论文部分内容阅读
【摘要】变电站采用DC-DC装置电源系统为电力通信系统进行直流供电，有其有利的一面，同时也存在一些不容忽视的问题，文章就某公司改造变电站中采用DC-DC装置供电方式的优势进行阐述，同时指出该供电方式下电力通信系统的信息可靠性下降、操作电源系统易失压失控、能源损耗增加等问题，借以提醒相关方面的专家重视，深入研究拓展这方面的技术。
【关键词】变电站DC-DC装置直流供电电力通信
一、前言
随着电力的需求，变电站的数量不断增加，加重了通信人员对通信电源的维护工作。变电站直流供电系统利用高频开关整流器与高频变换器，将交流电转换成直流电，保证直流供电的可靠性[1]。从技术层面上看，通信系统的供电方式可借鉴变电站直流系统装置，为通信设备供电。本文用某公司的实例分析通过DC-DC装置为通信系统供电的可行性，同时也对其中存在的问题进行探讨，以引起相关专业人员的重视。
二、变电站直流装置供电技术的实例应用
2.1实例概况
某公司在改造树屏变电站的过程中，将2个隔离型高频开关DC-DC变换器，装入通信屏体内，分别从变电站直流系统和交流系统取220V电流以供电源，再经过变换装置流入直流分配单元，提供两条电流以供通信设备使用，这两条电流分别为3路-48V/32A和3路-48V/16A。同时，将传输接入的设备、DC-DC变换装置、各组配线单元组合起来，装到屏体中，以整合机房空间。
2.2DC-DC系统装置的运作原理
通信电力直流系统要求正极接地，而变电站直流系统却要求正负极悬空设置，为保证这点要求，在装置中加入隔离型DC-DC变换器，隔离了变换器的输出和输入，实现变电站直流装置为通信电力系统供电的可能性。该公司在变电站的改造中，采用直流、交流同时供电，当中断交流输入时，直流系统供电。
2.3DC-DC装置系统的参数要求
为保证通信的质量，通信电力装置系统要求电话的衡重杂音不能高于2mV，从该公司的技术参数表中（详见表1），可以看出DC-DC装置系统满足这点要求。
2.4直流装置供电系统的优化
直流操作系统电源包括复式整流电源和蓄电池式电源。该公司的变电站就是应用直流操作系统电源为继电装置、设备控制、自动装置、通讯设备等提供必要的电源，同时在断路器发生故障时提供应急电源。在应用的同时，该公司还优化了直流装置供电系统。
2.4.1充电装置优化
工频变压器、滤波装置、晶闸管构成了变电站直流操作系统电源当中的充电机器[2]。当充电模式故障时，必须停机修理，维修的时间比较长，影响蓄电池的继续充电，变电站的操作电源没有得到及时保障。改进直流操作系统的整流装置，用IGBT高频开关代替晶闸管，为保障系统的正常运行，提升系统的可靠性，该公司将N+1冗余高频开关应用到了电源模块当中。
2.4.2蓄电池优化
单组电池的直流系统，分段接线，配备一套或者两套充电装置，两组电池的直流系统，分段接线，配备两套或者三套充电装置，在母线之间装上保护电器。铅酸蓄电池的使用寿命对温度的要求比较严格，把温度控制在10-30℃之间，与成套电源一起装置于主控室里。
2.4.3接线模式的改进
蓄电池组出现故障，不能正常工作，会影响到整个变电站的运行，该公司在直流装置系统的基础上，另配备一组蓄电池随时接入工作，以保障其中一组电池出现故障时变电站的正常运行。转变蓄电池组放电试验的回路，将这条回路与直流母线的工作路径区分开来，保证母线的工作不受影响，提高系统的可靠性。
2.4.4完善监控系统
使用直流供电操作系统的监控装置，将串口装置在通信系统中，通信软件硬件设备装置于变电站直流操作系统中，将直流操作系统中的各种数据传输到监测系统数据库里，以达到时时监测的目的。
三、变电站直流装置供电技术的优势与不足
3.1变电站直流装置供电技术的优势
常规的通信专用电源系统，需要多个屏体，占地面积大，变电站需要几套直流系统，设备需求多，利用变电站直流装置系统为通信电源系统供电，将原来的多套直流系统整合成1套，数量众多的屏体也整合成1个，节省投入成本，也减轻了人员的维护工作。
3.2变电站直流装置供电技术的不足
3.2.1通信系统可靠性下降
对通信系统供电分路故障维护，存在着一对矛盾：保障操作电源安全和通信系统可靠运行。为确保通信系统可靠性，DC-DC电源系统的维护需要在运行的状态下进行，这就要求不能断开操作电源系统对通信系统的供电。由此，就存在通信供电分路操作故障的可能性。
通信系统常用AC-DC+电池供电，与生产系统保持相互独立的要求，通信系统供电出现问题时，短时间内可恢复通信，不会影响到生产系统的运行[3]。直流电失压时，通过通信系统，直流电失压的故障信息，可迅速传输到控制中心，以便相关人员及时了解情况，采取补救措施，在短时间内把故障解决，保证直流电的正常供电。
为确保操作电源系统的安全，该公司的设计是向DC-DC电源系统增设供电短路保护的灵敏度，这个设计确保了操作电源的安全，却无法保证通信系统的可靠性，灵敏度过高，电源可能被切断，无法保证通信系统的正常运行，灵敏度低，保证通信系统的正常运行，加大了操作电源系统失压的可能性[4]。
从图（1）中可看出，DC-DC装置系统的供电，电源系统出现故障，通信系统则面临瘫痪。图（2）则表明，AC-DC+电池供电方式下，通信系统的电源来源两路：AC-DC电源系统和电池电源系统，两路电源相互独立，一路电源出现故障，不影响通信系统的正常运行，正常维护和使用，两路电源同时失效的可能性很小[5]。 3.2.2系统电压容易失控
失压和失控是同时存在单个模块中的，两者发生的概率相同，当DC-DC装置模块的容量过大，另一模块的失控，就可能立即导致操作电源系统的电压失控，在此情形下，假设DC-DC装置系统中有N个并联的模块，它们失控和失压的概率均为P，则操作电源系统失控和失压的概率即为DC-DC装置并联系统的概率为PN，而DC-DC装置并联系统的概率=1-（1-P）N，从中可以看出，发生失压的概率可以通过并联电源来降低，但并联大模块的电源，却成倍增加失控的概率。并联备份不是万能的，它的作用是有条件的，电压失控时，设备停止运行，很可能损坏设备。单元失控，单元短路等都能影响并联系统的可靠性，其中，对“1+1”并联系统的危害性最大，几乎摆脱不了单元短路的故障，单元短路故障出现后，系统失压。
3.3.3经济效益低
操作电源系统中的AC-DC电源和电池电源供给通信设备的功率容量，再加上DC-DC电源系统的损耗，原先操作电源系统的容量和余量是科学计算过的，要保持AC-DC电源系统和电池电源系统的安全余量不变，在操作电源系统的另一侧，则要增加AC-DC电源系统和电池系统，容量相当于通信系统AC-DC+电池供电方式下的配置，同时还要负担上DC-DC装置系统造成的损耗。
3.3.4系统维护容易造成操作失误
系统维护上，操作电源系统和通信电源系统的区别在于接地不同，操作电源系统采用浮地悬空的办法设置系统，通信电源系统则是正极接地系统。接地方式的区别，很容易导致操作上的失误。
3.3.5DC-DC装置设备可选择面窄
DC-DC装置设备不是电源厂家的主流产品，生产DC-DC装置设备的厂家少，可选择面小。另一个不足是DC-DC装置系统的直流分配单元和高频变换装置高集成技术的欠缺，DC-DC变换装置出现故障时，更换的过程中，需要中断业务，影响通信设备的正常运行。
四、结束语
综上所述，变电站直流装置系统技术整合后，适用于通信系统的通信电源中，为通信电源系统提供了便利，为今后的通信设备提供通信电源系统和其他-48V电压设备的供电系统提供了实践基础。科技的进步带动电力事业的迅猛发展，越来越多的变电站推广无人值守的方式，自动化、数字化的要求推动了直流供电系统的普及，直流供电系统面临着更高的要求。
参考文献
[1]李海滨，冯杏心，冯守沛.电视电话会议系统在电力系统中的应用[J].电力系统通信，2010，03（11）：251-254.
[2]王华，朱伟民，史雪涛.电网重大故障应急抢修自动调度系统的设计[J].电力系统通信，2010，07（12）：99-103.
[3]高健，许飞云，贾民平，彭森.基于UC3843的CCM模式Boost变换器设计[J].电力电子技术，2010，04（01）：64-68.
[4]蔡万升，汤辉，张军，张浩.基于EPON技术的配电自动化通信系统[J].电力系统通信，2010，01（12）：104-107.
[5]杨力帆，吴飞龙. E1PON在配网自动化通信系统中的应用[J].电力系统通信，2010，05（12）：66-68.
【关键词】变电站DC-DC装置直流供电电力通信
一、前言
随着电力的需求，变电站的数量不断增加，加重了通信人员对通信电源的维护工作。变电站直流供电系统利用高频开关整流器与高频变换器，将交流电转换成直流电，保证直流供电的可靠性[1]。从技术层面上看，通信系统的供电方式可借鉴变电站直流系统装置，为通信设备供电。本文用某公司的实例分析通过DC-DC装置为通信系统供电的可行性，同时也对其中存在的问题进行探讨，以引起相关专业人员的重视。
二、变电站直流装置供电技术的实例应用
2.1实例概况
某公司在改造树屏变电站的过程中，将2个隔离型高频开关DC-DC变换器，装入通信屏体内，分别从变电站直流系统和交流系统取220V电流以供电源，再经过变换装置流入直流分配单元，提供两条电流以供通信设备使用，这两条电流分别为3路-48V/32A和3路-48V/16A。同时，将传输接入的设备、DC-DC变换装置、各组配线单元组合起来，装到屏体中，以整合机房空间。
2.2DC-DC系统装置的运作原理
通信电力直流系统要求正极接地，而变电站直流系统却要求正负极悬空设置，为保证这点要求，在装置中加入隔离型DC-DC变换器，隔离了变换器的输出和输入，实现变电站直流装置为通信电力系统供电的可能性。该公司在变电站的改造中，采用直流、交流同时供电，当中断交流输入时，直流系统供电。
2.3DC-DC装置系统的参数要求
为保证通信的质量，通信电力装置系统要求电话的衡重杂音不能高于2mV，从该公司的技术参数表中（详见表1），可以看出DC-DC装置系统满足这点要求。
2.4直流装置供电系统的优化
直流操作系统电源包括复式整流电源和蓄电池式电源。该公司的变电站就是应用直流操作系统电源为继电装置、设备控制、自动装置、通讯设备等提供必要的电源，同时在断路器发生故障时提供应急电源。在应用的同时，该公司还优化了直流装置供电系统。
2.4.1充电装置优化
工频变压器、滤波装置、晶闸管构成了变电站直流操作系统电源当中的充电机器[2]。当充电模式故障时，必须停机修理，维修的时间比较长，影响蓄电池的继续充电，变电站的操作电源没有得到及时保障。改进直流操作系统的整流装置，用IGBT高频开关代替晶闸管，为保障系统的正常运行，提升系统的可靠性，该公司将N+1冗余高频开关应用到了电源模块当中。
2.4.2蓄电池优化
单组电池的直流系统，分段接线，配备一套或者两套充电装置，两组电池的直流系统，分段接线，配备两套或者三套充电装置，在母线之间装上保护电器。铅酸蓄电池的使用寿命对温度的要求比较严格，把温度控制在10-30℃之间，与成套电源一起装置于主控室里。
2.4.3接线模式的改进
蓄电池组出现故障，不能正常工作，会影响到整个变电站的运行，该公司在直流装置系统的基础上，另配备一组蓄电池随时接入工作，以保障其中一组电池出现故障时变电站的正常运行。转变蓄电池组放电试验的回路，将这条回路与直流母线的工作路径区分开来，保证母线的工作不受影响，提高系统的可靠性。
2.4.4完善监控系统
使用直流供电操作系统的监控装置，将串口装置在通信系统中，通信软件硬件设备装置于变电站直流操作系统中，将直流操作系统中的各种数据传输到监测系统数据库里，以达到时时监测的目的。
三、变电站直流装置供电技术的优势与不足
3.1变电站直流装置供电技术的优势
常规的通信专用电源系统，需要多个屏体，占地面积大，变电站需要几套直流系统，设备需求多，利用变电站直流装置系统为通信电源系统供电，将原来的多套直流系统整合成1套，数量众多的屏体也整合成1个，节省投入成本，也减轻了人员的维护工作。
3.2变电站直流装置供电技术的不足
3.2.1通信系统可靠性下降
对通信系统供电分路故障维护，存在着一对矛盾：保障操作电源安全和通信系统可靠运行。为确保通信系统可靠性，DC-DC电源系统的维护需要在运行的状态下进行，这就要求不能断开操作电源系统对通信系统的供电。由此，就存在通信供电分路操作故障的可能性。
通信系统常用AC-DC+电池供电，与生产系统保持相互独立的要求，通信系统供电出现问题时，短时间内可恢复通信，不会影响到生产系统的运行[3]。直流电失压时，通过通信系统，直流电失压的故障信息，可迅速传输到控制中心，以便相关人员及时了解情况，采取补救措施，在短时间内把故障解决，保证直流电的正常供电。
为确保操作电源系统的安全，该公司的设计是向DC-DC电源系统增设供电短路保护的灵敏度，这个设计确保了操作电源的安全，却无法保证通信系统的可靠性，灵敏度过高，电源可能被切断，无法保证通信系统的正常运行，灵敏度低，保证通信系统的正常运行，加大了操作电源系统失压的可能性[4]。
从图（1）中可看出，DC-DC装置系统的供电，电源系统出现故障，通信系统则面临瘫痪。图（2）则表明，AC-DC+电池供电方式下，通信系统的电源来源两路：AC-DC电源系统和电池电源系统，两路电源相互独立，一路电源出现故障，不影响通信系统的正常运行，正常维护和使用，两路电源同时失效的可能性很小[5]。 3.2.2系统电压容易失控
失压和失控是同时存在单个模块中的，两者发生的概率相同，当DC-DC装置模块的容量过大，另一模块的失控，就可能立即导致操作电源系统的电压失控，在此情形下，假设DC-DC装置系统中有N个并联的模块，它们失控和失压的概率均为P，则操作电源系统失控和失压的概率即为DC-DC装置并联系统的概率为PN，而DC-DC装置并联系统的概率=1-（1-P）N，从中可以看出，发生失压的概率可以通过并联电源来降低，但并联大模块的电源，却成倍增加失控的概率。并联备份不是万能的，它的作用是有条件的，电压失控时，设备停止运行，很可能损坏设备。单元失控，单元短路等都能影响并联系统的可靠性，其中，对“1+1”并联系统的危害性最大，几乎摆脱不了单元短路的故障，单元短路故障出现后，系统失压。
3.3.3经济效益低
操作电源系统中的AC-DC电源和电池电源供给通信设备的功率容量，再加上DC-DC电源系统的损耗，原先操作电源系统的容量和余量是科学计算过的，要保持AC-DC电源系统和电池电源系统的安全余量不变，在操作电源系统的另一侧，则要增加AC-DC电源系统和电池系统，容量相当于通信系统AC-DC+电池供电方式下的配置，同时还要负担上DC-DC装置系统造成的损耗。
3.3.4系统维护容易造成操作失误
系统维护上，操作电源系统和通信电源系统的区别在于接地不同，操作电源系统采用浮地悬空的办法设置系统，通信电源系统则是正极接地系统。接地方式的区别，很容易导致操作上的失误。
3.3.5DC-DC装置设备可选择面窄
DC-DC装置设备不是电源厂家的主流产品，生产DC-DC装置设备的厂家少，可选择面小。另一个不足是DC-DC装置系统的直流分配单元和高频变换装置高集成技术的欠缺，DC-DC变换装置出现故障时，更换的过程中，需要中断业务，影响通信设备的正常运行。
四、结束语
综上所述，变电站直流装置系统技术整合后，适用于通信系统的通信电源中，为通信电源系统提供了便利，为今后的通信设备提供通信电源系统和其他-48V电压设备的供电系统提供了实践基础。科技的进步带动电力事业的迅猛发展，越来越多的变电站推广无人值守的方式，自动化、数字化的要求推动了直流供电系统的普及，直流供电系统面临着更高的要求。
参考文献
[1]李海滨，冯杏心，冯守沛.电视电话会议系统在电力系统中的应用[J].电力系统通信，2010，03（11）：251-254.
[2]王华，朱伟民，史雪涛.电网重大故障应急抢修自动调度系统的设计[J].电力系统通信，2010，07（12）：99-103.
[3]高健，许飞云，贾民平，彭森.基于UC3843的CCM模式Boost变换器设计[J].电力电子技术，2010，04（01）：64-68.
[4]蔡万升，汤辉，张军，张浩.基于EPON技术的配电自动化通信系统[J].电力系统通信，2010，01（12）：104-107.
[5]杨力帆，吴飞龙. E1PON在配网自动化通信系统中的应用[J].电力系统通信，2010，05（12）：66-68.