源运维是确保地铁系统通信设备稳定运行的关键工作，故障的修复对策是保障通信电源供应可靠性的重要环节。通过及时切换备用电源、监测维护设备以及建立系统冗余设计，可以最大限度地减少电源中断的影响，确保地铁通信系统的持续运行，进而保障乘客的安全和地铁的正常运营。