基于光电转换的通信电源干接点信号传输监控系统

宋子锋

（广东电网有限责任公司梅州供电局）

0 引言

通信电源是保障通信系统安全稳定运行的基础。在电力系统中， 通信电源因外界干扰或内部缺陷等因素导致的电源故障时有发生， 而一旦遇到通信电源监控失效的情况下， 通信电源故障告警信息无法第一时间上报至监控平台， 通信运维人员无法及时发现故障， 最终将导致通信设备断电或蓄电池过放电等情况发生。因此， 通信电源的监控必须具备及时、 可靠和安全的特点， 以确保通信系统的正常运行。目前， 自动化干接点监控在监控模块的电路板绝缘失效的情况下， 会出现110Ⅴ直流系统回路的电压接地的故障问题， 这对电力系统安全运行产生了严重的威胁。针对此类电源系统监控故障， 通信运维人员不仅要做好防范措施， 还应寻求解决故障问题的技术方案， 避免由于通信电源故障导致电力安全事件。

1 基于光电转换的通信电源干接点信号传输监控系统对通信机房的重要性

为了保证通信设备的安全运行， 通信电源必须处于24h 被监控状态。通信电源是通信网络的命脉， 通信电源一旦瘫痪， 就会造成通信设备停电， 最终导致该站的相关业务中断[1］。基于光电转换的通信电源干接点信号传输监控系统 （以下简称基于光电转换的干接点监控系统） 是通信机房不可或缺的部分， 该系统通过光纤传输通道将站用直流电源和通信-48Ⅴ电源系统完全隔离。此技术应用为通信电源的远程监控提供安全可靠的技术支撑， 电力调度值班员通过监控平台能及时发现通信电源告警信息， 经分析判断后， 通知运维人员到达现场进行核实和处理， 缩短了故障处置时长， 这大大提高了运维质量， 确保了通信机房的设备可靠、 稳定、 安全地运行。

2 基于光电转换的通信电源干接点信号传输监控系统的优势

传统的通信电源监控模式， 如动力环境监控和传输干接点监控， 存在诸多缺点， 如各电源厂家的通信协议不统一、 误报信息多、 无法及时向通信运维人员传达告警信息等。近年来， 随着通信电源远程监控技术的升级， 通信电源远程监控需同时采用61850 软报文电源监控系统和自动化干接点监控系统双组合模式。

自动化干接点监控系统在实际应用中， 发现其接入方式存在两方面问题： 首先， 当通信机房与主控室不在同一建筑 （楼层） 时， 电源监控模块干接点与对应站端公用屏遥信端子之间使用的电缆线难以施工敷设； 其次， 公用屏遥信开入端子的回路电压为110Ⅴ，而通信电源采用正极接地的工作方式， 工作电压为-48Ⅴ。如果通信电源监控模块的电路板绝缘不良时，可能导致110Ⅴ直流电源系统回路并入通信电源-48Ⅴ系统回路内， 存在110Ⅴ直流系统回路电压接地的电网运行风险。2021 年， 通信运维人员在某110kⅤ变电站通信电源年度定检中发现， 在测试交流开关、 直流模块开关时均无触发告警信息。通信运维人员通过现场反复验证和分析， 得出的结论是通信电源监控模块的电路板绝缘失效， 导致110Ⅴ直流回路的电压直接接地， 公用测控屏的电压均为零， 屏内所有告警信号均不触发。这对变电站监控系统的稳定运行埋下了极大的隐患。

为彻底解决上述问题， 以下提出了一种基于光电转换的干接点监控系统改造方案， 该系统通过光纤传输通道将站用直流电源和通信-48Ⅴ电源系统完全隔离， 有效避免了传统电缆线路存在的直流接地风险，并解决了楼宇间电缆敷设的困难。与传统的自动化干接点监控系统相比， 基于光电转换的干接点监控系统具有更高的可靠性， 可以实现通信电源设备告警信息的及时、 可靠、 安全地传递， 准确地定位通信电源故障点， 为故障分析提供有效的辅助手段。此外， 该系统充分利用了变电站通信机房至主控室已建的联络光缆冗余纤芯资源， 节省了施工费用和电缆材料成本，大大节约了人力与物力， 减少了工程投资规模[2］。通过监控平台， 通信调度、 电力调度及变电值班人员均可实时监控通信电源的告警信息， 提升监控的可靠性。该系统能够迅速响应通信电源突发故障， 提高运维效率和稳定性， 实现通信机房可靠的科学管理[3］。

3 基于光电转换的通信电源干接点信号传输监控系统的概述

通过自动化干接点监控系统对通信电源的告警信号进行实时监控， 已成为通信电源智能化管理的趋势。调度值班人员可通过监控平台24h 监控通信电源的运行状态， 从而及时发现潜在的故障隐患， 提高电源故障发现率和准确率， 并尽量避免因长时间断电导致蓄电池耗尽引发大面积业务中断等问题的出现。通信电源的监控模块具有四个干接点端口， 分别用于接入交流故障、 模块故障、 直流过压和电池欠压的告警信号。其中， 交流故障和模块故障被合并为紧急告警， 而直流过压和电池欠压则被归为重要告警。在变电站的公用测控屏中， 已定义了相应的遥信开入点号， 并通过电缆将这些通信电源的干接点接入到该屏的遥信开入端子， 实现通信电源告警信息的采集和上传等功能。

基于光电转换的干接点监控系统是在自动化干接点监控系统的基础上， 采用光纤代替原先的电缆作为传输载体， 实现电源干接点与公用测控屏遥信开入端子告警信息的传递。此系统由基于光电转换技术的开关量远程光端装置A （以下简称装置A） 、 光纤传输线路和基于光电转换技术的开关量远程光端装置B （以下简称装置B） 三部分组成。如图1 所示： 其中， 装置A 是通过信号隔离与采集模块接收通信电源干接点紧急告警和重要告警开关信号， 分别形成控制编码信息，经过光电转换技术将电信号转化为光信号发送至对端设备； 利用变电站通信机房至主控室已建联络光缆作为光纤传输线路； 装置B收到对端设备的光信息后， 经过光电转换技术再将光信号转化为电信号， 通过解码输出隔离信号， 控制继电器的吸合， 继电器的常开点与公用屏遥信开入点连接， 实现电源告警信息通过自动化遥信接入主站自动化系统。

图2 基于光电转换的干接点信号传输示意图

4 基于光电转换的通信电源干接点信号传输监控系统的实际应用

基于光电转换的干接点监控系统的应用将进一步提高通信电源的安全性和可靠性， 在变电站通信机房的高频整流设备屏加装装置A， 并接入-48V 工作电源， 装置A输入端口001~004分别与监控模块干接点输出端口1~4 通过1mm2铜芯线连接， TX、 RX 光口通过SC/FC 的光纤跳线接入通信机房ODF 配线屏的纤芯端子； 在主控室的公用测控屏加装装置B， 并接入110V工作电源， 装置B 输出端口与公用测控屏的遥信开入端子和COM 端子通过1mm2铜芯线连接， TX、 RX 光口通过SC/FC光纤跳线接入主控室ODF配线屏的纤芯端子， 就可以实现电源告警信息通过自动化遥信接入主站自动化系统。为进一步对该技术功能性进行验证，在通信电源屏监控模块干接点输出处， 采用短接的方式， 分别测试装置A、 B的交流故障、 模块故障、 直流过压和电池欠压信号触发， 在自动化监控平台上验证告警信号是否正确动作。通过光纤通道进行信号传输，可以规避原电缆通道存在的直流接地风险， 消除变电站通信电源告警接入自动化干接点监控存在的隐患，确保将通信电源告警信息及时地传送， 以提高对电力通信电源系统监控的实时性、 可靠性与安全性[4］[5］。

5 结束语

基于光电转换的干接点监控系统对通信机房的电源运行情况实时监控具有十分重要的意义， 通过本文的论述研究， 针对电缆通道存在的直流接地风险问题提出了全新的技术方案， 安全可靠的干接点接入方式，能迅速、 准确地定位出通信电源的故障， 并通过应用该技术实现了对技术应用的可行性以及应用优势的验证。随着通信网络建设规模不断地扩大， 基于光电转换的干接点监控系统的应用， 不仅大幅度降低了运维成本，更为电力通信设备的安全运行提供良好的保障。